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人體安全電壓

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電擊對人體的危害程度,主要取決於通過人體電流的大小和通電時間長短。電流強度越大,致命危險越大;持續時間越長,死亡的可能性越大。能引起人感覺到的最小電流值稱為感知電流,交流為1mA,直流為5mA;人觸電后能自己擺脫的最大電流稱為擺脫電流,交流為10mA,直流為50mA;在較短的時間內危及生命的電流稱為致命電流,如100mA的電流通過人體1s,可足以使人致命,因此致命電流為50mA。在有防止觸電保護裝置的情況下,人體允許通過的電流一般可按30mA考慮。

1 人體安全電壓 -人體對電流的反映

  8~10mA 手擺脫電極已感到困難,有劇痛感(手指關節).
  20~25mA 手迅速麻痹,不能自動擺脫電極,呼吸困難.
  50~80mA 呼吸困難,心房開始震顫.
  90~100mA 呼吸麻痹,三秒鐘后心臟開始麻痹,停止跳動.

2 人體安全電壓 -原理

  根據歐姆定律(I=U/R)可以得知流經人體電流的大小與外加電壓和人體電阻有關。
  人體電阻除人的自身電阻外,還應附加上人體以外的衣服、鞋、褲等電阻,雖然人體電阻一般可達5000Ω,但是,影響人體電阻的因素很多,如皮膚潮濕出汗、帶有導電性粉塵、加大與帶電體的接觸面積和壓力以及衣服、鞋、襪的潮濕油污等情況,均能使人體電阻降低,所以通常流經人體電流的大小是無法事先計算出來的。
  因此,為確定安全條件,往往不採用安全電流,而是採用安全電壓來進行估算:一般情況下,也就是乾燥而觸電危險性較小的環境下,安全電壓規定為24V,對於潮濕而觸電危險性較大的環境(如金屬容器、管道內施焊檢修),安全電壓規定為12V,這樣,觸電時通過人體的電流,可被限制在較小範圍內,可在一定的程度上保障人身安全。
  當人體電阻一定時,人體接觸的電壓越高,通過人體的電流就越大,對人體的損害也就越嚴重。但並不是人一接觸電源就會對人體產生傷害。在日常生活中我們用手觸摸普通乾電池的兩極,人體並沒有任何感覺,這是因為普通乾電池的電壓較低(直流1.5伏)。作用於人體的電壓低於一定數值時,在短時間內,電壓對人體不會造成嚴重的傷害事故,我們稱這種電壓為安全電壓。
  電死人的關鍵是電流的大小。
  脫毛衣時發出的火花電壓達幾萬伏,但沒有形成持續電流,所以不會電死人。
  所以具體問題具體分析
  人在正常情況下(乾燥)安全電壓為低於24V
  越潮濕電阻越小,電壓越大,即電流越大

3 人體安全電壓 -安全電壓使用規定

  1983年7月7日發布的中華人民共和國國家標準,對安全電壓的定義、等級作了明確的規定。
  (1)為防止觸電事故,規定了特定的供電電源電壓系列,在正常和故障情況下,任何兩個導體間或導體與地之間的電壓上限,不得超過交流電壓50伏。
  (2)安全電壓的等級分為42, 36, 24, 12, 6伏。當電源設備採用24伏以上的安全電壓時,必須採取防止可能直接接觸帶電體的保護措施。因為儘管是在安全電壓下工作,一旦觸電雖然不會導致死亡,但是如果不及時擺脫,時間長了也會產生嚴重後果。另外,由於觸電的刺激可能引起人員墜落、摔傷等二次性傷亡事故。
  在潮濕環境中,人體的安全電壓12伏。正常情況下人體的安全電壓不超過50伏。當電壓超過24伏時應採取接地措施。

4 人體安全電壓 -觸電對人的危害

直接觸電

  觸電是指電流通過人體而引起的病理、生理效應,觸電分為電傷和電擊兩種傷害形式。電傷是指電流對人體表面的傷害,它往往不致危及生命安全;而電擊是指電流通過人體內部
  直接造成對內部組織的傷害,它是危險的傷害,往往導致嚴重的後果,電擊又可分為直接接觸電擊和間接接觸電擊。
  直接接觸電擊是指人身直接接觸電氣設備或電氣線路的帶電部分而遭受的電擊。它的特徵是人體接觸電壓,就是人所觸及帶電體的電壓;人體所觸及帶電體所形成接地故障電流就是人體的觸電電流。直接接觸電擊帶來的危害是最嚴重的,所形成的人體觸電電流總是遠大於可能引起心室顫動的極限電流。間接觸電

  間接接觸電擊是指電氣設備或是電氣線絡絕緣
  損壞發生單相接地故障時,其外露部分存在對地故障電壓,人體接觸此外露部分而遭受的電擊。它主要是由於接觸電壓而導致人身傷亡的。因素

  發生觸電后,電流對人體的影響程度,主要決定於流經人體的電流大小、電流通過人體持續時間、人體阻抗、電流路徑、電流種類、電流頻率以及觸電者的體重、性別、年齡、健康情況和精神狀態等多種因素。
  電流通過人體所產生的生理效應和影響程度,是由通過人體的電流(I)與電流流經人體的持續時間f(t)所決定的。

5 人體安全電壓 -術語解釋

感知閾和反應閾

  感知閾:是指通過人體能引起人稍有感覺的最小電流值。
  反應閾:是指能引起肌肉不自覺收縮的最小電流值。
  線a為感知閾和反應閾。它與通電時間無關,電流值為0.5mA,它是區域1與區域2的分界線,在此直線之左,通常無生理效應。尚未達到該電流值時,一般人體無任何感覺,達到或超過該電流值,人體才有感覺和反應。擺脫閾

  是指手握電極的人能夠擺脫電極的最大電流值,即線b所示是交流電的平均值約為10mA。它是區域2與區域3的分界線,在區域2通常無有害的生理效應;區域3預計不會發生器質性損傷,它是到存在室顫概率難以劃分的有害過渡區。心室纖維性顫動閾

  曲線c為心室纖維性顫動閾,是指通過人體能引起心室顫動的最小電流值,是存在較嚴重的病理生理效應的區域3和會發生心室纖維性顫動的區域4的分界線,在室顫概率曲線c1以下,不大可能發生心室纖維性顫動;而在該曲線以上,不但引起有害的生理效應,而且隨著該區域的右移使室顫概率從小於5%,甚至到超過50%,其安全程度相應下降。電流大小和通電時間

  一般來說,通過人體的電流越大,對人的生命威脅也越大,而電流通過人體的持續時間越長,使流經處的皮膚髮熱、出汗,降低了皮膚阻抗,這樣通過人體的電流也相應地增加,從而增加了危險性。人體阻抗 人體內阻抗

  人體阻抗取決於一定因素,特別是電流路徑,接觸電壓、電流持續時間、頻率,皮膚潮濕度,接觸面積,施加的壓力和溫度等。在工頻電壓下,人體的阻抗隨接觸面積增大、電壓愈高,而變得愈小。
  IEC綜合了歷年來關於人體阻抗的研究成果,嚴密審查了大量屍體的實測數據,得出人體在50/60Hz交流電時,成人的人體阻抗在1000Ω左右。
  人體內阻抗是指與人體接觸的兩電極之間的阻抗。忽略頻率對人體內阻的容性及感性分量影響,那麼人體內阻差不多是起電阻作用,雖然受電流路徑的影響,但其值一般在500Ω左右,這對整個人體阻抗(約100kΩ)來說是相當小的,因此可以近似地認為它是個恆定為500Ω的電阻值。皮膚阻抗

  皮膚阻抗是指皮膚表皮與皮下導電組織兩電極之間的阻抗。皮膚阻抗是由半絕緣層和許多小的導電體(毛孔)組成電阻和電容的網路。它是人體阻抗的重要部分,在限制低壓觸電事故的電流時起著非常重要的作用。電流路徑

  觸電對人體的危害,主要是因電流通過人體一定路徑引起的。電流通過頭部會使人昏迷,電流通過脊髓會使人截癱,電流通過中樞神經會引起中樞神經系統嚴重失調而導致死亡。最危險的電流路徑是由胸部到左手,從腳到腳是危險性較小的路徑。

6 人體安全電壓 -安全電壓與人體抗阻

  關於人體阻抗的條件分類,國際電工委員會?IEC 所屬建築電氣設備專門委員會分為三類如表2所示。 第Ⅰ類

  第Ⅰ類是指住宅、工廠、辦公室等一般場所,人體皮膚是乾燥狀態或因出汗皮膚呈潮濕狀態,在接觸電壓作用下發生危險的可能性較高,這時取人體阻抗為1000Ω,我們從I=f(t)曲線來看,在AC-3區域,設定通過人體電流為50mA,則50mA與1000Ω的乘積為50V,那是此接觸狀態時的允許接觸電壓,中國、西歐及其它多數國家的安全電壓採用此值。第Ⅱ類

  第Ⅱ類是指人在隧道、涵洞和礦井下等高度潮濕的場所,人體出汗或因工作環境影響使皮膚受潮,經常還會發生雙手與雙腳二者接觸凝露的電氣設備金屬外殼或構架等情況,這時皮膚潮濕而使皮膚阻抗低到可以認為接近於零(即可忽略其皮膚阻抗),人體電阻僅剩500Ω內阻抗,我們假設通過人體內部電流為50mA,則50mA和500Ω的乘積為25V,現國際上對於允許接觸電壓按人體阻抗的條件進行分類時,將25V作為其中的一個等級,這值接近於中國標準GB3805-83《安全電壓》等級分類中的24V。第Ⅲ類

  第Ⅲ類是指人在游泳池、水槽或水池中,人體大部分浸入水裡,皮膚完全浸透,這時基本上為體內阻抗500Ω,同時考慮有導致溺死的二次事故的危險,所以允許通過人體的電流應為擺脫閾,這樣,允許的接觸電壓為0.01×500=5V,這與GB380-83中規定的安全電壓6V相近。
  如果在不考慮導致二次事故的場所,則可採用12V 的允許接觸電壓,於是流徑人體的電流為12/500=0.024A,24mA的電流以在I=f?t 的AC-3區域,是不會引起心室纖維性顫動的。

7 人體安全電壓 -安全電壓的使用注意事項

  為防止觸電事故而採用穩定電源供電的安全電壓,其等級按GB3805-83中規定如表3所示。
  表3中所列空載止限值主要是因為某些重載電氣設備額定值雖符合規定,但空載時電壓都很高,若空載電壓超過規定的上限值,仍不能認為符合這個安全電壓。
  這個系列的上限值,在任何情況下,兩導體間或任一導體與大地之間均不得超過交流(50Hz~500Hz)有效值為50V的電壓值。

8 人體安全電壓 -採用安全電壓時必須具備的條件

  為了人身安全,採用安全電壓時必須具備以下條件:
  (1)除採用獨立電源外,安全電壓供電的輸入電路必須實行電路上的隔離。安全電壓如從輸電線路上獲得,必須通過安全隔離變壓器,一般採用雙圈隔離變壓器或具有繞組分開的直流機以及蓄電池、乾電池等來提供所需的獨立電源,不得使用自耦變壓器;
  (2)工作在安全電壓下的電路,必須與其它電氣系統和任何無關的可導電部分?包括大地 實行電氣上的隔離;
  (3)採用24V以上安全電壓的電氣設備,必須採取防止直接接觸帶電體的防護措施,其電路必須與大地絕緣;
  (4)設置在安全電壓線路上的部件和導線的絕緣耐壓等級至少為250V。
  除此之外,安全電壓系列用的插頭應不能插入較高電壓的插座,如使用36V插頭則應不能插入220V插座。
  絕對安全的就是24伏,但對於我們日常用電的220伏來說極短時間接觸也不會危及生命(鞋必須絕緣),所以常聽與電打交道的人說被電了一下。在沒有專業知識與防護的情況下接觸220伏的民用電是很危險的,必須遠離。
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