Porażenie prądem elektrycznym

Porażenie prądem elektrycznym to przepływ prądu przez ciało człowieka, wywołany dotknięciem dwóch punktów o różnym potencjale. O skutkach decydują natężenie prądu rażeniowego, czas przepływu i droga, jaką prąd pokonuje wewnątrz ciała.

---

Dlaczego prąd przepływa przez ciało człowieka?

Twoje ciało jest przewodnikiem. Krew i płyn międzykomórkowy zawierają rozpuszczone sole, które przenoszą ładunek jak elektrolit w akumulatorze. Przepływ ogranicza głównie sucha skóra, a nie wnętrze organizmu.

Wartość prądu, który przepłynie przez ciało, opisuje prawo Ohma zapisane dla obwodu rażeniowego.

I_B = U_T / Z_T

• I_B – prąd rażeniowy płynący przez ciało, w amperach (A)
• U_T – napięcie dotykowe rażeniowe, czyli napięcie faktycznie przyłożone do ciała, w woltach (V)
• Z_T – impedancja ciała, czyli jego całkowity opór dla prądu przemiennego, w omach (Ω)

Impedancja ciała nie jest stała – maleje wraz ze wzrostem napięcia, bo warstwa rogowa naskórka przestaje wtedy izolować. Norma PN-EN 60479-1 podaje dla drogi ręka–ręka około 3250 Ω przy 25 V, około 1300 Ω przy napięciu rzędu 230 V i wartość graniczną bliską 750 Ω, odpowiadającą oporowi samego wnętrza ciała.

Wpływają na nią także wilgoć, powierzchnia styku, siła nacisku i temperatura. Mokra dłoń obejmująca metalową rurę daje kilkakrotnie mniejszy opór niż sucha skóra dotykająca obudowy czubkiem palca. Stąd łazienka, piwnica i plac budowy uchodzą za miejsca o zwiększonym zagrożeniu.

Prąd popłynie po dotknięciu żyły przewodu albo obudowy, na której po uszkodzeniu izolacji pojawiło się napięcie dotykowe. Graniczne wartości prądu rażeniowego i napięć dopuszczalnych długotrwale zebrano w haśle napięcie bezpieczne.

Która droga przepływu prądu przez ciało jest najgroźniejsza?

Najgroźniejsze są drogi prowadzące prąd przez klatkę piersiową. Ta sama wartość prądu, która między stopami nie robi prawie nic, po przejściu w pobliżu serca może wywołać migotanie komór.

Norma PN-EN 60479-1 ujmuje to współczynnikiem prądu sercowego F. Punktem odniesienia jest droga lewa ręka–stopy, dla której F = 1,0.

I_odn = I_B · F

• I_odn – prąd o równoważnym zagrożeniu na drodze odniesienia lewa ręka–stopy, w amperach (A)
• I_B – prąd rzeczywiście płynący rozpatrywaną drogą, w amperach (A)
• F – współczynnik prądu sercowego dla tej drogi, wielkość bez jednostki

Droga przepływu prądu przez ciało	Współczynnik prądu sercowego F
Lewa ręka – lewa stopa, prawa stopa lub obie stopy; obie ręce – obie stopy	1,0
Prawa ręka – lewa stopa, prawa stopa lub obie stopy	0,8
Pierś – lewa ręka	1,5
Pierś – prawa ręka	1,3
Plecy – lewa ręka; pośladki – jedna lub obie ręce	0,7
Lewa ręka – prawa ręka	0,4
Plecy – prawa ręka	0,3
Lewa stopa – prawa stopa	0,04

Czytasz to tak: prąd 20 mA na drodze pierś–prawa ręka obciąża serce jak 26 mA na drodze odniesienia, bo F wynosi tam 1,3. Ten sam prąd między stopami odpowiada zaledwie 0,8 mA – dlatego napięcie krokowe zabija rzadziej niż dotykowe.

Droga zmienia także opór obwodu. Prąd płynący od jednej ręki do obu stóp napotyka około 75% impedancji z drogi ręka–ręka, a od obu rąk do obu stóp – około 50%, bo kończyny łączą się wtedy równolegle. Krótsza i bardziej rozgałęziona droga oznacza większy prąd przy tym samym napięciu.

Z tabeli wynika zasada pracy jedną ręką. Druga dłoń schowana za plecami nie zamknie obwodu na drodze ręka–ręka, czyli przez klatkę piersiową.

Dlaczego prąd przemienny jest groźniejszy od stałego?

Przy tej samej wartości natężenia prąd przemienny o częstotliwości 50 Hz zagraża życiu bardziej niż prąd stały. Progi wywołujące porównywalne skutki są dla prądu stałego kilkakrotnie wyższe.

Pierwszy powód to skurcz mięśni. Sieciowy prąd przemienny 50 Hz zmienia kierunek 100 razy na sekundę i pobudza mięśnie bez przerwy. Zginacze dłoni są silniejsze od prostowników, więc ręka zaciska się na przewodzie, a poszkodowany nie potrafi jej rozewrzeć. Prąd stały szarpie mięśniem głównie w chwili załączenia i wyłączenia obwodu.

Drugi powód to rytm serca. W jego cyklu jest odcinek szczególnej wrażliwości, odpowiadający załamkowi T i trwający około 200 ms. Pobudzenie trafiające w to okno potrafi rozstroić skurcz komór, a prąd przemienny ponawia pobudzenia tak często, że trafienie staje się niemal pewne.

Powyżej częstotliwości sieciowej progi zagrożenia rosną: przy 1000 Hz próg migotania komór jest kilkunastokrotnie wyższy. Polskie 50 Hz wypada w najgorszym możliwym zakresie.

Co dzieje się w organizmie w kolejnych sekundach porażenia?

Przebieg zależy od czasu przepływu. Do najcięższych skutków dochodzi wtedy, gdy prąd płynie dłużej niż ułamek sekundy i kolejne progi mijają jeden po drugim.

1. mrowienie i ból w miejscu styku, jeszcze bez utraty kontroli nad mięśniami,
2. tężcowy skurcz mięśni: zaciśnięta dłoń i brak możliwości samouwolnienia,
3. skurcz mięśni oddechowych, zatrzymanie oddechu i narastające niedotlenienie,
4. migotanie komór, czyli chaotyczne drgania mięśnia sercowego zamiast skurczów; krew przestaje krążyć,
5. zatrzymanie krążenia i oddechu, wymagające natychmiastowej resuscytacji.

Równolegle biegnie proces cieplny. Prąd wydziela w tkankach ciepło zgodnie z prawem Joule’a-Lenza, najwięcej w miejscu styku i wzdłuż naczyń krwionośnych. Białko ścina się już powyżej 43 °C, więc oparzenia wewnętrzne bywają rozleglejsze niż ślad widoczny na skórze.

Osobnym zagrożeniem jest łuk elektryczny przy zwarciu: dochodzą wtedy temperatura łuku, fala uderzeniowa i promieniowanie nadfioletowe uszkadzające rogówkę. Groźne bywają też urazy wtórne, choćby upadek z drabiny po odruchowym szarpnięciu.

Część następstw rozwija się przez kolejne godziny. Dlatego każde porażenie kończy się badaniem lekarskim, nawet gdy poszkodowany twierdzi, że nic mu nie jest.

Jak udzielić pierwszej pomocy osobie porażonej prądem?

Zaczynasz od odłączenia napięcia, nie od dotknięcia poszkodowanego. Osoba trzymająca przewód pod napięciem 230 V ma potencjał tego przewodu, więc chwycenie jej za rękę oznacza drugie porażenie.

1. Wyłącz zasilanie: wyłącznik nadprądowy lub różnicowoprądowy w rozdzielnicy, wyłącznik główny albo wtyczka wyjęta z gniazda.
2. Bez dostępu do rozdzielnicy odsuń przewód lub poszkodowanego suchym, nieprzewodzącym przedmiotem, stojąc na suchym podłożu.
3. Zadzwoń pod numer 112 i podaj miejsce zdarzenia, liczbę poszkodowanych oraz poziom napięcia.
4. Odchyl głowę do tyłu, unieś żuchwę i przez około 10 sekund sprawdzaj oddech.
5. Osobę nieprzytomną, która oddycha prawidłowo, ułóż w pozycji bocznej ustalonej i kontroluj oddech do przyjazdu pogotowia.
6. Jeżeli oddechu brak lub jest nieprawidłowy, rozpocznij resuscytację: 30 uciśnięć klatki piersiowej na głębokość około 5 cm w tempie 100–120 na minutę i 2 oddechy ratownicze. Gdy nie potrafisz wykonać oddechów, uciskaj bez przerwy.
7. Podłącz defibrylator AED, gdy tylko będzie dostępny, i wykonuj polecenia wydawane przez urządzenie.

Przy liniach napowietrznych i stacjach średniego oraz wysokiego napięcia nie podchodzisz do poszkodowanego w ogóle. Ziemia wokół miejsca zwarcia jest pod napięciem, a linię wyłącza wyłącznie służba ze sprzętem elektroizolacyjnym.

Polskie instalacje projektuje się tak, żeby ten scenariusz nie wystąpił. Norma PN-HD 60364-4-41 wymaga w sieci 230/400 V ochrony podstawowej, czyli izolacji i osłon, oraz ochrony przy uszkodzeniu, którą najczęściej realizuje samoczynne wyłączenie zasilania wsparte wyłącznikiem różnicowoprądowym. Uzupełniają je klasy ochronności urządzeń oraz obwody o napięciu obniżonym do bezpiecznego poziomu.

Ten łańcuch – od impedancji ciała, przez drogę przepływu, po czas zadziałania zabezpieczenia – jest sprawdzany na egzaminie SEP grupy 1.

Najczęściej zadawane pytania