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淺析觸電對人體的危害

發(fā)布時間:2010-05-31

中心議題:
  • 觸電危害人體的影響因素
  • 安全電壓和人體阻抗的關(guān)系
  • 安全電壓的使用注意事項
解決方案:
  • 輸入電路實行電路上的隔離
  • 安全電路與其它電氣系統(tǒng)無可導(dǎo)電部分
  • 部件和導(dǎo)線的絕緣耐壓等級至少為250V

觸電直接造成對人體內(nèi)部組織的傷害,它是危險的傷害,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,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
  
發(fā)生觸電后,電流對人體的影響程度,主要決定于流經(jīng)人體的電流大小、電流通過人體持續(xù)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(tài)等多種因素。
  
電流通過人體所產(chǎn)生的生理效應(yīng)和影響程度,是由通過人體的電流(I)與電流流經(jīng)人體的持續(xù)時間f(t)所決定的。在不同的參數(shù)時,由概率統(tǒng)計分析所得的I=f(t)曲線,在此,我們僅討論交流電流對人體的傷害。
  
1.1.1感知閾和反應(yīng)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(yīng)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(yīng)閾。它與通電時間無關(guān),電流值為0.5mA,它是區(qū)域1與區(qū)域2的分界線,在此直線之左,通常無生理效應(yīng)。尚未達(dá)到該電流值時,一般人體無任何感覺,達(dá)到或超過該電流值,人體才有感覺和反應(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10mA。它是區(qū)域2與區(qū)域3的分界線,在區(qū)域2通常無有害的生理效應(yīng);區(qū)域3預(yù)計不會發(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渡區(qū)。
  
1.1.3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(yán)重的病理生理效應(yīng)的區(qū)域3和會發(fā)生心室纖維性顫動的區(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;而在該曲線以上,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50%,其安全程度相應(yīng)下降。
  
1.2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(xù)時間越長,使流經(jīng)處的皮膚發(fā)熱、出汗,降低了皮膚阻抗,這樣通過人體的電流也相應(yīng)地增加,從而增加了危險性。
  
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500Ω左右,這對整個人體阻抗(約100kΩ)來說是相當(dāng)小的,因此可以近似地認(rèn)為它是個恒定為500Ω的電阻值。
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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(guān)于人體阻抗的研究成果,嚴(yán)密審查了大量尸體的實測數(shù)據(jù),得出人體在50/60Hz交流電時,成人的人體阻抗在1000Ω左右。
  
1.4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(jīng)會引起中樞神經(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。
  
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,國際電工委員會IEC所屬建筑電氣設(shè)備專門委員會分為三類所示。
  
第Ⅰ類是指住宅、工廠、辦公室等一般場所,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(qū)域,設(shè)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(tài)時的允許接觸電壓,我國、西歐及其它多數(shù)國家的安全電壓采用此值。
  
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(huán)境影響使皮膚受潮,經(jīng)常還會發(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500Ω內(nèi)阻抗,我們假設(shè)通過人體內(nèi)部電流為50mA,則50mA和500Ω的乘積為25V,現(xiàn)國際上對于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,這值接近于我國標(biāo)準(zhǔn)GB3805-83《安全電壓》等級分類中的24V。
  
第Ⅲ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,這時基本上為體內(nèi)阻抗500Ω,同時考慮有導(dǎo)致溺死的二次事故的危險,所以允許通過人體的電流應(yīng)為擺脫閾,這樣,允許的接觸電壓為0.01×500=5V,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=ft的AC-3區(qū)域,是不會引起心室纖維性顫動的。
  
3安全電壓的使用注意事項
  
為防止觸電事故而采用穩(wěn)定電源供電的安全電壓,其等級按GB3805-83中所示。
  
所列空載止限值主要是因為某些重載電氣設(shè)備額定值雖符合規(guī)定,但空載時電壓都很高,若空載電壓超過規(guī)定的上限值,仍不能認(rèn)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(dǎo)體間或任一導(dǎo)體與大地之間均不得超過交流(50Hz~500Hz)有效值為50V的電壓值。
  
為了人身安全,采用安全電壓時必須具備以下條件:
  
(1)除采用獨立電源外,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,一般采用雙圈隔離變壓器或具有繞組分開的直流機以及蓄電池、干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(tǒng)和任何無關(guān)的可導(dǎo)電部分包括大地實行電氣上的隔離;
  
(3)采用24V以上安全電壓的電氣設(shè)備,必須采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(shè)置在安全電壓線路上的部件和導(dǎo)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(yīng)不能插入較高電壓的插座,如使用36V插頭則應(yīng)不能插入220V插座。
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