浅析触电对人体的危害及安全电压

来源:未知 时间:2010-09-15 11:29

直接造成对内部组织的伤害,它是危险的伤害,往往导致严重的后果,电击又可分为直接接触电击和间接接触电击。
  直接接触电击是指人身直接接触电气设备或电气线路的带电部分而遭受的电击。它的特征是人体接触电压,就是人所触及带电体的电压;人体所触及带电体所形成接地故障电流就是人体的触电电流。直接接触电击带来的危害是最严重的,所形成的人体触电电流总是远大于可能引起心室颤动的极限电流。
  间接接触电击是指电气设备或是电气线络绝缘
  损坏发生单相接地故障时,其外露部分存在对地故障电压,人体接触此外露部分而遭受的电击。它主要是由于接触电压而导致人身伤亡的。
  1.1 触电危害人体的影响因素
  发生触电后,电流对人体的影响程度,主要决定于流经人体的电流大小、电流通过人体持续时间、人体阻抗、电流路径、电流种类、电流频率以及触电者的体重、性别、年龄、健康情况和精神状态等多种因素。
  电流通过人体所产生的生理效应和影响程度,是由通过人体的电流(I)与电流流经人体的持续时间f(t)所决定的。在不同的参数时,由概率统计分析所得的I=f(t)曲线,在此,我们仅讨论交流电流对人体的伤害。
  1.1.1 感知阈和反应阈
  感知阈:是指通过人体能引起人稍有感觉的最小电流值。
  反应阈:是指能引起肌肉不自觉收缩的最小电流值。
  线a为感知阈和反应阈。它与通电时间无关,电流值为0.5mA,它是区域1与区域2的分界线,在此直线之左,通常无生理效应。尚未达到该电流值时,一般人体无任何感觉,达到或超过该电流值,人体才有感觉和反应。
  1.1.2 摆脱阈
  是指手握电极的人能够摆脱电极的最大电流值,即线b所示是交流电的平均值约为10mA。它是区域2与区域3的分界线,在区域2通常无有害的生理效应;区域3预计不会发生器质性损伤,它是到存在室颤概率难以划分的有害过渡区。
  1.1.3 心室纤维性颤动阈
  曲线c为心室纤维性颤动阈,是指通过人体能引起心室颤动的最小电流值,是存在较严重的病理生理效应的区域3和会发生心室纤维性颤动的区域4的分界线,在室颤概率曲线c1以下,不大可能发生心室纤维性颤动;而在该曲线以上,不但引起有害的生理效应,而且随着该区域的右移使室颤概率从小于5%,甚至到超过50%,其安全程度相应下降。
  1.2 电流大小和通电时间
  一般来说,通过人体的电流越大,对人的生命威胁也越大,而电流通过人体的持续时间越长,使流经处的皮肤发热、出汗,降低了皮肤阻抗,这样通过人体的电流也相应地增加,从而增加了危险性。
  1.3 人体阻抗
  1.3.1 人体内阻抗
  人体内阻抗是指与人体接触的两电极之间的阻抗。忽略频率对人体内阻的容性及感性分量影响,那么人体内阻差不多是起电阻作用,虽然受电流路径的影响,但其值一般在500Ω左右,这对整个人体阻抗(约100kΩ)来说是相当小的,因此可以近似地认为它是个恒定为500Ω的电阻值。
  1.3.2 皮肤阻抗
  皮肤阻抗是指皮肤表皮与皮下导电组织两电极之间的阻抗。皮肤阻抗是由半绝缘层和许多小的导电体(毛孔)组成电阻和电容的网络。它是人体阻抗的重要部分,在限制低压触电事故的电流时起着非常重要的作用。
  1.3.3 人体阻抗
  人体阻抗取决于一定因素,特别是电流路径,接触电压、电流持续时间、频率,皮肤潮湿度,接触面积,施加的压力和温度等。在工频电压下,人体的阻抗随接触面积增大、电压愈高,而变得愈小。
  IEC综合了历年来关于人体阻抗的研究成果,严密审查了大量尸体的实测数据,得出人体在50/60Hz交流电时,成人的人体阻抗在1000Ω左右。
  1.4 电流路径
  触电对人体的危害,主要是因电流通过人体一定路径引起的。电流通过头部会使人昏迷,电流通过脊髓会使人截瘫,电流通过中枢神经会引起中枢神经系统严重失调而导致死亡。最危险的电流路径是由胸部到左手,从脚到脚是危险性较小的路径。
  2 安全电压(即允许接触电压)和人体阻抗的关系
  关于人体阻抗的条件分类,国际电工委员会 IEC 所属建筑电气设备专门委员会分为三类所示。
  第Ⅰ类是指住宅、工厂、办公室等一般场所,人体皮肤是干燥状态或因出汗皮肤呈潮湿状态,在接触电压作用下发生危险的可能性较高,这时取人体阻抗为1000Ω,我们从I=f(t)曲线来看,在AC-3区域,设定通过人体电流为50mA,则50mA与1000Ω的乘积为50V,那是此接触状态时的允许接触电压,我国、西欧及其它多数国家的安全电压采用此值。
  第Ⅱ类是指人在隧道、涵洞和矿井下等高度潮湿的场所,人体出汗或因工作环境影响使皮肤受潮,经常还会发生双手与双脚二者接触凝露的电气设备金属外壳或构架等情况,这时皮肤潮湿而使皮肤阻抗低到可以认为接近于零(即可忽略其皮肤阻抗),人体电阻仅剩500Ω内阻抗,我们假设通过人体内部电流为50mA,则50mA和500Ω的乘积为25V,现国际上对于允许接触电压按人体阻抗的条件进行分类时,将25V作为其中的一个等级,这值接近于我国标准GB3805-83《安全电压》等级分类中的24V。
  第Ⅲ类是指人在游泳池、水槽或水池中,人体大部分浸入水里,皮肤完全浸透,这时基本上为体内阻抗500Ω,同时考虑有导致溺死的二次事故的危险,所以允许通过人体的电流应为摆脱阈,这样,允许的接触电压为0.01×500=5V,这与GB380-83中规定的安全电压6V相近。
  如果在不考虑导致二次事故的场所,则可采用12V 的允许接触电压,于是流径人体的电流为12/500=0.024A,24mA的电流以在I=f t 的AC-3区域,是不会引起心室纤维性颤动的。

  3 安全电压的使用注意事项
  为防止触电事故而采用稳定电源供电的安全电压,其等级按GB3805-83中所示。
  所列空载止限值主要是因为某些重载电气设备额定值虽符合规定,但空载时电压都很高,若空载电压超过规定的上限值,仍不能认为符合这个安全电压。

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