淺析觸電對(duì)人體的危害及安全電壓

1、淺析觸電對(duì)人體的危害及安全電壓直接造成對(duì)內(nèi)部組織的傷害，它是危險(xiǎn)的傷害，往往導(dǎo)致嚴(yán)重的后果， 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(shè)備或電氣線路的帶電部分而遭 受的電擊。它的特征是人體接觸電壓，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(lái)的危害是最嚴(yán)重的，所形成的人體觸電電流總是遠(yuǎn)大于可 能引起心室顫動(dòng)的極限電流。間接接觸電擊是指電氣設(shè)備或是電氣線絡(luò)絕緣損壞發(fā)生單相接地故障時(shí)，其外露部分存在對(duì)地故障電壓，人體接觸 此外露部分而遭受的電擊。它主要是由于接觸電壓而導(dǎo)致人身傷亡的。1.1觸電危害人體的影響因素

2、發(fā)生觸電后，電流對(duì)人體的影響程度，主要決定于流經(jīng)人體的電流大 小、電流通過(guò)人體持續(xù)時(shí)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(tài)等多種因 素。電流通過(guò)人體所產(chǎn)生的生理效應(yīng)和影響程度， 是由通過(guò)人體的電流(I) 與電流流經(jīng)人體的持續(xù)時(shí)間f(t)所決定的。在不同的參數(shù)時(shí)，由 概率統(tǒng)計(jì)分析所得的I = f(t)曲線，在此，我們僅討論交流電流 對(duì)人體的傷害。1.1.1感知閾和反應(yīng)閾 感知閾：是指通過(guò)人體能引起人稍有感覺(jué)的最小電流值。反應(yīng)閾：是指能引起肌肉不自覺(jué)收縮的最小電流值。線a為感知閾和反應(yīng)閾。它與通電時(shí)間無(wú)關(guān)，電流值為0 .5 mA, 它是區(qū)域1與

3、區(qū)域2的分界線，在此直線之左，通常無(wú)生理效應(yīng)。尚 未達(dá)到該電流值時(shí)，一般人體無(wú)任何感覺(jué)，達(dá)到或超過(guò)該電流值，人 體才有感覺(jué)和反應(yīng)。1.1.2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1 0 mA。它是區(qū)域2與區(qū)域3的分界線，在區(qū)域2通 常無(wú)有害的生理效應(yīng)；區(qū)域3預(yù)計(jì)不會(huì)發(fā)生器質(zhì)性損傷，它是到存在 室顫概率難以劃分的有害過(guò)渡區(qū)。1.1.3心室纖維性顫動(dòng)閾曲線c為心室纖維性顫動(dòng)閾，是指通過(guò)人體能引起心室顫動(dòng)的最小電 流值，是存在較嚴(yán)重的病理生理效應(yīng)的區(qū)域3和會(huì)發(fā)生心室纖維性顫 動(dòng)的區(qū)域4的分界線，在室顫概率曲線c1以下，不大可能發(fā)生心室 纖維性顫動(dòng)；而在該曲線

4、以上，不但引起有害的生理效應(yīng)，而且隨著 該區(qū)域的右移使室顫概率從小于5%,甚至到超過(guò)50%，其安全程 度相應(yīng)下降。1.2電流大小和通電時(shí)間一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)人體的電流越大，對(duì)人的生命威脅也越大，而電流通 過(guò)人體的持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，使流經(jīng)處的皮膚發(fā)熱、出汗，降低了皮膚阻 抗，這樣通過(guò)人體的電流也相應(yīng)地增加，從而增加了危險(xiǎn)性。1.3人體阻抗1.3. 1人體內(nèi)阻抗人體內(nèi)阻抗是指與人體接觸的兩電極之間的阻抗。忽略頻率對(duì)人體內(nèi) 阻的容性及感性分量影響，那么人體內(nèi)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5 0 0 Q左右，這對(duì)整個(gè)人體阻抗（約10 0k Q）來(lái)說(shuō)是相當(dāng)小的，因此可以近似地認(rèn)為它是

5、個(gè)恒定為 5 0 0 Q的電阻值。1.3.2皮膚阻抗皮膚阻抗是指皮膚表皮與皮下導(dǎo)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(dǎo)電體（毛孔）組成電阻和電容的網(wǎng)絡(luò)。它 是人體阻抗的重要部分，在限制低壓觸電事故的電流時(shí)起著非常重要 的作用。1.3.3人體阻抗人體阻抗取決于一定因素，特別是電流路徑，接觸電壓、電流持續(xù)時(shí) 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(lái)關(guān)于人體阻抗的研究成果，嚴(yán)密審查了大量尸體 的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，得出人體在5 0 / 6 0 HZ交流電時(shí)，成人的人體阻抗 在1 0 0 0 Q左右

6、。1.4電流路徑 觸電對(duì)人體的危害，主要是因電流通過(guò)人體一定路徑引起的。電流通 過(guò)頭部會(huì)使人昏迷，電流通過(guò)脊髓會(huì)使人截癱，電流通過(guò)中樞神經(jīng)會(huì) 引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)嚴(yán)重失調(diào)而導(dǎo)致死亡。最危險(xiǎn)的電流路徑是由胸部 到左手，從腳到腳是危險(xiǎn)性較小的路徑。2安全電壓（即允許接觸電 壓）和人體阻抗的關(guān)系關(guān)于人體阻抗的條件分類，國(guó)際電工委員會(huì)IEC 所屬建筑電氣設(shè)備專門委員會(huì)分為三類所示。第I類是指住宅、工廠、辦公室等一般場(chǎng)所，人體皮膚是干燥狀態(tài)或因出汗皮膚呈潮濕狀態(tài)，在接觸電壓作用下發(fā)生危險(xiǎn)的可能性較高，這時(shí)取人體阻抗為1 0 0 0 Q,我們從I = f（t ）曲線來(lái)看，在AC 3區(qū)域，設(shè)定通過(guò)人體電流為5

7、0mA，貝卩50mA與1 0 0 0 Q 的乘積為5 0V，那是此接觸狀態(tài)時(shí)的允許接觸電壓，我國(guó)、西歐及 其它多數(shù)國(guó)家的安全電壓采用此值。第H類是指人在隧道、涵洞和礦井下等高度潮濕的場(chǎng)所，人體出汗或 因工作環(huán)境影響使皮膚受潮，經(jīng)常還會(huì)發(fā)生雙手與雙腳二者接觸凝露 的電氣設(shè)備金屬外殼或構(gòu)架等情況，這時(shí)皮膚潮濕而使皮膚阻抗低到 可以認(rèn)為接近于零（即可忽略其皮膚阻抗），人體電阻僅剩5 0 0 Q內(nèi) 阻抗，我們假設(shè)通過(guò)人體內(nèi)部電流為5 0mA, 則50mA和5 0 0 Q 的乘積為2 5V，現(xiàn)國(guó)際上對(duì)于允許接觸電壓按人體阻抗的條件進(jìn)行 分類時(shí)，將2 5V作為其中的一個(gè)等級(jí)，這值接近于我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB38 0

8、 5 8 3安全電壓等級(jí)分類中的24VO第皿類是指人在游泳池、水槽或水池中，人體大部分浸入水里，皮膚 完全浸透，這時(shí)基本上為體內(nèi)阻抗5 0 0 Q,同時(shí)考慮有導(dǎo)致溺死的二 次事故的危險(xiǎn)，所以允許通過(guò)人體的電流應(yīng)為擺脫閾，這樣，允許的 接觸電壓為0.0 1 X5 0 0 = 5 V，這與GB380-83中規(guī)定的 安全電壓6V相近。如果在不考慮導(dǎo)致二次事故的場(chǎng)所， 則可采用12V的允許接觸電壓， 于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(qū)域，是不會(huì)引起心室纖維性顫動(dòng)的。3安全電壓的使用注意事項(xiàng)為防止觸電事故而采用穩(wěn)定電源供電的安全電壓，其等級(jí)按

9、GB3 80 5 - 8 3中所示。所列空載止限值主要是因?yàn)槟承┲剌d電氣設(shè)備額定值雖符合規(guī)定，但 空載時(shí)電壓都很高，若空載電壓超過(guò)規(guī)定的上限值，仍不能認(rèn)為符合 這個(gè)安全電壓。這個(gè)系列的上限值，在任何情況下，兩導(dǎo)體間或任一導(dǎo)體與大地之間 均不得超過(guò)交流(50Hz500Hz)有效值為5 0V的電壓值。 為了人身安全，采用安全電壓時(shí)必須具備以下條件：(1) 除采用獨(dú)立電源外，安全電壓供電的輸入電路必須實(shí)行電路上 的隔離。安全電壓如從輸電線路上獲得，必須通過(guò)安全隔離變壓器， 一般采用雙圈隔離變壓器或具有繞組分開的直流機(jī)以及蓄電池、干電 池等來(lái)提供所需的獨(dú)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(tǒng)和任何無(wú)關(guān)的 可導(dǎo)電部分 包括大地 實(shí)行電氣上的