一、安全電壓
1.電擊的含義
當(dāng)人體同時(shí)觸及不同電位的導(dǎo)電部分時(shí)電位差使電流流經(jīng)人體，稱(chēng)為電接觸。視接觸電流的大小和持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，它對(duì)人體有不同的效應(yīng)。電流小時(shí)于人體無(wú)害，用于診斷和治病的某些醫(yī)療電氣設(shè)備。接觸人體時(shí)通過(guò)微量電流還能治病救人，對(duì)人體有益，這種電接觸被稱(chēng)作微電接觸。如通過(guò)人體的電流較大，持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則可使人受到傷害甚至死亡，這種電接觸被稱(chēng)作電擊。因此電氣專(zhuān)業(yè)人員應(yīng)了解電流通過(guò)人體的效應(yīng)，才能采取正確有效的防范措施，避免發(fā)生電擊事故。
2.電流對(duì)人體的效應(yīng)
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電流通過(guò)人體的效應(yīng)》(gb/t13870.1—1992)中規(guī)定了15~100hz正弦交流電流通過(guò)人體時(shí)有以下幾個(gè)主要的效應(yīng)閾值：1)感知閾——通過(guò)人體能引起任何感覺(jué)的最小電流值；2)反應(yīng)閾——通過(guò)人體能引起肌肉不自覺(jué)收縮的最小電流值；3)感知閾和反應(yīng)閾由人體與電極接觸的面積，接觸的狀態(tài)(干、濕、壓力、溫度)以及個(gè)人的生理特點(diǎn)等因素決定，反應(yīng)閾的通用值為0.5ma，此值與電流通過(guò)的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)關(guān)；4)擺脫閾——手握電極的人能自行擺脫電極的最大電流值，擺脫閾由接觸面積，電極的形狀和大小，以及個(gè)人的生理特點(diǎn)等因素決定，擺脫閾的平均值為10ma；人體其他部位接觸帶電導(dǎo)體時(shí)可瞬即擺脫帶電導(dǎo)體，不存在電擊致死的危險(xiǎn)，但可能引起二次傷害，例如因電擊自高處墜地而導(dǎo)致傷亡；5)心室纖維性顫動(dòng)閾值——通過(guò)人體能引起心室纖維性顫動(dòng)的最小電流值；心室纖維性顫動(dòng)閾由生理參數(shù)(人體的解剖特點(diǎn)、心臟功能狀態(tài)等)和電氣參數(shù)(電流持續(xù)時(shí)間和通路、電流的種類(lèi)等)決定，電流通過(guò)人體時(shí)引起的心室纖維性顫動(dòng)是電擊致死的主要原因，此閾值隨通電時(shí)間的增大而減小。6)把電流通過(guò)人體的效應(yīng)，以時(shí)間/電流為坐標(biāo)，可劃分為四個(gè)區(qū)域見(jiàn)圖1及表1。
圖1 15~100hz交流電流過(guò)人體時(shí)的電流-時(shí)間效應(yīng)分區(qū)
15~100hz正弦交流電的時(shí)間/電流區(qū)域 表1
3.不同環(huán)境條件下的不同交流接觸電壓限值
在干燥條件下當(dāng)接觸電壓不大于50v時(shí)，人體接觸此電壓不致發(fā)生心室纖顫致死，所以在干燥環(huán)境條件下將預(yù)期接觸電壓限值取為50v。據(jù)此，iec將干燥環(huán)境條件下用以防電擊的特低電壓設(shè)備的額定電壓定為48v(我國(guó)現(xiàn)仍沿用過(guò)去的36v，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能較差)。在潮濕環(huán)境條件下，例如在施工現(xiàn)場(chǎng)、農(nóng)場(chǎng)等處，由于人體皮膚阻抗降低，大于25v的接觸電壓即可導(dǎo)致引起心室纖顫的30ma以上的接觸電流，據(jù)此，iec將潮濕環(huán)境條件下的接觸電壓值規(guī)定為25v，而特低電壓設(shè)備的額定電壓則規(guī)定為24v。在水下或特別潮濕環(huán)境條件下，例如在浴室或游泳池等場(chǎng)所內(nèi)，由于皮膚濕透，其阻抗大幅下降，特低電壓設(shè)備的額定電壓iec規(guī)定僅為12v或6v。盡管干燥和潮濕環(huán)境條件下的人體阻抗和接觸電壓限值并不相同，但導(dǎo)致人體心室纖顫的電流閾值都仍為30ma。這正是在干燥和潮濕不同環(huán)境條件下，iec都規(guī)定裝用同一額定動(dòng)作電流不大于30ma的瞬動(dòng)rcd而不要求裝用10ma或6ma的rcd的原因。10ma或6ma的rcd現(xiàn)在多為進(jìn)口產(chǎn)品，不但價(jià)格高昂，而且還易因過(guò)于靈敏而引起誤動(dòng)導(dǎo)致斷電。
4.安全電壓的選擇
安全電壓是不致危及人身安全的電壓。安全電壓值取決于人體的電阻和人體允許通過(guò)的電流。我國(guó)規(guī)定的安全電壓等級(jí)，即為防止因觸電造成人身直接傷害事故而采用的由特定電源供電的電壓等級(jí)；還規(guī)定在正常和故障情況下，此電壓等級(jí)的上限值為任何兩導(dǎo)體間或任一導(dǎo)體與地間均不得超過(guò)交流(50~800hz)有效值50v或直流(非脈動(dòng)值)120v。安全電壓應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境、人員和使用方式等因素選用。在有危險(xiǎn)的場(chǎng)所使用的手持式電動(dòng)工具等應(yīng)選用48v及以下的安全電壓；在礦井、多導(dǎo)電粉塵等場(chǎng)所使用的行燈等應(yīng)選用36v及以下的安全電壓；供某些人體可能偶然觸及的帶電設(shè)備應(yīng)選用24v及以下的安全電壓；水下及浴室用電設(shè)備應(yīng)選用12v或6v的安全電壓。為了確保人身安全，供給安全電壓的特定電源，除采用獨(dú)立電源外，供電電源的輸入電路與輸出電路必須實(shí)行電氣上的隔離。工作在安全電壓下的電路必須與其他電氣系統(tǒng)和與之無(wú)關(guān)的可導(dǎo)電部分實(shí)行電氣上的隔離。當(dāng)電氣設(shè)備采用24v以上的安全電壓時(shí)，必須采取防止直接接觸帶電體的保護(hù)措施，其電路必須與大地絕緣。
二、電擊防護(hù)
1.電擊防護(hù)的基本原則
(1)直接接觸防護(hù)：對(duì)于人和家畜在接觸電氣裝置的帶電部分時(shí)所可能發(fā)生的危險(xiǎn)應(yīng)有防護(hù)，這種防護(hù)可用二種方法獲得：1)防止電流從任何人或家畜的身體通過(guò)；2)限制能夠通過(guò)身體的電流，使其值低于電擊電流。
(2)間接接觸防護(hù)：對(duì)于人和家畜在故障情況下接觸外露可導(dǎo)電部分時(shí)所可能發(fā)生的危險(xiǎn)應(yīng)有防護(hù)，這種防護(hù)可用三種方法獲得：1)防止故障電流從人或家畜的身體通過(guò)；2)限制能夠通過(guò)身體的故障電流，使其值低于電擊電流。3)在故障情況下，當(dāng)人或家畜因觸及外露可導(dǎo)電部分而可能導(dǎo)致一個(gè)其值等于或大于電擊電流的電流通過(guò)身體時(shí)，在一規(guī)定的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)切斷供電。
(3)低壓配電系統(tǒng)的防觸電保護(hù)可分為：1)直接接觸保護(hù)(正常工作時(shí)的電擊保護(hù))；2)間接接觸保護(hù)(故障情況下的電擊保護(hù))；3)直接接觸及間接接觸兼顧的保護(hù)。
2.直接接觸電擊防護(hù)的措施
直接接觸電擊系指人體與正常工作中的裸露帶電部分直接接觸而遭受的電擊。其主要防護(hù)措施如下：
(1)將裸露帶電部分包以適合的絕緣。
(2)設(shè)置遮欄或外護(hù)物以防止人體與裸露帶電部分接觸，這時(shí)應(yīng)注意：1)遮欄和外護(hù)物靠近裸露帶電部分的這一部分，其防護(hù)等級(jí)至少應(yīng)為ip2x，即如有洞孔，其直徑不應(yīng)大于12.5mm。2)人易接近的遮欄或外護(hù)物的水平頂部的防護(hù)等級(jí)至少應(yīng)為ip4x，即如有洞孔，其直徑不應(yīng)大于1mm。3)只能使用鑰匙或工具，或切斷電源才能移開(kāi)遮欄和外護(hù)物。
(3)設(shè)置阻擋物以防止人體無(wú)意識(shí)地觸及裸露帶電部分。阻擋物可不用鑰匙或工具就能移動(dòng)，但必須固定住，以防無(wú)意識(shí)的移動(dòng)。這一措施只適用于專(zhuān)業(yè)人員。
(4)將裸露帶電部分置于人的伸臂范圍以外。伸臂范圍的規(guī)定距離見(jiàn)圖2所示。圖中s為人的站立面。當(dāng)人站立處前方有阻擋物時(shí)，伸臂范圍應(yīng)從阻擋物算起。從s面算起的向上的伸臂范圍為2.5m，人體上方低于ip2x要求的阻擋物都不能減少此范圍。在常有人手持長(zhǎng)或大的物體的場(chǎng)所，伸臂范圍尚應(yīng)適當(dāng)加大。
圖2 伸臂范圍的規(guī)定距離
(5)裝設(shè)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)rcd)作為后備保護(hù)，其額定動(dòng)作電流不應(yīng)超過(guò)30ma。它只能作為上述(1)-(4)項(xiàng)直接接觸電擊防護(hù)措施的后備措施。不能代替上述措施。
3.間接接觸電擊防護(hù)的措施
因絕緣損壞，致使相線與pe線、外露導(dǎo)電部分、裝置外導(dǎo)電部分以及大地間的短路稱(chēng)為接地故障。這時(shí)原來(lái)不帶電壓的電氣裝置外露導(dǎo)電部分或裝置外導(dǎo)電部分將呈現(xiàn)故障電壓。人體與之接觸而招致的電擊稱(chēng)為間接接觸電擊。因電氣設(shè)備本身防電擊類(lèi)別的不同，工程設(shè)計(jì)中采取的防間接接觸電擊的措施也不同，敘述如下：
0類(lèi)設(shè)備：具有可導(dǎo)電的外殼，只有一層基本絕緣，且無(wú)pe線連接端子(例如不接pe線的金屬外殼臺(tái)燈)，當(dāng)基本絕緣損壞時(shí)，外殼即呈現(xiàn)高達(dá)相電壓的故障電壓，電擊致死的危險(xiǎn)很大，因此0類(lèi)設(shè)備只能在對(duì)地絕緣的環(huán)境中使用，或用隔離變壓器等分隔電源供電。
ⅰ類(lèi)設(shè)備：和0類(lèi)設(shè)備相同，但其外露導(dǎo)電部分上配置有連接pe線的端子。在工程設(shè)計(jì)中對(duì)此類(lèi)設(shè)備需用pe線與它作接地連接，以降低接觸電壓，并在電源線路裝設(shè)保護(hù)電器，使其在規(guī)定時(shí)間內(nèi)切斷電源。
ⅱ類(lèi)設(shè)備：除基本絕緣外，還增設(shè)附加絕緣以組成雙重絕緣，或設(shè)置相當(dāng)于雙重絕緣的加強(qiáng)絕緣，或在設(shè)備結(jié)構(gòu)上作相當(dāng)于雙重絕緣的等效處理，使這類(lèi)設(shè)備不會(huì)因絕緣損壞而發(fā)生接地故障。因此在工程設(shè)計(jì)中不需再采取防電擊措施。
ⅲ類(lèi)設(shè)備：額定電壓采用50v及以下的特低電壓，此電壓與人體的接觸不致造成傷害。在工程設(shè)計(jì)中常用一次為380v或220v的隔離變壓器降壓供電。
4.直接接觸和間接接觸兩者兼有的電擊防護(hù)措施
(1)直接接觸與間接接觸兼顧的保護(hù)，宜采用安全超低壓和功能超低壓的保護(hù)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
(2)安全超低壓(selv)和功能超低壓(pelv)的電源采用安全隔離變壓器。
(3)回路的布置：1)selv和pelv回路的帶電部分相互之間和與其他回路之間，應(yīng)進(jìn)行電氣分隔，其布置應(yīng)保證電氣分隔水平不低于安全隔離變壓器的輸入和輸出回路之間的隔離水平。2)每個(gè)selv和pelv系統(tǒng)的回路導(dǎo)體應(yīng)與其他任何回路導(dǎo)體在布置上分開(kāi)。當(dāng)此要求無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)，需要采用以下配置之一：a)除基本絕緣外，selv和pelv回路導(dǎo)體還應(yīng)封閉在非金屬護(hù)套內(nèi)；b)電壓不同的回路導(dǎo)體采用接地的金屬屏蔽或接地的金屬護(hù)套隔開(kāi)；c)電壓不同的回路可以包含在一個(gè)多芯電纜或?qū)w組內(nèi)，但selv和pelv回路導(dǎo)體應(yīng)單獨(dú)地或集中地按其中存在的最高電壓絕緣。3)selv和pelv系統(tǒng)的插頭和插座應(yīng)符合以下各項(xiàng)要求：a)插頭應(yīng)不能插入其他電壓系統(tǒng)的插座；b)插座應(yīng)不能被其他電壓系統(tǒng)的插頭插入；c)插座應(yīng)沒(méi)有保護(hù)導(dǎo)體觸頭。
三、結(jié)束語(yǔ)
安全電壓與電擊防護(hù)是電氣安全技術(shù)領(lǐng)域非常重要的內(nèi)容，是保證安全使用電氣設(shè)備，確保人身安全的重要措施，理解和掌握安全電壓的有關(guān)內(nèi)容及電擊防護(hù)的具體要求，對(duì)保證建設(shè)工程質(zhì)量，創(chuàng)造以人為本，安全和諧的社會(huì)環(huán)境具有重要意義。