عدم رعايت حريم مجاز خطوط انتقال وتوزيع نيروي برق در پروژه هاي ساختماني


نقل از مبحث دوازدهم مقررات ملي ساختمان
12-2-2-8- خطوط انتقال نيروي برق
الف : قبل از شروع عمليات ساختماني مجري بايد حريم خطوط برق عبوري از مجاور ملك را مورد بررسي قرار داده و پس از پيش بيني هاي لازم جهت اجراي عمليات ساختماني و با كسب نظر مهندس ناظر ، عمليات ساختماني را شروع نمايد.
ب : كليه هادي ها ، خطوط و تأسيسات برقي در محوطه و حريم عمليات ساختماني بايد برقدار فرض شوند ، مگر آنكه خلاف آن ثابت گردد.
ج : براي جلوگيري از خطر برق گرفتگي و كاهش آثار زيان آور ميدان هاي الكترومغناطيسي ناشي از خطوط برق فشار قوي ، بايد مقررات مربوط به حريم خطوط انتقال و توزيع نيروي برق در كليه عمليات ساختماني و نيز در تعيين محل احداث بناها و تأسيسات ، رعايت گردد.
د: كليه سيم كشي هاي موقت و دائم و نصب تجهيزات برقي بايد با رعايت ضوابط و مقررات مبحث طرح و اجراي تأسيسات برقي ساختمان ها ( مبحث سيزدهم از مقررات ملي ساختماني ايران ) صورت گيرد.
ه: قبل از هر گونه گود برداري و حفاري ، بايد در مورد وجود كابل هاي زيرزميني انتقال و توزيع نيروي برق در منطقه عمليات بررسي لازم به عمل آمده و ضمن استعلام از مراجع ذي ربط ، حريم هاي قانوني رعايت و در صورت لزوم اقدامات احتياطي از قبيل قطع جريان ، تغيير مسير موقت يا دائم مسير ، حفاظت و ايزوله كردن اين خطوط توسط مراجع مذكور انجام شود.
و : قبل از شروع عمليات ساختماني در مجاورت خطوط هوايي برق فشار ضعيف ، بايد مراتب به مسئولين و مراجع ذيربط اطلاع داده شود تا اقدامات احتياطي لازم از قبيل قطع جريان ، تغيير موقت يا دائم مسير يا روكش كردن خطوط مجاور ساختمان با لوله هاي پلي اتيلن با شيلنگ هاي لاستيكي و نظاير آن انجام شود.

مجيد كبروي شركت برق منطقهاي خراسان
چكيده:
اگر صنعت عظيم برق زير بنا و امنيت بخش اقتصاد و حياتبخش چرخهاي گردان جامعه باشد، كه اين چنين است، اهميت ايجاد ايمني در صحنههاي گسترده توليد، انتقال و توزيع آن ضرورتي است كه ارزش هرگونه سرمايه گذاري را دارد.
در اين مقاله ضمن فصلبندي مواردي كه هر مديريت فني، در امن سازي محيط و كاهش حوادث بايد اجراي مسئوليت مربوطه را بعمل در آورد، تكيه بر مواردي شده است كه معمولاً در چهار چوب مدون مقررات ايمني به غفلت ميگذرد و عبارتست از اثرات مثبت يا منفي شكل كلي يا ذاتي مديريت دستگاه كه با روال نظام خاص اداري در روان افراد و كارگران ايجاد احساس امنيت يا عدم امنيت مينمايد.
امنيت درون يا امنيت خاطر كاركنان سبب اعتماد به نفس شده و خود كاهنده كامل حوادث و عامل رعايت مقررات ايمني از طرف كاركنان و نتيجتاً بازدارنده تلفات جاني و مالي و خسارات مربوطه است.
بطور خلاصه با نصب كاملترين و گوياترين تابلوهاي ايمني، رعايت آن از طرف مخلوق پيچيدهاي كه انسان نام دارد، بدون داشتن دروني آرام و خاطري آسوده و بيدغدغه ممكن نيست حوادث بيشماري ناشي از تحريكات و تهييجان دروني انسانها در مقابله با نارضايي از سيستم حاكم اداري يا مديريت كارگاههاست كه زنجيرهوار حادثه بعد از حادثه خلق ميكند. اينكه چگونه مديريت دستگاه بايد اين تنشهاي حادثه زا را نقصان دهد، خود قسمتي از مقاله است.
شرح مقاله:
انجمن ملي ايمني در صنعتيترين كشور جهان با آرام صليب سبز "Green Cross" با تجزيه و تحليل نتايج انبوه در شيوههاي جلوگيري از حوادث و امن سازي محيط كار، فصول ايمني را به ترتيب زير ارائه مينمايد.
3ـ وجود قدررداني از كارها:
انسان دوست دارد كارش مورد تشويق يا حداقل توجه قرار بگيرد و در جامعه ارزيابي فرد معادل ارزيابي شغلش قرار ميگيرد بديهي است براي مثال دو همكلاسي كه يك روز با معدل مشابه از يك مدرسه يا آموزشگاه يا دانشگاه فارغ التحصيل شدهاند و شرايط و توانائي و قابليتهاي كاري مشابه دارند، به محض ورود به جامعه مردم به هر يك معادل مسئوليتي كه در نظام به عهده دارند به آنها ارج ميگذارند.
اين انگيزهايست كه افراد بدنبال شغل مهمتر يا بدنبال مهمتر بودن در شغل و مطرح بودن در سيستم كاري باشند ولو از نظر مالي برايشان بار آورد نباشد، انسان در اين مقاطع انساني نيازهائي دارد كه با پول و در آمد توجيه پذير نيست.
يك كارگر جديد يا كارآموز نياز به تشويق دارد، نياز دارد بداند آيا كارش رو به پيشرفت است يا خير؟ يك كهنه كار يا كارگر با سابقه هم بايد به سوابقش احترام گذاشته شود در غير اينصورت همواره تازه واردها از خبره بودن كهنه كاران در تهديد خواهند بود و كهنه كاران از ترس جوان بودن و پر انرژي بودن تازه واردها و اين ترسهاي درون در كار جز از بين بردن روحيه تعليم و تعلم، ايجاد نفرت و تشويش و نهايتاً نا امني محيط كار مينمايد، مديريت ايمني در اينجا بايد سيستمي را پياده كند كه احساس نا واردي تازه واردها از بين برود و ارزش افراد با سابقه هم ملحوظ بماند. در بحث تشويق، قدرداني و تشويق از رعايت ايمني در كارها حتي براي آنان كه اصل كار را خوب نميدانند ولي در حفظ جان خود و همكاران دقت دارند ضرورت دارد. افراد بايد بدانند كه سرپرست آنها صرفاً بدنبال نقاط ضعف و منفي نيست بلكه نقطه قدرتها و ارزشهاي حتي كوچك كاركنان زير دست را ميبيند و ارج ميگذارد اگر كاركنان احساس كنند كه پركاري يابد كاري آنان از چشم مديريت دور است در جهت بهتر كردن كار قدمي بر نخواهند داشت، سرپرست بايد در رفتار با زير دستان درست رفتار مقامات بالاتر از خود با خود را تجسم كند و در هر واكنش ببيند كه خود چه انتظاري داشته است. معمولاً تجربه نشان داده است مايه گذاشتن روي پيشرفت كار افراد بيشتر نتيجه بخش بوده است تا عنوان بندبند قوانين و با سلاح قانون كار افراد را به دامنه كار كشاندن، در اين مورد تجربه شخصي دارم از فردي كه از چند شركت رانده شده بود و در برق بيرجند به مشكلات روحي وي توجه شد و او عملاً يكي از بهترين سر كارگران فني است و در طول عمر خودش هم سابقه ندارد.
8ـ مسائل لحظهاي و موقت:
طبيعي است در محيطي كه با آرامش كامل هم ارائه خدمت ميدهد گاهاً مسائل شخصي افراد باعث بروز حوادث و نا هماهنگي ميشود در اين ارتباط سرپرست با زيردستان بايد روال صادقانهاي پيدا كند تا شخص بتواند به راحتي مشكل خانوادگي و خارج از محيط كار را بيان كرده و مدتي از حضور در كار با مرخصي معذور شود زيرا حضور شخص ناراحت امنيت همه را بهم ميزند.
1ـ8ـ گفتگو و صحبت به موقع سرپرست، تهييجات قوي و لحظه اي را كاهش ميدهد:
گرچه قاعده مشخصي براي تعليم مديران در مواجه با تهييجات لحظهاي وجود ندارد ولي سوابق عكس العمل افراد در مقابل پيش آمدها كم كم به مانند طرز كار آنان شناخته ميشود مثلاً در لحظات خاص، عدهاي فحاشي ميكنند، عدهاي گريه ميكنند، و عدهاي شيشه ميشكنند. در همه موارد ثابت شده است كه سرپرست با دادن فرصت دردل و اظهار علاقه به شنيدن حرفهاي شخص تهييج شده ميتواند حال منقلبش را آرام كند.
2-8- افرادي كه مستعد حادثه سازي هستند:
بعضاً شكل شخصيتي افراد كه مجموعه روان و حركات و دريافت آنهاست، فيزيكي حركاتشان حادثه زاست و يا به حادثه كمك ميكند. كار مدير ايمني شناخت اينگونه افراد و سرمايه گذاري روي آنها به كمك سيستم پرسنلي و كاركنان است.
به منظور پاسخگويى به رشد روزافزون تقاضا براى انرژى برق، معمولاً سعى ميکنند که ظرفيت شبکه را براى انتقال برق افزايش دهند . يک راه حل استفاده از حداکثر مجاز دماى هادى، طبق استانداردهاى بين المللى ميباشد. که در نتيجه موجب افزايش شکم سيم (sag) ميشود . همچنين بدليل تلاقى مسير راه آهن و جاده ها با مسير خطوط انتقال و يا لزوم افزايش قدرت انتقالى خط، نياز به افزايش ارتفاع دکلهاى خط ميباشد. روشهاى معمول براى اين کار مستلزم ايجاد خاموشى در شبکه مربوطه است که در بسيارى اوقات اين امر ممکن نيست.
شرکت ABB Energieanlagenbau GmbH، روشى جديد را ابداع نموده تا خطوط 110 کيلوولت انتقال را بدون خاموشى، تغيير ارتفاع دهد.
شيوههاى معمول براى افزايش ارتفاع دکلها، نه ساده هستند و نه از نظر مالى به صرفه. براى مثال، تمام آنها نياز به خاموش کردن خط و جابجا کردن هاديها از محل اتصالشان را دارند. در حاليکه در روش جديد ABB، شبکه ميتواند در هنگام عمليات، برقدار باشد و کار عادى خود را ادامه دهد.
در روشهاى مرسوم، جرثقيلهاى متحرک بايد به محل دکل آورده شوند که بدليل شرايط مکانى دکل، مانند زمينهاى کوهستانى، بعضاً امکان پذير نيست. براى حل اين مسأله، پيش از اين از جين پل (JIN POLE) براى جابجا کردن قطعات دکل استفاده ميشد که باز هم نياز به جدا کردن هاديها بود و براى محافظت از هاديها در حالت جدا شده، نياز به ايجاد ساختارهاى جديد بود. درضمن، جدا کردن هاديها، مستلزم استفاده از مسيرهاى جانبى يا موقت براى انتقال انرژى ميباشد.
مشکلات فوق، شرکت ABB را برآن داشت تا شيوه جديدى را معرفى کند. ابتدا اين روش روى يک دکل منفرد که در مدار نبود، امتحان شد. پس از بهينه کردن سيستم مذکور در نتيجه آزمايش فوق، امکان افزايش ارتفاع دکلهاى خطوط انتقال، بدون خاموشى و با امنيت کامل و در صعب العبورترين مناطق امکان پذير شد.

شکل1
لوازم و تجهيزات مورد نياز براى بلند کردن دکلها، از چهار نگهدارنده مشبک تشکيل شده است که طول هرکدام ميتواند مستقلاً تغيير يابد تا در شيب ها بتوان ارتفاع آنها را در يک سطح نگه داشت. هر کدام از نگهدارنده ها روى يک فونداسيون فلزى قرار ميگيرند و ابتدا روى زمين، با رعايت حريم خط، به شکل پيش ساخته آماده ميشوند . سپس اين نگهدارندهها توسط وينچ روى محور دکل مورد نظر بالا کشيده شده و سپس در جاى خود محکم ميشوند . فونداسيونهاى فلزى، چهار نگهدارنده را در دو سطح مختلف به همديگر متصل ميکنند و به نگهدارندهها شکل يک جعبه را مى دهند.
چهار نگهدارنده مذکور، توسط چهار کابل به فونداسيون دکل (از داخل و يا خارج) مهار ميشوند(شکل2) بدنه دکل، با اتصالات پايه محکم شده و در موقعيت خود ثابت ميشود. در گوشههاى بدنه دکل اتصالات خاصى متصل ميکنند که از اين اتصالات به عنوان محل شروع عمليات استفاده ميشود قسمت بالاى دکل با مجموعهاى از کابلها کشيده ميشود تا بالا بردن دکل، تحت کنترل قرار گيرد بدليل مهار دو طرفه، مهار اضافى خارجى ديگرى مورد نياز نميباشد. دکل بوسيله چهار قلاب بالابر که توسط چهار سيلندر هيدروليک به حرکت در ميآيند، بالا کشيده ميشود. بدنه دکل با قابى که محکم کننده آن نيز هست، هدايت ميشود (شکل3). اگر دکل در هنگام عمليات به هر دليل، مانند وزش باد يا کشش قطرى هاديها، از موقعيت عمودى خود منحرف شود، تجهيزات بخصوصى براى بازگرداندن آن به موقعيت اصلى خود مورد استفاده قرار ميگيرد.
به طور کلى، بلندکردن قسمت فوقانى دکل به ارتفاع مورد نظر، حدود سى دقيقه به طول ميانجامد در طول اين مدت، کسى مجاز به حضور در محدوده خطرناک اطراف دکل يا خطوط انتقال نمى باشد.
سنسورهاى نصب شده در چهار گوشه سازه نيروهاى اعمالى را اندازه گيرى ميکند و مقادير آن، در نمايشگرى ديجيتالى در مرکز کنترل خارج از محدوده خطر خوانده شده و اگر انحرافى از خط عمود در دکل ديده شود، ميتوان از همين مرکز کنترل و توسط سيلندرهاى هيدروليک، آن را تصحيح نمود.
زمانى که دکل به ارتفاع مورد نظر رسيد، ميتوان قسمت جديد را به ساختار دکل اضافه نمود، يا قسمت پايينى را بيرون آورده و قطعه بلندترى را بجاى آن نصب نمود. روش شرح داده شده در حال حاضر براى تمامى انواع دکلهاى خطوط انتقال تا سطح ولتاژ 110 کيلوولت و در هر منطقه اى قابل اجراست. افزايش ارتفاع تا هفت متر، بسته به محل اتصالات، امکانپذير است. با لوازم بالابر کنونى، وزنى برابر 15 تن قابل بلند کردن است. در صورت نياز، اين مقدار قابل افزايش است.
پروژه انجام شده
يک نمونه پروژه که براى راه آهن آلمان در مسير بين شهرى کارلسروهه – افنبورگ – باسل انجام گرفته، مزاياى اين روش جديد را مشخص ميکند. اکثر دکلهاى خط انتقال 110 کيلوولت مذکور در مناطق صعب العبور واقع شدهاند. در يک مورد، يکى از دکلها تا سه متر بايد افزايش ارتفاع پيدا ميکرد و در محلى واقع بود که جرثقيلهاى متحرک به آن دسترسى نداشتند. از طرفى، شرايط نامناسب زمين، امکان محکم کردن پايه هاى تجهيزات سنگين را بسيار مشکل ميکرد. بنابراين گروه ABB با وسايل نسبتا سبکتر خود به محل مورد نظر رفتند و در مدت دو و نيم روز، طبق برنامه و بدون ايجاد خاموشى در خط، عمليات مرتفع سازى دکلها را انجام دادند. برنامه بعدى اين شرکت انجام عمليات فوق براى خطوط انتقال 380/220 کيلوولت ميباشد.

شکل2: محل کابلهای مهار در هنگام بلد کردن دکل

شکل3: قسمت فوقانی دکل در موقعیت جدیدش، پس از حدود نیم ساعت از زمان آغاز عملیات،محکم شده است. اکنون میتوان قسمت میانی را نصب کرد.
منبع: شرکتABB
آدرس : http://www.abb.com
برداشت از سایت :ستاد نوآوری و شکوفایی صنایع و معادن
صاعقه
صاعقه يك جريان الكتريكي ناگهاني طبيعي است كه از جو تخليه ميشود و در مسير خود، مقادير زيادي از حرارت و نور را منتقل ميكند. صاعقه، تماس خود با زمين را از طريق نزديكترين ساختارهاي بلند محوطه و احتمالاً هر شخصي كه نزديك آن ساختار ايستاده باشد، برقرار ميكند. اصابت صاعقه ميتواند به آتش گرفتن لباسها، زمين خوردن مصدوم و حتي مرگ آني منجر شود. هرچه سريعتر تمام افراد را از محل اصابت صاعقه دور كنيد.
جريان ولتاژ بالا
تماس با جريان ولتاژ بالا (كه معمولاً در خطوط نيرو و كابلهاي هوايي پرفشار وجود دارد) معمولاً به مرگ فوري منجر ميشود. افرادي كه زنده ميمانند، سوختگيهاي شديدي خواهند داشت. از اين گذشته، اين شوك ميتواند با ايجاد اسپاسم عضلاني، مصدوم را به اطراف پرتاب كرده، آسيبهايي مثل شكستگي ايجاد كند. جريان برق با ولتاژ بالا ميتواند تا 18 متر جهش («قوس») داشته باشد. اشيايي مثل چوب خشك يا لباس نميتوانند از شما محافظت كنند. قبل از نزديك شدن به مصدوم، منبع جريان برق بايد قطع شده باشد؛ در صورتي كه خطوط نيروي هوايي در راهآهن آسيب ديده باشند، قطع منبع برق بسيار حياتي خواهد بود. مصدوم احتمالاً بيهوش است. پس از آنكه از بيخطر بودن محل مطمئن شديد، راه تنفسي مصدوم را باز كرده، تنفس وي را بررسي كنيد؛ آماده باشيد تا در صورت لزوم احياي تنفسي و ماساژ قفسه سينه را آغاز كنيد (مبحث « اقدامات نجاتدهنده حيات » را ببينيد). در صورتي كه مصدوم در حال نفس كشيدن است، وي را در وضعيت بهبود قرار دهيد. علايم حياتي (سطح پاسخدهي، نبض و تنفس) را مرتباً كنترل و ثبت كنيد.
جريان برق با ولتاژ بالا ناظران را از محل حادثهاي كه در اثر جريان ولتاژ بالا رخ داده است، دور كنيد. فاصله ايمن، بيش از 18 متر از منبع برق است.
جريان ولتاژ پايين
جريانهاي خانگي كه در منازل و محلهاي كار مورد استفاده قرار ميگيرند، ميتوانند آسيبهاي جدي يا حتي مرگ ايجاد كنند. حوادث معمولاً ناشي از كليدهاي برق خراب، سيمهاي برق لخت شده يا وسايل برقي داراي نقص هستند. خصوصاً كودكان كم سن و سال در معرض خطر هستند (كودكان بهطور طبيعي كنجكاو بوده، ممكن است انگشتان خود يا ساير اشياء را به داخل پريزهاي ديواري برق فرو كنند). آب (كه يك هادي قوي و خطرناك الكتريسيته است) ميزان خطر را افزايش ميدهد. تماس با يك وسيله برقي بيخطر با دستهاي خيس يا در شرايطي كه كف اتاق خيس باشد، خطر شوك الكتريكي را به مقدار زيادي افزايش ميدهد.
هشدار!
در صورتي كه مصدوم در تماس با جريان الكتريكي است، به وي دست نزنيد؛ ممكن است مصدوم «برقدار» باشد و شما هم در معرض برقگرفتگي قرار بگيريد.
هرگز از وسايل فلزي براي قطع تماس الكتريكي استفاده نكنيد. روي يك ماده خشك نارسانا ايستاده، از يك وسيله چوبي استفاده كنيد.
آماده باشيد تا در صورت توقف تنفس مصدوم، احياي تنفسي يا ماساژ قلبي را تا رسيدن كمكهاي اورژانس آغاز كنيد .
آنچه شما ميتوانيد انجام دهيد
در صورتي كه به محل انشعاب اصلي يا كنتور برق به سهولت دسترسي داريد، تماس بين مصدوم و منبع برق را از طريق خاموش كردن آن، قطع كنيد. در غير اين صورت، دو شاخه را خارج كنيد يا كابل را درآوريد. اگر به كابل، پريز يا محل انشعاب اصلي دسترسي نداريد، به موارد زير عمل كنيد:
براي محافظت از خود، روي يك ماده خشك نارسانا مثل يك جعبه چوبي، يك كفپوش پلاستيكي يا يك دفترچه راهنماي تلفن بايستيد.
با استفاده از يك وسيله چوبي (مثل يك جارو)، اندامهاي مصدوم را از روي منبع الكتريكي كنار بزنيد و يا منبع الكتريكي را از مصدوم دور كنيد.
اگر قطع تماس (مصدوم با منبع برق) با يك وسيله چوبي مقدور نيست، ضمن آنكه كاملاً مراقب هستيد تا به مصدوم دست نزنيد، طنابي را به دور مچ پاي مصدوم يا بازوان وي حلقه كنيد و وي را از منبع جريان الكتريكي دور كنيد.
تنها در صورتي كه ضرورت دارد، مصدوم را با كشيدن بخشهايي از لباس كه شل و خشك هستند، (از منبع برق) دور كنيد. اين كار را تنها به عنوان آخرين تلاش انجام دهيد زيرا ممكن است مصدوم همچنان «برقدار» باشد.
دور كردن منبع برق اگر نميتوانيد جريان الكتريكي را خاموش كنيد، بر روي يك ماده خشك نارسانا (مثل يك دفترچه راهنماي تلفن) بايستيد و با استفاده از يك دسته جارو، منبع برق را از مصدوم دور كنيد. هرگز مستقيماً به مصدوم دست نزنيد.
منبع : http://ylym.wordpress.com/
Lightning injuries include cardiac arrest, loss of consciousness, and temporary or permanent neurologic deficits; serious burns and internal tissue injury are rare. Diagnosis is clinical; evaluation requires ECG and cardiac monitoring. Treatment is supportive.
Lightning strikes cause about 50 to 75 deaths and several times more injuries annually in the US. Lightning tends to strike tall objects. It can strike a victim directly, or the current can be transferred to the victim through the ground or a nearby object. Lightning can also travel from outdoor power or electrical lines to indoor electrical equipment or telephone lines. The force may throw the victim several yards.
Although lightning current contains a large amount of energy, it flows for an extremely brief period (1/10,000 to 1/1000 sec). Thus, it rarely, if ever, causes serious cutaneous wounds and seldom causes rhabdomyolysis or serious internal tissue damage, unlike high-voltage and high-current electrical injury from manmade sources. Occasionally, patients have intracranial hemorrhage.
Symptoms and Signs
The electrical charge can affect the heart, causing asystole or other arrhythmias, or the brain, causing loss of consciousness, acute confusion, or amnesia.
Keraunoparalysis is paralysis and mottling, coldness, and pulselessness of the lower and sometimes upper extremities with motor and sensory deficits; the cause is sympathetic nervous system instability. Keraunoparalysis is common and usually resolves within several hours, although some degree of permanent paresis occasionally results. Other manifestations of lightning injury may include minor skin burns in a punctate or feathered, branched pattern, tympanic membrane perforation, and cataracts. Neurologic problems may include confusion, cognitive deficits, and peripheral neuropathy. Neuropsychologic problems (eg, sleep disturbances, anxiety) may occur. Cardiopulmonary arrest at the time of the strike is the most common cause of death. Cognitive deficits, pain syndromes, and sympathetic nervous system damage are the most common long-term sequelae.
Diagnosis and Treatment
Lightning injuries are often witnessed but also should be suspected when people found outside during or after storms have amnesia or are unconscious. Cardiopulmonary resuscitation is initiated for cardiac or respiratory arrest or both. All patients are hospitalized; ECG and cardiac monitoring are done. QT prolongation may be present, and occasionally arrhythmias appear after > 24 h. Cardiac enzymes are measured for patients with chest pain, abnormal ECGs, or altered mental status. Patients with initially abnormal or later deteriorating mental status or focal brain deficits require a brain CT or MRI.
Supportive care is provided. Fluids are usually restricted to minimize potential brain edema.
Prevention
Preventing lightning strikes involves following lightning safety guidelines, knowing the weather forecast, and having an escape plan involving evacuation to a safer area and enough time to reach it. If thunder is heard or the interval between lightning and thunder is < 30 sec, people should seek shelter and remain there until ≥ 30 min after the last lightning or thunder. Large, habitable buildings or enclosed vehicles are safest. When indoors during an electrical storm, people should avoid plumbing and electrical appliances, stay away from windows and doors, and not use a hard-wired telephone or computer. If unable to get indoors during an electrical storm, people should avoid high ground, tall objects, open spaces, and water.
Electrical injury is damage caused by manmade electrical current passing through the body. Symptoms may include skin burns, damage to internal organs and other soft tissues, cardiac arrhythmias, and respiratory arrest. Diagnosis is by clinical criteria and selective laboratory testing. Treatment is supportive, with aggressive care for severe injuries.
Although accidental electrical injuries encountered in the home (eg, touching an electrical outlet or getting shocked by a small appliance) rarely result in significant injury or sequelae, accidental exposure to high voltage causes about 400 deaths annually in the US.
Pathophysiology
Traditional teaching is that the severity of electrical injury depends on Kouwenhoven's 6 factors: type of current (direct [DC] or alternating [AC]), voltage and amperage (both are measures of current strength), duration of exposure (longer exposure increases injury severity), body resistance, and pathway of current (which determines the specific tissue damaged). However, electrical field strength, a newer concept, seems to predict injury severity more accurately.
Kouwenhoven's factors: AC changes direction frequently; it is the current usually supplied by household electrical outlets in the US and Europe. DC flows in the same direction constantly; it is the current supplied by batteries. Defibrillators and cardioverters usually deliver DC current. How AC affects the body depends largely on frequency. Low-frequency (50- to 60-Hz) AC is used in US (60 Hz) and European (50 Hz) households; it can be more dangerous than high-frequency AC and is 3 to 5 times more dangerous than DC of the same voltage and amperage. Low-frequency AC produces extended muscle contraction (tetany), which may freeze the hand to the current's source, prolonging exposure. DC is most likely to cause a single convulsive contraction, which often forces the victim away from the current's source.
Usually, for both AC and DC, the higher the voltage (V) and amperage, the greater the ensuing electrical injury (for the same duration of exposure). Household current in the US is 110 V (standard electrical outlet) to 220 V (large appliance, such as a dryer). High-voltage (> 500 V) currents tend to cause deep burns, and low-voltage (110 to 220 V) currents tend to cause muscle tetany and freezing to the current's source. The threshold for perceiving DC current entering the hand is about 5 to 10 milliamperes (mA); for AC at 60 Hz, the threshold is about 1 to 10 mA. The maximum amperage that can cause flexors of the arm to contract but that allows release of the hand from the current's source is called the let-go current. Let-go current varies with weight and muscle mass. For an average 70-kg man, let-go current is about 75 mA for DC and about 15 mA for AC.
Low-voltage 60-Hz AC traveling through the chest for a fraction of a second can cause ventricular fibrillation at amperage as low as 60 to 100 mA; for DC, about 300 to 500 mA are required. If current has a direct pathway to the heart (eg, via a cardiac catheter or pacemaker electrodes), < 1 mA (AC or DC) can cause ventricular fibrillation.
Amount of dissipated heat energy equals amperage2 × resistance × time; thus, for any given current and duration, tissue with the highest resistance tends to suffer the most damage. Body resistance (measured in ohms/cm2) is provided primarily by the skin. Skin thickness and dryness increase resistance; dry, well-keratinized, intact skin averages 20,000 to 30,000 ohms/cm2. For a thickly calloused palm or sole, resistance may be 2 to 3 million ohms/cm2; for moist, thin skin, resistance is about 500 ohms/cm2. Resistance for punctured skin (eg, cut, abrasion, needle puncture) or moist mucous membranes (eg, mouth, rectum, vagina) may be as low as 200 to 300 ohms/cm2. If skin resistance is high, much electrical energy may be dissipated at the skin, resulting in large skin burns at entry and exit points but less internal damage. If skin resistance is low, skin burns are less extensive or absent, but more electrical energy may be dissipated in internal organs. Thus, the absence of external burns does not predict the absence of electrical injury, and the severity of external burns does not predict the severity of electrical injury.
Damage to internal tissues depends also on their resistance and additionally on current density (current per unit area; energy is concentrated when the same current flows through a smaller area). For example, as electrical energy flows in an arm (primarily through lower-resistance tissues, eg, muscle, vessels, nerves), current density increases at joints because a significant proportion of the joint's cross-sectional area consists of higher-resistance tissues (eg, bone, tendon), which decreases the area of lower-resistance tissue; thus, damage to the lower-resistance tissues tends to be most severe at joints.
The current's pathway through the body determines which structures are injured. Because AC current continually reverses direction, the commonly used terms “entry” and “exit” are inappropriate; “source” and “ground” are most precise. The hand is the most common source point, followed by the head. The foot is the most common ground point. Current traveling between arm and arm or between arm and foot is likely to traverse the heart, possibly causing arrhythmia. This current tends to be more dangerous than current traveling from one foot to the other. Current to the head may damage the CNS.
Electrical field strength: Electrical field strength determines the degree of tissue injury. For instance, 20,000 volts (20 kV) applied to a 6-ft (about 2 m) man from his head to ground result in a field strength of about 10 kV/m. Similarly, 110 volts, if applied only to 1 cm (eg, across a toddler's lip), result in a similar field strength of 11 kV/m; this is why such a “low-voltage” injury can cause the same severity of tissue injury as some high-voltage injuries applied to a larger area. Conversely, when considering voltage rather than electrical field strength, minor or trivial electrical injuries may be classified as high voltage. For example, the shock received from shuffling across a carpet in the winter involves thousands of volts.
Pathology: Application of low electrical field strength produces an immediate, unpleasant feeling (being “shocked”) but seldom results in serious or permanent injury. Application of high electrical field strength may cause thermal or electrochemical damage to internal tissues. Damage may include hemolysis, protein coagulation, coagulation necrosis of muscle and other tissues, vascular thrombosis, dehydration, and muscle and tendon avulsion. High electrical field strength injuries may result in massive edema, which, as veins coagulate and muscles swell, results in compartment syndromes. Massive edema may also cause hypovolemia and hypotension. Muscle destruction may result in rhabdomyolysis and myoglobinuria. Myoglobinuria, hypovolemia, and hypotension increase risk of acute renal failure. Electrolyte disturbances can also occur. The consequences of organ dysfunction do not always correlate with the amount of tissue destroyed (eg, ventricular fibrillation may occur with relatively little tissue destruction).
Symptoms and Signs
Burns may be sharply demarcated on the skin even when current penetrates irregularly into deeper tissues. Severe involuntary muscular contractions, seizures, ventricular fibrillation, or respiratory arrest due to CNS damage or muscle paralysis may occur. Brain or nerve damage may result in various neurologic deficits. Cardiac arrest may occur without burns in bathtub accidents (when a wet [grounded] person contacts a 110-V circuit—eg, from a hairdryer or radio).
Toddlers who bite or suck on extension cords can burn their mouth and lips. Such burns may cause cosmetic deformities and impair growth of the teeth, mandible, and maxilla. Labial artery hemorrhage, which results when the eschar separates 5 to 10 days after injury, occurs in up to 10% of these toddlers.
An electrical shock can cause powerful muscle contractions or falls (eg, from a ladder or roof), resulting in dislocations (electrical shock is one of the few causes of posterior shoulder dislocation), vertebral or other fractures, injuries to internal organs, and loss of consciousness.
Diagnosis and Treatment
The first priority is to break contact between victim and current source. Shutting off the current is best (eg, by throwing a circuit breaker or switch, by disconnecting the device from its electrical outlet). If the current cannot be shut off rapidly, the victim is removed from contact with the current. If the current is low voltage, rescuers should first well-insulate themselves, then knock the victim free or use an insulating material (eg, cloth, dry wood, rubber, leather belt) to pull the victim free. Caution: If power lines could be high voltage, no attempts to disengage the victim should be made until the power is shut off. High- and low-voltage power lines are not always easily differentiated, particularly outdoors.
The victim, once free, is assessed for cardiac and respiratory arrest . Next, shock, which may result from trauma or massive burns, is treated . After initial resuscitation, patients are examined from head to toe.
Asymptomatic patients who are not pregnant, have no known heart disorders, and who have had only brief exposure to household current usually have no significant internal or external injuries. They can be discharged.
For other patients, ECG, CBC, measurement of cardiac enzymes, and urinalysis (especially to check for myoglobin) should be considered. Cardiac monitoring for 6 to 12 h is indicated for patients with arrhythmias, chest pain, any suggestion of cardiac damage, and possibly for patients who are pregnant or have known heart disorders. Patients with impaired consciousness may require CT or MRI.
The pain of an electrical burn is treated by the judicious titration of IV opioids. For myoglobinuria, alkalinizing the urine and maintaining adequate urine output (about 100 mL/h in adults and 1.5 mL/kg/h in children) decreases the risk of renal failure. Standard burn fluid resuscitation formulas, which are based on the extent of skin burns, underestimate the fluid requirement in electrical burns; thus, such formulas are not used. Surgical debridement of large amounts of muscle tissue may help to decrease myoglobinuric renal failure.
Appropriate tetanus prophylaxis and topical burn wound care are required . All patients with significant electrical burns should be referred to a specialized burn unit. Children with lip burns should be referred to a pedodontist or oral surgeon familiar with such injuries.
Prevention
Electrical devices that touch or may be touched by the body should be properly insulted, grounded, and incorporated into circuits containing protective circuit-breaking equipment. Ground-fault circuit breakers, which trip when as little as 5 mA of current leaks to ground, are effective and readily available.