电气安全5

第三节电流对人体的作用电流通过人体，会引起人体的生理反应及机体的损坏。有关电流人体效应的理论和数据对于制定防触电技术的标准，鉴定安全型电气设备，设计安全措施，分析电气事故，评价安全水平等是必不可少的。一、人体阻抗人体皮肤、血液、肌肉、细胞组织及其结合部等构成了含有电阻和电容的阻抗。人体阻抗包括皮肤阻抗和体内阻抗皮肤阻抗在人体阻抗中占有很大的比例1.皮肤阻抗ZP1.皮肤阻抗是指表皮阻抗，即皮肤上电极与真皮之间的电阻抗，以皮肤电阻和皮肤电容并联来表示。2.皮肤阻抗值与接触电压、电流幅值和持续时间、频率、皮肤潮湿程度、接触面积和施加压力等因素有关。2.体内阻抗Zi体内阻抗是除去表皮之后的人体阻抗，虽存在少量电容，但可以忽略不计。因此，体内阻抗基本上可以视为纯电阻。体内阻抗主要决定于电流途径。3.人体总阻抗ZT人体总阻抗是包括皮肤阻抗及体内阻抗的全部阻抗。接触电压大致在50V以下时，由于皮肤阻抗的变化，人体阻抗也在很大的范围内变化；而在接触电压较高时，人体阻抗与皮肤阻抗关系不大。由于存在皮肤电容，人体的直流电阻高于交流阻抗。通电瞬间的人体电阻叫做人体初始电阻。在这一瞬间，人体各部分电容尚未充电，相当于短路状态。因此，人体初始电阻近似等于体内阻抗。在皮肤干燥时，人体工频总阻抗一般为1000～3000Ω。一般常规的计算可取人体的电阻为1700欧姆左右。课本上的表格比较细。二、电流对人体的作用表1-1左手-右手电流途径的实验资料mA初试者百分数感觉情况5%50%95%手表面有感觉0.71.21.7手表面有麻痹似的连续针刺感1.O2.O3.0手关节有连续针刺感1.52.53.5手有轻微颤动,关节有受压迫感2.O3.24.4上肢有强力压迫的轻度痊孪2.54.05.5上肢有轻度在孪3.25.27.2手硬直有瘟孪,但能伸开,已感到有轻度疼痛4.26.28.2上肢部、手有剧烈瘟孪,失去知觉,手的前表面有连续针刺感4.36.68.9手的肌肉直到肩部全面痊孪,还可能摆脱带电体7.011.015.0表1-2单手-双脚电流途径的实验资料初试者百分数感觉情况5%50%95%手表面有感觉0.92.23.5手表面有麻痹似的针刺感1.83.45.0手关节有轻度压迫感,有强度的连续针刺感2.94.86.7前肢有压迫感4.06.08.0前肢有压迫感,足掌开始有连续针刺感5.37.610.0手关节有轻度瘟孪,手动作困难5.58.511.5上肢有连续针刺感,腕部、特别是手关节有强度痉孪6.59.512.5肩部以下有强度连续针刺感,肘部以下僵直,还可以摆脱带电体7.511.014.5手指关节、躁骨、足眼有压迫感,手的大姆指(全部)痉孪8.812.315.8只有尽最大努力才可能摆脱带电体10.01418.0电流对人体的作用电流对人体伤害的程度与通过人体电流的大小、电流通过人体的持续时间、电流通过人体的途径、电流的种类等多种因素有关。而且，上述各个影响因素相互之间，尤其是电流大小与通电时间之间也有着密切的联系。1伤害程度与电流大小的关系通过人体的电流愈大，人体的生理反应愈明显，伤害愈严重。对于工频交流电，按通过人体的电流强度的不同以及人体呈现的反应不同，将作用于人体的电流划分为三级：感知电流和感知阈值摆脱电流和摆脱阈值室颤电流和室颤阈值感知电流和感知阈值感知电流是指电流流过人体时可引起感觉的最小电流。感知电流的最小值称为感知阈值。不同的人，感知电流及感知阈值是不同的。成年男性平均感知电流约为1.1mA；成年女性约为0.7mA。对于正常人体，感知阈值平均为0.5mA，并与时间因素无关。感知电流一般不会对人体造成伤害摆脱电流和摆脱阈值摆脱电流是指人在触电后能够自行摆脱带电体的最大电流。摆脱电流的最小值称为摆脱阈值。成年男性平均摆脱电流约为16mA；成年女性平均摆脱电流约为10.5mA；成年男性最小摆脱电流约为9mA；成年女性最小摆脱电流约为6mA；儿童的摆脱电流较成人要小。对于正常人体；摆脱阈值平均为10mA，与时间无关。室颤电流和室颤阈值室颤电流是指引起心室颤动的最小电流，其最小电流即室颤阈值。室颤电流即致命电流。室颤电流与电流持续时间关系密切。当电流持续时间超过心脏周期时，室颤电流仅为50mA左右；当电流持续时间短于心脏周期时，室颤电流为数百毫安。当电流持续时间小于0.1S时，只有电击发生在心脏易损期，否则500mA以上乃至数安的电流才能够引起心室颤动。2.伤害程度与电流持续时间的关系通过人体电流的持续时间愈长，愈容易引起心室颤动，危险性就愈大：能量积累。电流持续时间愈长，能量积累愈多，心室颤动电流减小，使危险性增加。与易损期重合的可能性增大。在心脏周期中，相应于心电图上约0.2S的T波这一特定时间对电流最为敏感，被称为易损期。人体电阻下降3.伤害程度与电流途径的关系电流通过心脏会引起心室颤动电流通过中枢神经或有关部位，会引起中枢神经严重失调而导致死亡电流通过头部会使人昏迷电流通过脊髓，会使人瘫痪等流经心脏的电流多、电流路线短的途径是危险性最大的途径。利用心脏电流因数可以粗略估计不同电流途径下心室颤动的危险性电流途径心脏电流因数左手—左脚、右脚或双脚1.0双手—双脚1.0左手—右手0.4右手—左脚、右脚或双脚0.8右手—背0.3左手—背0.7胸—右手1.3胸—左手1.5臀部—左手、右手或双手0.74.伤害程度与电流种类的关系100Hz以上交流电流、直流电流、特殊波形电流虽然对人体具有伤害作用，但其伤害程度一般比工频电流轻。直流电流与交流电流相比，容易摆脱，其室颤电流也比较高特殊波形电流的效应和电容放电电流的效应情况较复杂，发生较少，这里不详细介绍。第二章直接接触电击防护直接接触电击的基本防护原则是：应当使危险的带电部分不会被有意或无意地触及。最为常用的直接接触电击的防护措施，即绝缘、屏护和间距。第一节绝缘绝缘是指利用绝缘材料对带电体进行封闭和隔离。良好的绝缘也是保证电气系统正常运行的基本条件。绝缘材料的主要作用是用于对带电的或不同电位的导体进行隔离，使电流按照确定线路流动。绝缘材料又称为电介质，其导电能力很小，但并非绝对不导电。工程上应用的绝缘材的电阻率一般都不低于1×107Ω·m。一、绝缘材料的电气性能绝缘材料的品种：气体绝缘材料液体绝缘材料固体绝缘材料绝缘电阻率和绝缘电阻任何电介质都不可能是绝对的绝缘体，总存在一些带电质点，温度、湿度、杂质含量和电场强度的增加都会降低电介质的电阻率。湿度升高，一方面水分的浸入使电介质增加了导电离子，使绝缘电阻下降；另一方面，对亲水物质，表面的水分还会大大降低其表面电阻率。杂质的含量增加，增加了内部的导电离子在较高的电场强度作用下，电阻率下降。介电常数介电常数是表明电介质极化特征的性能参数。介电常数的物理意义。设电容器极板间为真空时，其电容量为Co，而当极板间充满某种电介质时，其电容量变为C，则C与Co的比值即该电介质的相对介电常数，即：相对介电常数总是大于1的绝缘材料的介电常数受电源频率、温度、湿度等因素而产生变化。0CCr介质损耗在交流电压作用下，电介质中的部分电能不可逆地转变成热能，这部分能量叫做介质损耗。单位时间内消耗的能量叫做介质损耗功率。这是电介质发生热击穿的根源。影响绝缘材料介质损耗的因素主要有频率、温度、湿度、电场强度和辐射。影响过程比较复杂，从总的趋势上来说，随着上述因素的增强，介质损耗增加。二、绝缘的破坏1.绝缘击穿2.绝缘老化3.绝缘损坏绝缘击穿当施加于电介质上的电场强度高于临界值时，会使通过电介质的电流突然猛增，这时绝缘材料被破坏，完全失去了绝缘性能，这种现象称为电介质的击穿。发生击穿时的电压称为击穿电压，击穿时的电场强度简称击穿场强。气体电介质的击穿绝缘性能可以恢复液体电介质的击穿绝缘性能在一定程度上可以得到恢复固体电介质的击穿绝缘性能一般不能恢复绝缘老化电气设备在运行过程中,其绝缘材料由于受热、电、光、氧、机械力(包括超声波)、辐射线、微生物等因素的长期作用，产生一系列不可逆的物理变化和化学变化，导致绝缘材料的电气性能和机械性能的劣化。热老化。一般在低压电气设备中，促使绝缘材料老化的主要因素是热。电老化。它主要是由局部放电引起的。在高压电气设备中，促使绝缘材料老化的主要原因是局部放电。绝缘损坏绝缘损坏是指由于不正确选用绝缘材料，不正确地进行电气设备及线路的安装，不合理地使用电气设备等，导致绝缘材料受到外界腐蚀性液体、气体、蒸气、潮气、粉尘的污染和侵蚀，或受到外界热源、机械因素的作用，在较短或很短的时间内失去其电气性能或机械性能的现象。动物和植物也可能破坏电气设备和电气线路的绝缘结构。