GB-T13870.3-2003电流对人和家畜的效应第3部分电流通过家畜躯体的效应.pdf

G B/ T 1 3 8 7 0 . 3 -2 0 0 3 / I E C 6 0 4 7 9 - 3 : 1 9 9 8月四言 电流对人和家畜的效应 在总标题下共分以下 3 个部分: 第 1 部分: 一般情况 第 2部分: 特殊情况 第 3部分: 电流通过家畜躯体的效应 本部分为 G B / T 1 3 8 7 0 的第 3 部分， 等同采用 I E C 6 0 4 7 9 - 3 : 1 9 9 8 电流对人和家畜的效应第 3 部分: 电流通过家畜躯体的效应) 2 类技术报告。 为便于使用， 本部分做了下列编辑性修改: a ) “ 本技术报告” 一词改为“ 本部分” ; b ) 用小数点“ . ” 代替作为小数点的逗号“ ， ” 。 本部分由中国电器工业协会提出 本部分由全国建筑物电气装置标准化技术委员会归口。 本部分负责起草单位: 中机中电设计研究院。 本部分主要起草人: 秦蓉庭、 贺湘现。免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载GB / T 1 3 8 7 0 . 3 -2 0 0 3 / I E C 6 0 4 7 9 - 3: 1 9 9 8引言 本部分提供关于电流对家畜的效应的基础性指导， 以便在制定电气安全要求时使用。 然而， 还有其他方面要加以考虑， 诸如故障的概率、 与带电部分或故障部分接触的概率、 接触电压、故障电压、 已有的经验、 技术上的可行性与经济性。在制定安全要求( 例如用于电气装置的保护电器的动作特性) 时， 必须仔细地考虑这些参数。 为了对家畜进行伺 接接触防护， 心室纤维性颤动阐是确定 安全要求 的判断标准。为此， 在G B / T 1 3 8 7 0 . 3 这一部分介绍了有关家畜的躯体阻抗和心室纤维性颤动电流量值的资料。由于目前有关动物躯体阻抗的 资料很少， 所以将牛的最低阻抗值， 即前腿至后腿的阻抗值( 见表2 ) ， 作为计算的基础 。 本部分将以下几种动物作为被认为是可能受到农村电气装置电击的家畜: 牛、 羊、 猪、 马。免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载GB / T 1 3 8 7 0 . 3 -2 0 0 3 / I EC 6 0 4 7 9 - 3: 1 9 9 8I E C 前 言 1 ) I E C ( 国际电工委员会) 是一个世界范围的标准化组织， 它是由所有国家电工委员会( I E C国家委员会) 组成。I E C的目的是促进电气和电子领域标准化问题的国际合作。为此目的， 除其他活动外，I E C出版了国际标准。标准的编制工作是委托给技术委员会， 任何对标准所涉及的问题感兴趣的 I E C国家委员会都参加这项工作。国际的、 政府的和与 I E C有联系的非政府的组织也参与了这项工作。I E C 与国际 标准化组织( I S O ) 按两组织间协议所确定的条件密切合作。 2 ) I E C有关技术问题的正式决议或协议， 由那些特别关心这些间题的国际委员会参加的技术委员会制定， 并对所涉及的主题尽可能表达国际上一致的看法。 3 )以标准、 技术报告或导则的形式出版的这些决议或协议以推荐的方式供国际上使用， 并在这个意义上为各个国家委员会所认可。 4 )为了促进国际上的一致， I E C各国家委员会应承担起在本国或本地区标准中尽可能在最大程度上应用 I E C国际标准。I E C标准与相应的国家或地区标准间的任何差异应在其国家或地区标准中明确 指出。 5 ) I E C不提供表明经其批准的识别程序， 对宣称符合其标准的任何设备也不承担责任。 6 )应注意本国际标准的某些部分可能是专利权内容。I E C不承担识别部分或全部这种专利权的责任。 I E C技术委员会的主要任务是制定国际标准。在特定情况下， 技术委员会可建议发布下列一种类别的技术报告: . 1 类经一再努力， 仍不能获得必需的支持来发布国际标准时提出的报告; . 2 类课题仍处在技术发展中， 或由于其他原因， 只能在将来而非现在才能对某一国际标准取得共识时提出的报告。 . 3 类技术委员会从通常作为国际标准出版物中收集到不同类型的资料而形成的报告， 例如“ 当前技术发展水平” 。 1 类和2类技术报告， 在发布后三年内需进行复审， 以确定它是否可转为国际标准， 3 类技术报告在它所提供的资料被认为无效或无用前不必进行复审 I E C 6 0 4 7 9 - 3 为2 类技术报告， 由I E C第6 4 技术委员 会: 建筑物电 气装置制定。 本技术报告系依据以下文件:技术委员会文稿表决报告6 4 / 9 3 7 / CD V6 4 / 9 9 4 / R VC 通过本技术报告的全部表决情况可从上表所列的表决报告中获得。 I E C 6 0 4 7 9 电流对人和家畜的效应 总标题下， 包含以下几部分: 第 1 部分: 1 9 9 4 ， 常用部分; 第 2 部分: 1 9 8 7 ， 特殊情况第4章频率 1 0 0 H z以上交流电流的效应; 第5章特殊波形电流的效应; 第 6 章短时单向单脉冲电流的效应。 第 3 部分: 电流通过家畜躯体的效应。 本文件是以第 2 类技术报告系列出版物的形式发布的， ( 根据 I E C / I S O导则第 1 部分的G. 3 . 2 . 2条) ， 以之作为建筑物电气装置中该领域( 电流对人和家畜的效应领域) 的一个暂时应用的前期标准， 因为现时迫切需要对这方面的众多标准中的协调一致进行指导。 V免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载GB / T 1 3 8 7 0 . 3 -2 0 0 3 / I EC 6 0 4 7 9 - 3 : 1 9 9 8 本技术报告并不是要作为国际标准使用， 建议暂做资料使用， 以便在应用中积累信息和经验。对于本文件内容的意见请寄给中央办公室。 此 2类技术报告发布后三年内将予复审， 以确定它是否可作为技术报告再延长三年或转为国际标准或予取消。 根据 I E C导则 1 0 4 ， 本报告为基础安全出版物。免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载G B/ T 1 3 8 7 0 . 3 -2 0 0 3 / I E C 6 0 4 7 9 - 3 : 1 9 9 8 电流对人和家畜的效应第 3 部分 : 电流通过家畜躯体 的效应概述1 . 1 范围 本部分给出了与接触电压、 畜皮或皮肤的湿度及电流路径有关的家畜躯体阻抗值。 目前这些阻抗值， 只适用于牛。 这里叙述的是频率在 1 5 H: 至 1 0 0 Hz 范围内的交流正弦电流通过家畜躯体的效应。 注: 除非特别说明，本部分内的电流值是指方均根( r . m . s . ) 值。1 . 2总论 就通过躯体某一给定通路的电流而言， 其危险主要取决于电流值和电流持续时间。但是， 在很多情况下， 在第5章中所叙述的时间/ 电流关系，并不直接用于电击防护设计。必需的衡量尺度是以时间为函数的接触电压( 即通过躯体的电流与躯体阻抗的乘积) 的允许限值。由于家畜躯体的阻抗随接触电压的变化而变化， 所以电流与电压的关系不是线性的， 因此需要给出表述其关系的数据。 家畜躯体的不同部分( 诸如畜皮、 皮肤、 血液、 肌肉、 其他组织和关节) 对电流呈现由阻性分量及容性分量组成的一定阻抗。特别是干畜皮在电压高达几百伏的范围内经常呈现出高电阻。 这些阻抗的数值取决于若干因素， 特别是动物的种类、 电流通路、 接触电压、 电流持续时间、 频率、 畜皮和/ 或皮肤的湿度、 接触面积、 施加压力和温度。 本部分所示的阻抗值， 主要是对活的动物测量的有效实验仔细研究的结果。 第5章主要是以电气装置常用的 5 0 Hz 或 6 0 Hz 频率的电流效应的有关研究结果为依据， 这些研究结果被认为适用于 1 5 H z 至 1 0 0 H z 频率范围。此范围两端频率的阂值比5 0 Hz 和 6 0 H z 的阂值高。 第 5章主要考虑心室纤维性颤动的危险， 在这个频率范围内这是致命事故的主要原因。1 . 3 规范性引用文件 下列文件中的条款通过 G B / T 1 3 8 7 。的本部分的引用而成为本部分的条款凡是注日期的引用文件， 其随后所有的修改单( 不包括勘误的内容) 或修订版均不适用于本部分， 然而， 鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件， 其最新版本适用于本部分 。 I E C 6 0 4 7 9 - 1 : 1 9 9 4 ， 电 流对人和家畜的 效应第1 部分: 常用部分 I E C导则6 0 1 0 4 : 1 9 9 7 ， 安全出版物的编制和基础安全出版物和群组安全出版物的 使用 I S O/ I E C导则 5 1 : 1 9 9 0 ， 标准中包含安全情况的指导方针1 . 4 术语和定义 I E C 6 0 4 7 9 - 1 给出的术语和定义， 也适用于 本标准。1 . 4 . 1 躯体内阻抗i n t e r n a l i m p e d a n c e o f t h e b o d y ( 2 ) 与躯体两个部分接触的两个电极之间的阻抗， 如果有畜皮和皮肤阻抗以及各蹄的阻抗则略去。免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载G B/ T 1 3 8 7 0 . 3 - 2 0 0 3 八E C 6 0 4 7 9 - 3 : 1 9 9 81 . 4 . 2 畜皮和皮肤阻抗i m p e d a n c e o f t h e h i d e a n d s k i n ( Zp ) 在畜皮和/ 或皮肤上的电极和皮肤下导电组织之间的阻抗。1 . 4 . 3 蹄阻抗i m p e d a n c e o f t h e h o o f ( Zh ) 蹄下面的电极和蹄上面导电组织之间的阻抗。1 . 4 . 4 躯体总阻抗t o t a l i m p e d a n c e o f t h e b o d y ( ZT ) 躯体内阻抗及畜皮、 皮肤和蹄阻抗( 如果有) 的向量和( 见图1 ) .1 . 4 . 5 躯体初始电阻i n i t i a l r e s i s t a n c e o f t h e b o d 3 ( Ro ) 在接触电压出现瞬间， 限制电流峰值的电阻， 如果有畜皮的电阻则略去， 如果有蹄电阻则包括。1 . 4 . 6 反应闭t h r e s h o l d o f re a c t i o n 引起肌肉不自觉收缩的最小电流值。1 . 4 . 7 活动停止闭 t h r e s h o l d o f i m m o b i l i z a t i o n 在电流通过家畜躯体期间， 使动物的肌肉反应导致它不能移动的最小电流值。1 . 4 . 8 心室纤维性颇动闭t h r e s h o l d o f v e n t r i c u l a r f i b r i l l a t i o n 电流通过家畜躯体引起心室纤维性颇动的最小电流值。2 家畜躯体的阻抗特性 躯体阻抗图示于图 1 . 图中还给出实践中主要关切的部分， 即自鼻至四腿和自 前腿至后腿的电流通路( 图2 ) . 图 1 从班至腿经过母牛躯体相应部分的电流流向和电流通路阻抗2 . 1 躯体 内阻抗( Z)家畜躯体的内阻抗， 可以认为大部分是阻性的。其数值主要决定于电流通路， 其次是接触面积。当免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载G B/ T 1 3 8 7 0 . 3 -2 0 0 3 八E C 6 0 4 7 9 - 3 ; 1 9 9 8电流路径由鼻到四腿和由前腿到后腿的情况下， 其阻抗主要处于四腿( 前腿和后腿) 。如果略去躯干的阻抗， 可作出一个简化图示于图 1 和图2 ,测量显示， 后腿的阻抗小于前腿的阻抗( 经过测定， 对于母牛这一比率近似为一半) 。Z = R ,Z , 一 R ，乙 ， 巴 R , Z x =只2Z , Z ， 二 R ,再妙占B 八而 注:蹄阻抗包括在四肢阻抗内。 图 2 电流通路自探至四腿( 路径 A ) 和自前腿至后腿( 路径B ) 的动物阻抗图2 . 2 畜皮和皮肤阻 抗( 几) 畜皮阻抗主要取决于湿度。在干燥的情况下， 对于 1 0 0 V及以下的电压， 畜皮可认为实际上是一个绝缘体， 2 ， 的数值范围在几十至几百千欧( k n ) 。 皮肤阻抗能认为是阻性和容性的网络。它是由半绝缘层和许多小的导电体( 对于有出汗导管( 汗腺) 的动物) 组成。当电流增大时， 皮肤阻抚降低。 皮肤阻抗的数值取决于电压、 频率、 电流持续时间、 接触面积、 接触压力、 皮肤的湿度和温度。2 . 3 蹄阻抗( 电阻) ( 瓦, R e ) 蹄阻抗主要是阻性的。 对于母牛， 以 下数值可以作为对于2 3 0 V及以下的电压的假定值。( 对于马蹄( 带掌) 和羊蹄的测量显示，马蹄的阻抗稍高于羊蹄的阻抗; 而羊蹄的阻抗比牛蹄的阻抗要高的多。 ) 表1 所示的数值是用 1 0 头大小和质量不同的牛在湿的( 含盐 N a C l 3 %的溶液见仁 7 3 1 ) ) 状态下测定的。所测出的数值是在将对数分布的百分数列设定为 5 %, 5 0 %, 9 5 %的前提下经过统计方法评估的数值。这些数值是在电压范围自1 0 V -2 0 0 V的情况下， 通电2 0 ms 后测量的， 值得注意的是这些数值并不取决于电压。 表 1 交流 5 0 / 6 0 H z ， 电压 2 3 0 V及以下， 牛蹄阻抗( 电阻) ( 砚, R e )5%2 50在畜群的以下百分比时， 其电阻不超过以下数值/ S E : 。 %95 %5002 . 4 躯体总阻抗( Z T ) 躯体总阻抗由阻性分量和容性分量组成。 在干燥状况下由于畜皮的绝缘性质， Z T可能达到由几十到几百千欧( k a ) 的数值范围。 当动物站在导电的地面时， Z T 包含蹄阻抗( 如果电流通路包括它) 。2 . 5 躯体初始电阻( R a ) 在接触电压的瞬间， 躯体电容尚未充电， 所以皮肤阻抗 Z 。 可忽略不计。因此， 初始电阻R 。 大约等于躯体内阻抗 Z ， 加上蹄电阻( 如果电流通路中有它) 。R 。 主要取决于电流通路， 与接触面积关系较少。 初始电阻R 。 限制了短脉冲电流的峰值( 例如来自电栅栏控制器的电击) 。躯体总阻抗( Z T ) 的数值躯体总阻抗的数值见表 2 , 这些数值适用于在干燥状态下站在导电地板上的活牛， 电流为5 0 / 6 0 Hz1 )方 括 号 内 的 数 字 为 参 考 书 目号 .免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载G B/ T 1 3 8 7 0 . 3 -2 0 0 3 / I E C 6 0 4 7 9 - 3: 1 9 9 8交流正弦电流， 电流通路由鼻到四腿及前腿至后腿。 注: 其他动物的姐体总阻抗数值尚未知。 这些数值是用不同的电压测定的， 并且认为可适用于接触电压 2 3 0 V及以下的情况。在电压低于1 0 0 V时， 这些数值可被认为是留有安全余量的偏保守的值。 表 2 交流 5 0 / 6 0 H z ， 接触电压2 3 0 V及以下， 牛的躯体总阻抗 蚕 值电 流 路 径在畜群的以下百分比时， 躯体总阻抗不超过以下数值/ n5 %5 0 %9 5 %鼻 至 四 腿一 一前 腿 至 后 腿 一8 5 0一注: 这些数值是测量8 0头牛经过统计分析取整得到的。牛的躯体总阻抗图， 示于图 3 ， 其阻抗值来自表 1和表 2中的畜群的百分比为 5 %的值。 几Rs一夕|夕、1产|夕R- 2 5 0 0R - 2 5 0 0R 卜2 5 0 n 0R- 2 5 00电阻 R l : 鼻躯干电阻R: =R : tR , : 躯干带蹄前腿电阻R, =R , - t R , : 躯干带蹄后腿电阻R: : 躯干不带蹄前腿电阻R， 3 : 躯干不带蹄后腿 图 3 牛的躯体总阻抗图， 其畜群的百分比为5 %躯体初始电阻( R o ) 的数值 没有实测值可利用。 表3的数值是牛的躯体初始电阻R o ， 其畜群的百分数列为 5 %， 所取的比率与适用于人类的人体总阻抗 乙 和人体初始电阻R 。 之间几乎同样的比率( 在I E C 6 0 4 7 9 - 1 : 1 9 9 4表 1中Z z 5 %渐近值为 6 5 0 n和在 I E C 6 0 4 7 9 - 1 : 1 9 9 4的2 . 6中群体的5 %的R 。 二5 0 0 Q ) . 表 3 牛的躯体初始电阻R . 电 流 路 径鼻至四腿前 腿 至 后 腿在畜群中 5 %的牛的躯体初始电阻值/ n 1 7 5 4 5 01 ) I E C原文漏掉了这个电阻的标注。免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载G B/ T 1 3 8 7 0 . 3 - 2 0 0 3 / I E C 6 0 4 7 9 - 3 ; 1 9 9 85 1 5 H z 至 1 0 0 H z 范围的交流正弦电流对家畜的效应 本章基本上以建筑物电气装置常用的5 0 H z 或 6 0 Hz 频率的电流效应的有关研究结果为基础， 这些研究结果所得的数值被认为可适用于1 5 H: 至1 0 0 H z 频率范围， 此范围两端频率的阐值比5 0 H: 和6 0 H: 的闹值高。 本章主要考虑心室纤维性颇动的危险， 在这个频率范围内这是致命事故的主要原因。5 . 1 反应闷 此阔有各种反应， 它取决于若干参数， 诸如: 电极接触躯体的面积( 接触面积) ， 接触状况( 干、 湿、 压力、 温度) ， 反应的种类( 肌肉活动、 奶牛产奶减少) ， 以及动物的种类和生理特点。 一些测量表明， 牛的反应阑为每腿 3 mA等级。有些调查看到有逃跑反应、 产奶减少等， 但是这些对于制定电击防护的措施没有实际的价值( 见 7 ) a5 . 2 活动停止闷 在考虑中 。5 . 3 心室纤维性颇动闭 心室纤维性颤动阐取决于动物的种类及其生理参数( 躯体的解剖体组织构造、 心脏功能的状态等)还和电的参数( 电流持续时间和通电路径、 电流种类等) 有关。 通过交流正弦电流( 5 0 Hz 或 6 0 H z ) 时， 如电流持续时间超过一个心搏周期， 则心室纤维性颤动闭显著降低。这种效应是由于电流诱发心脏期外收缩， 致使心脏不协调的兴奋状态加剧而引起的。 图4 示出羊的心室纤维性颤动阐的突然改变 1 门x x xp 0 . 0 3 s - 电击口。 . 1 卜 电击x 0 . 1 2 - 一 电击0 0 . 4 7 s 一 电 击.3 卜电 击 人xx 、 .止、 p p pr A px ， x xx y 0 ， O 认 今 qxLl二-o x口嗜鼠毛久、 、 . 峨j . cL -. .0二、 .哎、1脆甚场佩芍喇0 1 0 .0 20 5 0 . 1 0 . 2 5 1 0, D抽 周 期 电流持 续 时间 t 1 s 注:电击持续时间是以一个心跳的平均持续时间( 心跳平均持续时间=0 . 4 5， ) 前腿至左后腿。图摘自 8 1 . 图 4 羊的心室纤维性颇动 从这些数据看来， 一种动物的心室纤维性额动阑似与其质量无关。电流与质量的关系。图 6 表示各种家畜的最小致颤电流与质量的关系。表示， 交流6 0 Hz 的电流路径为右图5表示一种( 羊) 的最小致颤免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载GB / T 1 3 8 7 0 . 3 -2 0 0 3 / I E C 6 0 4 7 9 - 3: 1 9 9 8表 4 各种家畜在交流 5 0 / 6 0 H z 电击持续时间为3s 的心室纤维性颇动闭值 月 2 1平 均 质 量最 小 致 顺 电 流 / A种类W 1#kg8Ig平均范围猪7 93 0 00 . 2 4 0 . 1 7 - 0 . 2 7羊5 62 7 00 . 2 50 . 1 6 - - 0 . 3 9小 牛 一0 . 3 10 . 2 1 - 0 . 4 7小 马1 1 50 . 1 6 - 0 . 4 1注: 本表中因为大马一的数据太少未予列人.OO0 0OO 0OO C ) O。 O0 0C厂OOO，VOO400360320280 弓.、1取钾狡侧专喇24O20016D1203 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 体重/ k g图 5 羊的最小致颇电流与质量的关系， 电击持续时间为3 s 3 小I护乙刁 、羊O猪记日、1嫉砰肠佩令呀2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 1 1 0 1 2 0 体重 / k g圈 6 各种家畜的最小致颇电流( 平均值) 与质量的关系、 电击持续时间为 3 s 1 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t )免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载GB / T 1 3 8 7 0 . 3 - 2 0 0 3 / I E C 6 0 4 7 9 - 3: 1 9 9 8参考书目刁J刁川月占，厂L厂L飞J刁JJ叹dA哎r厂LrL 6 BACHL, H. ，B I E GE LMEI ER, G.，EVANS, T. 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B . :E f f e c t s o n m a m ma l s o f g r o u n d e d n e u t r a l v o l t a g e s f r o m d i s t r i b u t i o n p o we rl i n e s ; I n s t . E l e c t . E n g . 7 5 - 3 0 3 - 3 - 1 A ( 1 9 7 5 )N O R E L L , G US T A F S ON R . J . ， AP P L E MA N, R . D . a n d OV E R ME I R, B e h a v i o r a l s t u d i e s o fd a i r y c a t t l e s e n s i t i v i t y t o e l e c t r i c a l c u r r e n t s ; Tr a n s a c t i o n s o f t h e A me r i c a n S o c i e t y o f Ag r i c u l -t u r a l E n g i n e e r i n g ( 1 9 8 3 ) ， p p . 1 5 0 6 - 1 5 1 1AP P LEMAN, R. D. a n d GUS TAFS ON, R. J . :B e h a v i o r a l e xp e r i me n t s q u a n t i fy i n g a n i ma ls e n s z t t v z ty t o( 1 9 8 5 )A C a n d DC c u r r e n t s ; P u b l . A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r s D e p t . Un i v . 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A . :T h r e s h o l d 6 0 Hz c u r r e n t r e q u i r e d f o r二二 t r i c u l a r f i b r i l l a t i o n i n s u b j e c t s o f v a r i o u s b o d y w e i g h t s ; I E E E - t r a n s a c t i o n s o n b i o me d i c a l e n g i n e e r i n g , V o l . B ME - 2 0 , N o . 6( N o v 1 9 7 3 ) ， p p . 4 6 5 - 4 6 8 1 0 B I E G E L M E I E R , G . : Q u a n t i t a t i v e a n d q u a l i t a t i v e B e m e r k u n g e n z u m S t a n d d e s Wi s s e n s fi