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工业与民用配电设计手册 第三版 第十五章 低压电气装置的防电击和特殊环境的电气安全 第一节 概 述 一、 人体通过电流时的生理反应 1、电流阈值 人体通过电流时的生理反应视电流的大小和通过时间的长短而异。以下是1000以下50Hz交流电流通过人体时几个主要反应的电流阈值： 感觉阈值人体能感觉的最小电流值，一般为0.5mA，此值与通过电流的时间长短无关。 摆脱阈值人能摆脱手握的带电导体的最大电流值，此值一般取平均值10mA。通过人体的电流如超过摆脱阈值就不能自行摆脱，当电流作用时间较长时，人体将遭受伤害。 心室纤维性颤动阈值能引起心室纤维性颤动的最小电流值。心室纤维性颤动是人身电击致死的主要原因。此阈值随通电时间的增大而减小，见图15?1中的有关曲线。 2、电流通过人体时表征人体生理反应的时间电流区 为便于制订防电击措施，IEC出版物479-1第二版提供了图15-1所示的15100Hz交流电流通过人体时人体生理反应的时间电流区图。 图15-1中 1区通常无感觉。 2区通常无病理反应。 3区b曲线至c1曲线之间为3区，通常无器官损伤，可能出现肌肉收缩、呼吸困难、心房纤维性颤动、无心室纤维性颤动的短暂心脏停跳，此等现象随电流和时间的增大而加剧。 4区除出现上述3区的反应外，自曲线c1开始可能出现心室纤维性颤动，至曲线c2时其发生机率达5，至曲线c3时达50，此后机率继续增大。在此区内还可能发生严重烧伤以及致人死命的心脏停跳、呼吸停止等反应。 制定电气安全措施时，通常以图15-1中3区内离曲线c1一段距离的曲线L作为人身是否安全的界限。 用通过人体的电流来检验人身是否安全甚是不便，实际应用中常用人体的接触电压进行检验。因此IEC/TC64又提出如图15-2所示的不同接触电压下的人体允许最大通电时间曲线（Uc-t曲线）。应注意图中的接触电压Uc为包括鞋袜和地板阻抗上压降在内的预期接触电压，即可能出现的最大接触电压。因为人体阻抗并非定值-它随接触电压的升高而下降，所以曲线L1为正常环境中用人体接触电压实测值求得。 在潮湿环境中人体阻抗下降，这种环境中的Uc-t曲线为图15-2中的L2。 从图15-2可知在干燥和潮湿条件下，50V及25V分别对人体是安全的，被称作上述两环境下的约定接触电压限值，此两值被用作电气产品设计和电气工程设计的依据。为安全起见，曲线L1环境条件下超过25的裸露带电导体仍需为其设置遮栏或外护物，以避免人体与它经常或持续的直接接触。曲线L2环境条件下安全特低电压的应用另有规定，详见第三节。 二、 直接接触电击防护 直接接触电击系指人体与正常工作中的裸露带电部分直接接触而遭受的电击。其主要防护措施如下： （1）将裸露带电部分包以适合的绝缘。 （2）设置遮栏或外护物以防止人体与裸露带电部分接触，这时应注意： 1）遮栏和外护物靠近裸露带电部分的这一部分，其防护等级应至少为IP2X，即如有洞孔，其直径不应大于12.5mm。 2）人易接近的遮栏和外护物的水平顶部的防护等级至少为IP4X，即如有洞孔，其直径不应大于1mm。 3）只能使用钥匙或工具，或切断电源才能移开遮栏和外护物。 （3）设置阻挡物以防止人体无意识地触及裸露带电部分。 阻挡物可不用钥匙或工具就能移动，但必须固定住，以防无意识的移动。这一措施只适用于专业人员。 （4）将裸露带电部分置于人的伸臂范围以外。 伸臂范围的规定距离如图15-3所示。图中S为人的站立面。当人站立处前方有阻挡物时，伸臂范围应从阻挡物算起。从S面算起的向上的伸臂范围为2.5m，人体上方低于IP2X的阻挡物都不能减小此范围。在常有人手持长或大的物体的场所，伸臂范围尚应适当加大。 （5）装设漏电保护器作为后备保护，其额定动作电流不应超过30mA。它只能作为上述（1）（4）项直接接触电击防护措施的后备措施，不能代替上述措施。 三、 间接接触电击防护 因绝缘损坏，致使相线与PE线、外露导电部分、装置外导电部分以及大地间的短路称为接地故障。这时原来不带电压的电气装置外露导电部分或装置外导电部分将呈现故障电压。人体与之接触而招致的电击称之为间接接触电击。 因电气设备本身防电击类别(1)的不同，工程设计中采取的防间接接触电击的措施也不同，简述如下： （1）0类设备 具有可导电的外壳，只有一层基本绝缘，且无PE线连接端子（例如不接PE线的金属外壳台灯），当基本绝缘损坏时，外壳即呈现故障电压。0类设备只能在对地绝缘的环境中使用，或用隔离变压器等分隔电源供电。 （2）类设备 和0类设备相同，但其外露导电部分上配置有连接PE线的端子。在工程设计中对此类设备需用PE线与它作接地连接，并在电源线路装设保护电器，使其在规定时间内切断故障电路。本章第二节对此将作具体叙述。 （3）类设备 除基本绝缘外，还增设附加绝缘以组成双重绝缘，或设置相当于双重绝缘的加强绝缘，或在设备结构上作相当于双重绝缘的等效处理，使这类设备不会因绝缘损坏而发生接地故障。因此在工程设计中不需再采取防护措施。 （4）类设备 额定电压采用50及以下的特低电压，此电压与人体的接触不致造成伤害。在工程设计中常用一次为380或220的隔离变压器供电。以下是对工业与民用配电设计手册 第三版 的回复：白杨:2005-9-5 9:43:00第二节 正常环境中用自动切断故障电路措施的间接接触电击防护（接地故障保护） 一、 基本要求 1、接触电压限值和切断故障电路时间的要求 I类设备自动切断故障电路的间接接触电击防护措施的保护原理在于当设备绝缘损坏时，尽量降低接触电压值，并限制此电压对人体的作用时间，以避免导致电击致死事故。为防电击，正常环境中当接触电压超过50时，应在规定时间内（详见后文）切断故障电路。在配电线路保护中称作接地故障保护，以区别于一般的单相短路保护。 自动切断故障电路保护措施的设置要求，应注意与下述条件相适应： （1）电气装置的接地系统类型（TN、TT或IT系统）； （2）有无设置等电位联结； （3）电气设备的使用状况（固定式、手握式或移动式）。 2、接地和总等电位联结 接地和总等电位联结都是降低建筑物电气装置接触电压的基本措施。除特殊情况外，外露导电部分应通过PE线接地，其作用已为人所熟知。总等电位联结的作用在于使各导电部分以及地面的电位趋于接近，从而降低接触电压。总等电位联结还具有另一重要作用，即它能消除自外部窜入建筑物电气装置内的故障电压引起的危险电位差。如果建筑物或装置内未作总等电位联结，或设备位于总等电位联结作用区以外，则应补充其它保护措施。 在电气装置或建筑物内，不论采用何种接地系统，应将下列导电部分互相联结，以实现总等电位联结。 （1）进线配电箱的PE母线或端子； （2）接往接地极的接地线； （3）金属给、排水干管； （4）煤气干管； （5）暖通和空调干管； （6）建筑物金属构件。 因建筑物金属构件和各种金属管道有多点自然接触，如有具体困难，现有建筑物可不联结。一般在进线处或进线配电箱近旁设接地母排（端子板），将上述联结线汇接于此母排上，如图15-4所示。 总等电位联结线截面的选择见第十四章。 3、局部等电位联结和辅助等电位联结 作总等电位联结后，如果电气装置或其一部分在发生接地故障，其接地故障保护不能满足切断故障电路时间要求时，应在局部范围内作局部等电位联结，即将该范围内上述相同部分再作一次联结，以进一步减少电位差，其联结方法可用端子板汇接，当需联结部分少时，也可在伸臂范围内将可同时触及的导电部分互相直接联结，以实现辅助等电位联结，下文将举例说明。 关于不同等电位联结的具体设计和施工要求，详见中国建筑标准设计研究院出版的国标图册等电位联结安装02D501-2。 白杨:2005-9-5 9:43:00二、 系统 1、对保护电器动作特性的要求 系统的接地故障为金属性短路时，为防电击其保护电器的动作特性应符合下式要求 sao （15-1） 式中 s接地故障回路阻抗，它包括故障电流所流经的相线、PE线和变压器的阻抗，故障处因被熔焊，不计其阻抗； a保证保护电器在表15-1所列的时间内自动切断故障电路的动作电流，； o相线对地标称电压，在我国为220。 当采用符合GB13539低压熔断器的熔断器作接地故障保护时，如接地故障电流d（1）与熔断体额定电流r的比值大于或等于表15-2所列值，则可认为符合式（15-1）要求。 表15-1 系统允许最大切断接地故障回路时间 回 路 类 别 允许最大切断接地故障回路时间（s） 配电回路或给固定式电气设备供电的末端回路 5 插座回路或给手握式或移动式电气设备供电的末端回路 0.4 15s的切断时间考虑了防电气火灾以及电气设备和线路绝缘的热稳定要求，也考虑了躲开大电动机起动时间和故障电流小时保护电器动作时间长等因素。 20.4s的切断时间考虑了总等电位联结减少接触电压的作用、相线与PE线不同截面比以及电源电压10偏差变化等因素。 表15-2 系统用熔断器作接地故障保护时的允许最小IdIr值 熔断体额定电流Ir（） 410 1632 4063 80200 250500 切断故障电路时间5s 4.5 5 5 6 7 切断故障电路时间0.4s 8 9 10 11 当采用瞬时或短延时动作的低压断路器作接地故障保护时，如接地故障电流Id与瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的比值大于或等于1.3，可认为符合式（15-1）要求。 2、一般环境中局部等电位联结应用示例 （1）当配电线路较长，故障电流较小，过电流保护动作时间超过表15-1规定值时，可不放大线路截面来缩短动作时间，而以作局部等电位联结或辅助等电位联结来降低接触电压，从而更可靠地防止电击事故的发生，如图15-5或图15-6所示（图中未表示相线）。 作局部等电位联结或辅助等电位联结后，各导电部分间故障时的接触电压大大降低，满足了防电击要求。为验证其安全有效性，可用式（15-2）进行校验 Zab - U050V ZS （15-2） 式中 Zaba、b两点间PE线的阻抗，； s接地故障回路阻抗，它包括故障电流所流经的相线、PE线和变压器的阻抗，故障处因被熔焊，不计其阻抗； o相线对地标称电压，在我国为220。 （2）如果同一配电盘既供电给固定式设备，又供电给手握式或移动式设备。当前者发生接地故障时，引起的危险故障电压将通过PE线蔓延到后者的金属外壳，而前者的切断故障时间可达5s，这可能给后者的使用者带来危险，如图15-7所示。 可用式（15-3）验算手握式或移动式设备上的接触电压，其值为图15-7中m-n段保护线的电压降 mn mn=o50 s （15-3） 式中 mnmn段PE线的阻抗，； s接地故障回路阻抗，它包括故障电流所流经的相线、PE线和变压器的阻抗，故障处因被熔焊，不计其阻抗； o相线对地标称电压，在我国为220。 如果mn超过50，可放大导线截面使mn小于50，但更好的防电击措施是设置局部等电位联结，如图15-7所示。这时接触电压只是故障电流分流在一小段局部等电位联结线m-BL-q段上的电压降，将大大小于50V。 3、相线与大地短路危害的防止 当相线与大地间发生直接短路故障时，由于故障点阻抗较大，故障电流Id较小，线路首端的过流保护电器往往不能动作，使Id持续存在。Id在电源的接地极上将产生电压降IdRB，此电压即电源中性点对地的故障电压。此故障电压将沿PEN线或PE线蔓延至用电设备的外壳上，如图15-8所示。 如果设备在无等电位联结的户外，而故障电压超过接触电压限值50，将对人身构成危害，为此应使工作接地极的电阻RB与接地故障点电阻RE之比满足下式 RB 50 (154) RE UO50 RB 当 UO为220V时 0.3 RE 为此应尽量降低RB以满足此条件或将户外部分改为局部TT系统。但如果设备在建筑物内，且作了总等电位联结，由于设备外壳和装置外导电部分以及地面的电位同时升高，基本上处于同一电位，这种自装置外进入的故障电压引起的电击危险将自然消除。 4、保护电器的选用 TN系统的接地故障多为金属性短路，故障点被熔焊，故障电流较大，可利用原来作过负荷保护和短路保护的过电流保护电器（熔断器、低压断路器）及时动作兼作接地故障保护，这是TN系统的优点。但在某些情况下，如线路长，导线截面小的情况，过电流保护电器常不能满足切断故障电路时间的要求，则采用漏电保护器作专门的接地故障保护最为有效。不论采用何种保护电器，都必须设置专门的PE线。 5、重复接地的设置 在TN系统中，总等电位联结内的地下金属管道和结构已实现了接地电阻小使用寿命长的良好自然重复接地，但有条件时还宜将PE线与附近现有的接地良好的金属导体相连接，使PE线的电位尽量接近地电位，降低发生接地故障和PEN线断线时外露导电部分和PE线的对地故障电压。 基于以上要求，在电源线进入建筑物内电气装置处一般不必设置人工接地极，而宜尽量利用自然接地体作重复接地。通常自进线配电箱的PE（PEN）母线引出联结线至配电箱近旁本节第一条2款所述的接地母排上即实现了重复接地窗体顶端厂商|产品|新品|销售|供求|案例|资料|培训|论文|论坛|新闻|招标|图书|会展|合作|专访|招聘|求职窗体底端接地的概念-专题讲座001 目录： 一、“地”和“接地”的概念 1地 2接地 3接触电压 4跨步电压 5流散电阻、接地电阻和冲击接地电阻 二、接地的作用 （一）防止人身遭受电击 1电击机理 2电击效应 3直接电击的防护措施 4间接电击的防护措施 5防止直接和间接电击两者的措施 6防止电击的接地方法 （二）保障电气系统正常运行 （三）防止雷击和静电的危害 三、接地的分类 （一）接地的作用分类 1保护性接地 2功能性接地 （二）按接地形式分类 四、接地的范围 （一）直流系统 （二）交流系统 （三）移动式和车载发电机 （四）电气设备 五、按电击危险程度划分的环境分类 以下是对接地的概念-专题讲座001 的回复：成国栋:2005-9-2 16:51:00成国栋:2005-9-2 16:51:00二、接地的作用 （一）防止人身遭受电击 1电击机理 2电击效应 3直接电击的防护措施 4间接电击的防护措施 5防止直接和间接电击两者的措施 6防止电击的接地方法 （二）保障电气系统正常运行 （三）防止雷击和静电的危害 - 接地的作用主要是防止人身遭受电击、设备和线路遭受损坏、预防火灾和防止雷击、防止静 电损害和保障电力系统正常运行。现分别说明如下。 （一）防止人身遭受电击 1电击机理 电击所产生的电击电流通过人体或动物躯体将产生病理性生理效应，例如肌肉收缩、呼吸困 难、血压升高、形成心脏兴奋波、心房纤维性颤动及无心室纤维性颤动的短暂心脏停跳、心室纤 维性颤动，直至死亡，所以必须采取防护措施。 人或家畜触及电气设备的带电部分，称为直接接触。人或家畜与故障下带电的金属外壳接 触，称为间接接触。直接接触及间接接触所造成的电击称为直接电击和间接电击。为了防止电 击，必须先了解电击机理，然后对直接电击、间接电击以及兼有该两者电击采取适当的防护措 施，以保证人、畜及设备的安全。 （1）人体阻抗的组成电击电流大小由接触电压和人体阻抗所决定。人体阻抗主要与电流路 径、皮肤潮湿程度、接触电压、电流持续时间、接触面积、接触压力、温度以及频率等有关。人 体阻抗的组成如图 4所示。如将两个电极接触人体的两个部分，并将电极下的皮肤去掉，则该两 电极问的阻抗为人体内阻抗 Zi。皮肤上电极与皮肤下导电组织之间的阻抗即为皮肤阻抗 ZPl和 ZP2 。Zi、ZP1、ZP2的矢量和为人体总阻抗 ZT。现将这些阻抗的特征说明如下： 人体内阻抗 Zi根据IEC测定的结果，Zi主要是电阻，只有少量电容，如图 4中虚线所 示，其数值主要决定于电流路径，一般与接触面积关系不大，但当接触面积小到几平方毫米数量 级时，内阻抗才增大。 皮肤阻抗 ZP1、ZP2 ZP1、ZP2是由半绝缘层和小的导电元件（如毛孔构成的电阻电容网 络）组成，见图 4。接触电压在 50V 及以下时，皮肤阻抗值随表面接触面积、温度、呼吸等显著 变化；50100V 时，皮肤阻抗降低很多；频率增高时，皮肤阻抗也随之降低；皮肤破损时，皮肤 阻抗可忽略不计。 人体总阻抗 ZTZT由电阻分量及电容分量组成。当接触电压在 500V 及以下时，ZT值主要 决定于皮肤阻抗值；接触电压越高，ZT与皮肤阻抗关系越少；当皮肤破损后，ZT值接近于人体内 阻抗。 人体初始电阻 Ri在接触电压出现的瞬间，人体的电容还未充电，皮肤阻抗可忽略不计， 这时的电阻值称为人体初始电阻。该值限制短时脉冲电流峰值。当电流路径从手到手或手到脚而 且接触面积较大时，5 分布秩（即 5 的人所呈现的最小初始电阻值）Z5 可认为等于 500 。 图4人体阻抗的组成 （2）人体阻抗与接触状况的关系通常划分为以下三类： 状况 1干燥或湿润的区域、干燥的皮肤、高电阻的地面，此时人体阻抗值： Z11000 0.5Z5（） 式中：1000鞋袜和地面两者电阻的随机值， 0.5考虑了双手至双脚的双重接触情况 Z55 分布秩，即 5 的人呈现此最小阻抗值， 状况 2潮湿的区域、潮湿的皮肤、低电阻的地面，此时人体阻抗值： Z2 = 200 = 200 +0.55（） 式中；200较低的地面电阻值，不计鞋袜的电阻， 状况 3浸入水中的情况，此时皮肤电阻、环境介质的电阻可忽略不计。 在各种状况下的安全电压值，各国规定不尽相同，如表 1所示。 表1 为交流电流的安全电压，IEC 规定直流（无纹波）的安全电压为：在状况 1，不大于 120V；在状况 2，不大于 60V。安全电压包括接地系统的相对地或极对地电压，或不接地和非有 效接地的相间及极间电压。 2电击效应 （1）交流电流的电击效应IEC 经过多年的试验研究，认为心室纤维性颤动是电击致死的主 要原因。一个心动周期如图 5所示，由产生兴奋期 P、兴奋扩展期 R 和兴奋复原期T所组成。图5 中的数字表示兴奋传播的顺序。在兴奋复原期内有一个相对较小的部份称为易损期，在易损期 内，心肌纤维处于兴奋的不均匀状态，如果受到足够幅度电流的刺激，心室纤维发生颤动，如图 6中 X 点受电流刺激对心电图和血压的影响，如图 6中曲线所示。此时发生心室纤维性颤动和 血压降低，如电流足够大将导致死亡。 当电流流过人体时，人身所察觉到的最小电流值称为感觉阈值。对于 15 100Hz 交流电 流，此值为 0.5mA。人握电极能摆脱的电流最大值称为摆脱电流，对于 15100Hz 交流电流为 10mA。当流过人体的电流继续增加时，人体电流 IB和电流流过的持续时间 t 的关系如图 7所 示。图7是按电流流过人体的路径从左手到双脚的效应绘制的。当电流为 500mA、时间为 100ms 时，产生心室纤维性颤动的几率为 14。图 7中的 区通常无反应性效应； 区通常无有害 的生理效应； 区通常无器官性损伤，但可能出现肌肉收缩和呼吸困难在心脏中形成兴奋波和 传导的可逆性紊乱，包括心房纤维性颤动及短暂心脏停跳；在 区内开始出现心室纤维性颤 动，到曲线 c1，几率为 5；到曲线 c2，几率为 50；曲线 c3 以外则几率超过 50。随着 电流与时间的增加，可能发生心脏停跳、呼吸停止及严重烧伤。 图 7中的电流为“从左手到双脚”路径的电流，如为其它路径，按下式计算： IB = IrefF（2） 式中：IB流经其它路径的人体电流，mA Iref流经“从左手到双脚”的人体电流，mA F心电流系数，见表 2 上述的感觉阈值、摆脱阈值及图 7中的心室纤维性颤动阈值都是对 15100Hz 交流电流而言 的。 成国栋:2005-9-2 16:52:00在工业企业和民用建筑中，有不少电气设备的使用频率超过 100Hz，例如有些电动工具和电焊 机，可用到 450Hz；电疗设备大多数使用 40005000Hz；开关方式供电的设备则为 20kHz 1MHz；微波及无线电设备还有使用更高的频率的。对于这些 100Hz 以上交流电流，人体皮肤的阻 抗，在数十伏数量级的接触电压下，大致与频率成反比，例如 500Hz 时皮肤阻抗，仅约为 50Hz 时皮肤阻抗的 110，在很多情况下，皮肤的阻抗可以忽略不计。但因为是高频电流，对人体的 感觉和对心脏的影响都比 100Hz 以下交流电小。为了与 50Hz 时阈值相比，常采用频率系数 Ff 来衡量、频率系数 Ff 为频率f时产生相应生理效应的阈值电流与 50Hz 的阈值电流之比。在频 率为 100Hz 以上直至 1000Hz 时，感觉阈值的频率系数和摆脱阈值的频率系数见图 8；电击持续 时间长于心动周期并以纵向电流流经人体躯干时，心室纤维性颤动阈值的频率系数见图 9。电击 持续时间小于心动周期时，尚无试验数据。频率在 1000Hz 以上直到 10000Hz 交流电的感觉阈值 的频率系数和摆脱阈值的频率系数见图 10；心室纤维性颤动阈值的频率系数，IEC 还在考虑中。 频率在 10kHz 及 100Hz 之间时，阈值大致由 10mA 上升到 100mA（有效值），频率在 100kHz 以上及电流强度在数百毫安数量级时，较低频率时有针刺的感觉，频率再高则有温暖的感觉。频 率在 100kHz 以上时，既没有摆脱阈值和心室纤维性颤动阈值的试验数据也没有这方面的事故 报告。频率在 100kHz 以上及电流在安培数量级时，可能出现烧伤，烧伤的严重程度随电流流通 的持续时间而定。 （2）直流电流的电击效应电流对人体的效应，例如刺激神经和肌肉，引起心房或心室纤维 性颤动等，与电流大小的变化有关，特别是在接通或断开电流的时候。电流幅度不变的直流电流 要产生同样的效应，要比交流电流大得多。握持直流电器，事故时较易摆脱；当电击持续时间长 于心动周期时，心室纤维性颤动阈值比交流的阈值高得多。直流电流从手到双脚，通过人体躯干 的电流称为纵向电流；从手到手通过人体躯干的电流称为横向电流；以双脚为正极，流过人体的 电流为向上电流；以双脚为负极，流经人体的电流为向下电流。直流电流与具有相同诱发心室纤 维性颤动几率的等效交流电流（有效值）之比称为直流交流等效系数。 直流电流的持续时间和电流幅值的关系见图 11。图中区通常无反应性效应； 区通常 无有害的生理效应；区通常预期无器官损伤，随电流幅值和时间而增加其严重程度，可能出现 心脏中兴奋波的形成和传导的可逆性紊乱； 区可能出现心室纤维性颤动，随电流幅值和时间增 加，除 区的效应外，预计会发生严重烧伤等病理生理效应。关于心室纤维性颤动，该图所示为 电流从左手到双脚，且为向上电流的效应。如为向下电流，应将电流乘以 2 的系数进行换算。当 电流从手到手，不大可能产生心室纤维性颤动。在该图中，当电流流过的持续时间小于 500ms 时，尚无 和 区分界线的资料。 直流电流的感觉阈值取决于接触面积、接触状态（干湿度、压力、温度）、电流流过的持 续时间和各自的生理特征等，与交流电不同的是：当电流以感觉阈值强度流过人体时，只是在接 通和断开电流时有感觉，其它时间没有感觉。在与测定交流电流感觉阈值相等条件下，直流电流 的感觉阈值约为 2mA。 直流的摆脱阈值与交流不同，约 300mA 以下的直流电流没有可以确定的摆脱阈值，只有在接 通和断开电流时，才能引起疼痛性和痉挛似的肌肉收缩。当电流大干 300mA 时，可能摆脱不了， 或仅在电击持续时间达几秒或几分种后才有可能摆脱不了。 通过人体的电流约为 30mA 时，人体四肢有暖热感觉。流经人体的电流为 300mA 及以下横向 电流持续几分钟时，随着时间和电流增加，可能产生可逆性的心节律障碍。电流伤痕、烧伤、眩 晕、有时失去知觉，超过 300mA 时，经常出现失去知觉的情况。 （3）特殊波形电流的电击效应（3）特殊波形电流的电击效应特殊波形电流在工业企 业和民用建筑所用的电气设备中，有以下几种，对于人体的电击效应分别说明如下： 具有直流分量的交流电流的效应标准交流和直流的图形如图 12（a）及（b）所示、 具有直流分量的交流电流的波形如图 12（c）所示，常用的半波整流及全波整流的波形如图 13 （a）及（b）所示。 经过整流后，如图 13中所示的波形交流电的感觉阈值和摆脱阈值取决于人体与电极的接触 面积，接触状态（干湿度、压力、温度）和各自的生理特征，其阈值尚在 IEC 的考虑中。 在讨论心室纤维性颤动阈值时，必须区别下列的电流量值：Irms 为合成波形电流的有效 值；Ip 为合成波形电流的峰值；Ipp 为合成波形电流的峰间值；Iev 为产生与所涉及波形在心室 纤维性颤动方向有相同危险的正弦电流的有效值，该值用来代替图 7及图 11中的人体电流 IB 以 估计心室纤维性颤动的危险。 当电击持续时间大于 1.5 倍心动周期时， Iev = Ipp2 当电击持续时间小于 0.75 倍心动周期时， Iev = Ip2 当交流对直流比越小，上述关系越不能适用。对于持续时间小于 0.1s 的直流电击，其阈 值等于图 11中相应的电流值。 当电击持续时间在 0.75 倍到 1.5 倍心动周期时，量值参数由峰值转变为峰间值，转变的过 程 IEC 认为尚需进一步研究。 如图 13 所示的半波及全波整流的波形，由于电流峰值等于其峰间值，当电击持续时间大干 1.5 倍心动周期及小于 0.75 倍心动周期时，Iev 分别为 Ipp(22)= Ip(22) 及 Ipp 2 = Ip2 。由图 13可见，半波整流时 Irms = Ip2，全波整流时为 Ip2。因此可得半 波整流时 Iev值分别为 Irms2 及 2Irms；全波整流时，Iev 值分别为 Irms2 及 Irms 。 具有相位控制的交流电流的效应一般的具有相应控制的交流电流的波形分为对称控制和 不对称控制两种，分别示于图 14 的（a）和（b）。 这种波形的电流在产生感觉和阻止摆脱方面的效应大致上与具有相同 Ip 的纯交流电流相 同。相位控制角在 120 以上时，峰值随着电流流通持续时间的减少而增加。 对于对称控制：当电击持续时间大于 1.5 倍心动周期时。Iev 为具有与所涉及的相应波形电 流相同的有效值；当电击持续时间小于 0.75 倍心动周期时，Iev 为具有与所涉及的相应波形电 流相同峰值电流的有效值，如相位控制角在 120以上，心室纤维性颤动阈值将升高；当电击时 间在 0.75 倍到 1.5 倍心动周期时，Iev 由峰值转变为有效值，转变的过程，IEC 认为尚待进一 步研究。 对于不对称控制，其所产生的电流，也可能有直流分量。当电击持续时间大干 1.5 倍心动周 期时，IEC 尚在考虑中；电击持续时间小于 0.75 倍心动周期时，Iev 为具有与所涉及的相应波 形电流相同峰值电流的有效值。相位控制角在 120 以上时，心室纤维性颤动阈值将升高。 具有多周期控制的交流电流的效应具有多周期控制的交流电流的波形见图 15所示。ts 为传导时间。tp 为不传导时问，tstp 为工作周期。p = ts(tstp)为电力控制程度。 I1rms 为电流传导期间电流的有效值，即Ip2；I2rms为工作周期内电流有效值，即 I1rms p 。 感觉阈值及摆脱阈值，IEC 尚在考虑中。 心室纤维性颤动阈值，IEC 在幼猪身上进行试验，试验结果如图 16所示，对于人体，可作参 考。当电击持续时间大于 1.5 倍心动周期时，阈值取决于 p 。p接近 1 时，Iev为与同一持续时 间的正弦交流电流相同的有效值。p接近于 0.1 时 I1rms 与持续时间短于 0.75 倍心动周期的交 流电流的阈值相同。 当 p在 10.1 的中间值时，如图 16所示，流过人体的电流逐渐增大，致 使纤维 I1rms 与同一持续时间的正弦交流电流的有效值相同。 短持续时间单向单脉冲电流的效应内装电子元件的电器绝缘损坏或直接接触其带电体时 可形成矩形或正弦形脉冲，如图 17（a）、（b）所示；电容器放电的短持续时间单向脉冲如图 17（c）所示。这些脉冲当其持续时间为 10ms 及以上时，对人体的效应与图 7 相同；对于 0.lms10ms 持续时间的脉冲，其效应按下列能量率来表征。 心室纤维性颤动能量率 Fe ：在电流路径、心脏时相（心脏跳动的幅值与时间的关系）等给 定条件下，引起一定几率的心室纤维性颤动的短持续时间单向脉冲的最小 I2t值，以积分形式表 示为 Fe =0tii2dt Fe乘以人体电阻得出脉冲期间耗散在人体的能量。 心室纤维性颤动电荷率 Fq ：在给定的电流路径、心脏时相等条件下，引起一定几率的心室 纤维性颤动短持续时间单向脉冲最小 It 值，以积分形式表示为 Fq =0tiidt 成国栋:2005-9-2 16:52:00现以电容器放电为例。电容器由放电开始到放电电流降至其峰值的 5 的时间间隔为电容器放电 的电击持续时间 t1。按指数衰减降到起初幅值 1e = 0.3679 倍所需的时间为时间常数T 。当 ti = 3T时，所有脉冲能量几乎耗尽。 电容器放电的感觉阈值和痛苦阈值取决于电极的形式、脉冲的电荷及其电流峰值。图 18为以 干手执大电极的人作为放电对象的感觉阈值及痛苦阈值痛苦阔值为人感到有蜜蜂蜇或纸烟烧似 的痛苦。以能量率 Fe表示的痛苦阈值对于通过手脚的电流路径及大接触面积来说为(50100) 10-6A2s 数量级（在图 18中，如以面对图的右侧为东，则电容 C 按指向东北的对角线计量，能 量W按指向西北的对角钱计量。如已知充电电压为 100V，电容为 100nF，则由该两线的交点 K， 可读出脉冲的电荷为 10C，能量为 0.5mJ）。 心室纤维性颤动阈值取决于脉冲电流的形式、持续时间及幅度、脉冲开始时的心脏时相、通 过人体的电流路径及人的生理特征。 IEC 曾在动物身上做过试验，其结果是：对于短持续时间的脉冲，心室纤维性颤动一般仅在 脉冲落在心动周期易损时间内发生；对于电击持续时间小于 10ms 的单向脉冲，心室纤维性颤动 的发生由 Fq或 Fe 所决定。图 19示出心室纤维性颤动的阈值，对于 50 的纤维性颤动几率， Fq为 0.005As ，Fe 则由脉冲持续时间 t1 = 4ms 时的 0.01A2s 上升到 t1 = 1ms 时的 0.02A2s 。该曲线给出路径以左手到双脚流过的电流的心室纤维性颤动危险几率对于其它电流 途径，则乘以表2的心电流系数 F 。图中 c1 曲线以下，无纤维性出动；c1 曲线以上直到曲线 c2 以下，具有较低的心室纤维性颤动危险，几率直到 5；c2 曲线以上直到 c3 曲线以下，具 有中等纤维性颤动危险，几率直到 50 ；c3 曲线以上，具有高纤维性颤动危险，大于 50 几 率。 对于各种形式脉冲的纤维性颤动能量率 Fe可由下列公式求出： 对于矩形脉冲： Fe IDC2ti 对于正弦形脉冲： Fe (IAC(p)22)ti IAC(rms)2ti 对于时间常数为T的电容放电： Fe IC(p)2 (T2) IC(rms)2ti 以上各式的电流参量可由图17看出：IDC为矩形脉冲电流的量值，IAC(p)为正弦形脉冲电流 的峰值，IAC(rms)为正弦形脉冲电流的有效值，IC(p)为电容放电的峰值，IC(rms)为持续时间为 3T 的电容放电电流的有效值。具有相同心室纤维性颤动能量率及相同电击持续时间的矩形脉冲、 正弦形脉冲及电容放电见图 20。 由Fe定义可写出，电容放电的 Fe1为 Fe1 IC(p)20e-2tT IC(p)2(T2) 矩形脉冲及正弦形脉冲的 Fe2及 Fe3为 Fe2 IDC2 3T Fe3 IC(rms)2 3T 因为 Fe1 Fe2 Fe3 ，则 IC(p)2(T2) IDC2 3T IC(rms)2 3T 即IC(p)(16) IC(rms) IDC 根据上式将 IDC 及 IC(rms) 转换为相应的 IC(p)(16) 值，则可由转换而得的相应 IC(p)值 在图 19中找到矩形脉冲和正弦形脉冲的心室纤维性颤动阈值。 3直接电击的防护措施 直接电击保护又称正常工作的电击保护，也称为基本保护，主要是防止直接接触到带电体，一般 采取以下措施。 （1）将带电体绝缘带电部分完全用绝缘覆盖。该绝缘的类型必须符合相应电气设备的标 准，且只能在遭到机械破坏后才能除去。绝缘能力必须达到长期耐受在运行中受到的机械、化 学、电及热应力的要求。一般的油漆、清漆、喷漆都不符合要求。在安装过程中所用的绝缘也必 须经过试验，证实合乎要求后才能使用。 （2）用遥栏和外护物防护外护物一般为电气设备的外壳，是在任何方向都能起直接接触保 护作用的部件。遮栏则只对任何经常接近的方向起直接接触保护作用。两者的防护要求如下： 最低的防护要求在电气操作区内，防护等级为 IP2X ，顶部则为 IP4X。在电气操作区 内，如可同时触及的带电部分没有电位差时，防护等级可为 IP1X。在封闭的电气操作区内可不设 防护。 强度及花定性遮拦或外护物应紧固在其所在位置，它的材料、尺寸和安装方法必须具有 足够的稳定性和耐久性，并可承受在正常使用中可能出现的应力和应变。 开启成拆卸必须使用钥匙或工具，并设置联锁装置，即当开启和拆卸遮栏或外护物时， 将其中可能偶然触及的所有带电部分的电源自动切断，直到遮栏或外护物复位后才能恢复电源。 如遮栏或外护物中有电容器、电缆系统等储能设备并可能导致危险时，不但要在规定时间内泄放 能量，而且还必须采用与上述要求相同的联锁装置。也可在带电部分与遮栏、外护物之间插入隔 离网罩，当开启或拆卸遮栏或外护物时不会触及带电部分。网罩可以固定，也可在遮栏、外护物 除去时自动滑入。网罩防护等级至少为 IP2X，且只有用钥匙和工具才能移开。如需更换灯泡、熔 断器而在外护物和遮栏上留有较大的孔洞时，则必须采取适当措施防止人、畜无意识地触及带电 部分，而且还须设置明显的标志，警告通过孔洞触及带电部分会发生危险。 （3）用阻挡物防护阻挡物只能防护与带电部分无意识接触，但不能防护人们有意识接触。 例如用保护遮栏、栏杆或隔板可以防止人体无意识接近带电部分又如用网罩或熔断器的保护手 柄，可以防止在操作电气设备时无意识触及带电部分。阻挡物可不用钥匙或工具拆除，但必须固 定以免无意识地移开。 （4）置于伸臂范围以外伸臂范围如图21所示。将带电部分置于伸臂范围以外可以防止无意 识地触及。不同电位而能同时触及的部分严禁放在伸臂范围内。如两部分相距不到 2.5m，则认为 是能够同时触及的。当人们的正常活动范围 S 由一个防护等级低于 IP2X 的阻挡物（如栏杆）限 制时，则规定的距离应从阻挡物算起。在正常工作时须手持大或长的导电物体的地方，计算距离 时须计及该物体的外形尺寸。 （5）采用 RCD（剩馀电流保护装置，也称漏电并关）作为附加保护RCD 不能作为直接电击 的唯一保护设备，只能作为附加保护，也就是作为其它保护失效或使用者疏忽时的附加电击保 护。剩馀电流动作整定值一般采用 30mA。 成国栋:2005-9-2 16:53:004间接电击的防护措施 间接电击保护又称故障下的电击保护，也称附加保护，一般采用以下措施： （1）自动切听电源当故障时，最大电击电流的持续时间超过允许范围时，自动切断电源 （IT 系统的第一次故障除外），防止电击电流造成有害的生理效应采用这种方法的前提是：电 气设备的外露导电部分必须按系统接地制式与保护线相连，同时还宜进行主等电位联结。自动切 断电源法可以最大限度地利用原有的过电流保护设备，且方法简单、投资最省，是一种常用的措 施。 （2）使用级设备或采用相当绝缘的保护级设备既有基本绝缘也有双重绝缘或加强绝 缘；不考虑保护接地方法；设备内导电部分严禁与保护线连接。该类设备的绝缘外护物必须能承 受可能发生的机械、电或热应力，一般的油漆、清漆及类似物料的涂层不符合要求。绝缘外护物 上严禁有任何非绝缘材料制作的螺栓，以免破坏外护物的绝缘。 （3）采用非导电场所在非导电场所内，严禁有保护线，也不采取接地措施，因此可采用 0 级设备（这种设备只有基本绝缘，没有保护接地手段）。非导电场所应具有绝缘的地板和墙 （用于标称电压不超过 500V 的设备，其绝缘电阻不小于 50k；如标称电压超过 500V，则为 100k），其防护措施如下： 外露导电部分之间、外露导电部分与外部导电部分之间的距离不小于 2m；如在伸臂范围 以外，则为 1.25m。 如达不到上述距离，则在两导电部分之间设置绝缘阻挡物，使越过阻挡物的距离不小于 2m。 将外部导电部分绝缘起来，绝缘物要有足够的机械强度并能耐受 2000V 电压，且在正