工业与民用配电设计手册第三版

1、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1000V以下50Hz交流电流通过人体时几个主要反应的电流阈值：感觉阈值一一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。摆脱阈值一一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

2、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一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一电流区图。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cl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cl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

3、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cl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

4、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if的依据。为安全起见，曲线L1环境条件下超过25V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

5、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1mm3)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。(

6、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

7、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) I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) 口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) W类设备额定电压采用50V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380V或22

8、0V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：2005-9-59:43:00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50V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

9、接地系统类型(TNTT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

10、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

11、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：2005-9-59:43:00二、TN系统1、对保护电器动作特性的要求TN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ZsIa&uo(15-1)式中Zs接地故障回路阻抗，Q,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；la一保证保护电器在表15-1所列的时间内自动切断故障电路的动作

12、电流，A;Uo相线对地标称电压，在我国为220V。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Id(1)与熔断体额定电流Ir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15-1TN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50插座回路或给手握式或移动式电气设备供电的末端回路0.4015s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。O20.4s的切断时间考虑了总等电位联结减少接触电压的作

13、用、相线与PE线不同截面比以及电源电压土10%偏差变化等因素。表15-2TN系统用熔断器作接地故障保护时的允许最小Id/Ir值熔断体额定电流Ir(A)4101632406380200250500切断故障电路时间05s4.55567切断故障电路时间00.4s891011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

14、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(图中未表不相线)。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ZabUOC50VZS(15-2)式中Zaba、b两点间PE线的阻抗，Q;Zs接地故障回路阻抗，Q,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；Uo相线对地标称电压，在我国为220V。(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

15、，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ZmnUmn=Uo<50VZs(15-3)式中Zmnm-n段PE线的阻抗，Q;Zs接地故障回路阻抗，Q,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；Uo相线对地标称电压，在我国为220V。如果mn超过50V,可放大导线截面使mn小于50V,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

16、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50V,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RB50<(154)REUO-50RB当UO为220V时<0.3RE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

17、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、重复接地的设置但有条件时在TN系统中，总等电位联结

18、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,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|求职关键词综合:搜索接地的概念-专题讲座001目录：一、“地”和“接地”的概

19、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：2005-9-216:51:00成国栋：20

20、05-9-216:51:00二、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

21、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Zio皮肤上电极与皮肤下导电组织之间的

22、阻抗即为皮肤阻抗ZPl和ZP2oZi、ZP1、ZP2的矢量和为人体总阻抗ZTo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、ZP2ZP1、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

23、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：Z1=1000+0.5Z5%(Q)式中：1000一鞋袜和地面两者电阻的随机

24、值，Q0.5考虑了双手至双脚的双重接触情况Z5%5%分布秩，即5%的人呈现此最小阻抗值，Q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%(Q)式中；200较低的地面电阻值，不计鞋袜的电阻，Q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

25、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15100Hz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

26、体的电流继续增加时，人体电流旧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I区通常无反应性效应；口区通常无有害的生理效应；m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IV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

27、它路径，按下式计算：IB=Iref/F(2)式中：旧流经其它路径的人体电流，mAIref流经“从左手到双脚”的人体电流，mA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:2005-9-216:52:00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20kHz1MHz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500

28、Hz时皮肤阻抗，仅约为50Hz时皮肤阻抗的1/10,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9o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

29、;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

30、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I区通常无反应性效应；口区通常无有害的生理效应；W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；IV区可能

31、出现心室纤维性颤动，随电流幅值和时间增加，除W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，尚无口和W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

32、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

33、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；lev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中的人体电流旧以

34、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，lev=Ipp/，2当电击持续时间小于0.75倍心动周期时，lev=Ip/，2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，lev分别为Ipp/(2,2)=Ip/(2,2)及Ipp2=Ip/，2o由图13可见，半波整流时Irms=Ip/2

35、,全波整流时为Ip/，2。因此可得半波整流时Iev值分别为Irms/，2及，2Irms；全波整流时，Iev值分别为Irms/2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

36、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，lev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，lev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，ts+tp为工作周期。p=ts/(ts+tp)为电

37、力控制程度。I1rms为电流传导期间电流的有效值，即Ip/，2；I2rms为工作周期内电流有效值，即I1rmsVp。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pop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11rms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

38、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12t值，以积分形式表示为Fe=/0tii2dtFe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

39、时间单向脉冲最小It值，以积分形式表示为Fq=f0tiidt成国栋:2005-9-216:52:00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1/e=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萤或纸烟烧似的痛苦。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）X10-6A2S数量级（在图18中，

40、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10cC,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

41、时间t1=4ms时的0.01A2s上升到t1=1ms时的0.02A2So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)2/2)ti=IAC(rms)2ti对于时间常数为T的电容放电：Fe=

42、IC(p)2(T/2)=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)2e-2t/T=IC(p)2(T/2)矩形脉冲及正弦形脉冲的Fe2及Fe3为Fe2=IDC23TFe3=IC(rms)23T因为Fe1=Fe2=Fe3,则IC(p)2(T/2)=IDC23T=

43、IC(rms)23T即IC(p)(1/，6)=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，

44、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IP4Xo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IP1Xo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

45、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

46、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

47、(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:2005-9-216:53:004 .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

48、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)使用口级设备或采用相当绝缘的保护口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50kQ;如标称电压超过500

49、V,则为100kQ),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1.25mo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2nl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，且在正常情况下，泄漏电流不大于1mA上述布置必须是永久性的，即使使用手携式或移动式设备也必须能满足上述要求；另外，还应采取措施使墙和地板不因受潮而失去原有电阻值，同时外部导电部分也不能从外部引入电位。(4)不接地的局部等电位联结凡是能同时触及的外露导电部分和外部导电部分采用不与大地相连的等电位联结，使其电位

50、近似相等，以免发生电击。局部等电位联结系统严禁通过外露导电部分或外部导电部分与大地接触，如不能满足，必须采用自动切断电源措施。为了防止进入等电位场所的人遭受危险的电位差，在和大地绝缘的导电地板与不接地的等电位联结系统连接的地方，必须采取措施减少电位差。(5)电气隔离将回路进行电气隔离是为了防止触及绝缘破坏的外露导电部分产生电击电流，一般采取以下措施：该回路必须由隔离变压器或有多个等效隔离绕组的发电机供电，电源设备必须采用口级设备或与其相当的绝缘。如该电源设备供电给几个电气设备，则这些电气设备的外露导电部分严禁与电源设备的金属外壳相连。该回路电压不能超过500V,其带电部分严禁与其它回路或大地相

51、连，并须注意与大地之间的绝缘。继电器、接触器、辅助开关等电气设备的带电部分与其它回路的任何部分之间也需要这种电气隔离。不同回路应分开布线，如无法分开，则必须采用不带金属外皮的多芯电缆或将绝缘导线敷设在绝缘的管路或线槽中。这些电缆或导线的额定电压不低于可能出现的最高电压，旦每条回路有过电流保护。被隔离回路的外露导电部分必须采用绝缘的不接地等电位联结，该连接线严禁与其它回路的保护线或外露导电部分相连接，也不与外部导电部分连接。插座必须有保护插孔，其触头上必须连接到等电位联结系统。软电缆也必须有一根保护芯线作等电位联结用(供电给口级设备的电缆除外)。如出现影响两个外露导电部分的故障，而这两部分又接至

52、不同相的导线时，则必须有一个保护装置能满足自动切断电源的要求5.防止直接和间接电击两者的措施兼有防止直接和间接电击的保护，也称为正常工作及故障情况下两者的电击保护，可采取以下措施。(1)安全电压采用的标称电压不超过安全电压50V,如果引出中性残，中性线的绝缘与相线相同。(2)由安全电源供电安全电源有以下几种：安全隔离变压器，其一、二次绕组间最好用接地屏蔽隔离。电化电源，如蓄电池。与较高电压回路无关的其它电源，如柴油发电机。按标准制造的电子装置，保证内部故障时，端子电压不超过50V,或端子电压可能超过50V,但电能量很小，人一接触端子，电压立即降到50V以下。(3)回路配置安全电压的带电部分严禁

53、与大地、其它回路的带电部分或保护线相连。安全电压回路的导线与其它回路导线隔离，该隔离不低于安全变压器输入和输出线圈间的绝缘强度。如无法隔离，安全电压回路的导线必须在基本绝缘外附加一个密封的非金属护套、电压不同的回路的导线必须用接地的金属屏蔽或金属护套分开。如果安全电压回路的导线与其它电压回路的导线在同一电缆或组合导线内，则安全电压回路的导线必须单独或集中地按最高电压绝缘处理。安全电压的插头不能插入其它电压的插座内，安全电压的插座也不能被其它电源的插头插入，且必须有保护触头。当标准电压超过25V时，正常工作的电击保护必须采用IP2X的遮栏或外护物，或采用包以耐压500V历时1分钟不击穿的绝缘。6

54、.防止电击的接地方法就是将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与接地极之间作良好的金属连接，以保护人体的安全。从图22可以看出，当电气设备某处的绝缘损坏时外壳就带电。由于电源中性点接地，即使设备不接地，因线路与大地间存在电容，或者线路上某处绝缘不好，如果人体触及此绝缘损坏的电气设备外壳，则电流就经人体而成通路，这样就遭受了电击的危害。图23表示有接地装置的电气设备。当绝缘损坏、外壳带电时，接地电流Id将同时沿着接地极和人体两条通路流过。流过每一条通路的电流值将与其电阻的大小成反比，电流分别为Id及IB。即IB/Id'=Rd/RB（3）式中：Id'沿接地极流过的电流IB流经人体的

55、电流RB人体的电阻Rd接地极的接地电阻从式（3）中可以看出，接地极电阻越小，流经人体的电流也就越小。通常人体的电阻比接地极电阻大数百倍，所以流经人体的电流也就比流经接地极的电流小数百倍。当接地电阻极小时，流经人体的电流几乎等于零，也就是旧0,Id'Ido因而，人体就能避免触电的危险。因此，不论施工或运行时，在一年中的任何季节，均应保证接地电阻不大于设计或规程中所规定的接地电阻值，以免发生电击危险。（二）保障电气系统正常运行电力系统接地一般为中性点接地。中性点的接地电阻很小，因此中性点与地间的电位接近于零。当相线碰壳或接地时，其它两相对地电压，在中性点绝缘系统中将升高为相电压的，3倍；而

56、在中性点接地的系统中则接近于相电压，有利于系统稳定运行，防止系统振荡，而且系统中的电气设备和线路只要按相电压考虑其绝缘水平，降低了电气设备的制造成本和线路的建设费用。由于有了中性点的接地线，也可保证继电保护的可靠性。通信系统一般采用正极接地，可防止杂音窜入和保证通信设备正常运行。电子线路需要稳定的参考点，才能正常运行，因此也要接地。成国栋:2005-9-216:53:00（三）防止雷击和静电的危害雷击时产生静电感应和电磁感应，物料在生产和运输中因摩擦而引起的静电，都可能造成电击或火灾危险。直接遭受雷击的危害，比之于感应雷那就更大了，而且发生的机会亦更多。所以，为了防止直击雷，必须装设防雷装置。所有防雷装置和防止静电危险的措施，最主要的方法是设置接地装置。现在将其作用分述如下：1 .直击雷天气炎热时，天空中往往存在着大量雷云。比如当带有正电荷的雷云飘近地面时，就在附近地面特别是突出地面的高大建筑物上感应有负电荷。当地面和建筑物上积聚的电荷密度很高，而雷云又十分接近地面或建筑物时，就会产生强烈的放电现象。这就是通常所谓雷击。雷击的破坏作用是很大的。它