一、安全電壓
1.電擊的含義
當人體同時觸及不同電位的導電部分時電位差使電流流經(jīng)人體，稱為電接觸。視接觸電流的大小和持續(xù)時間的長短，它對人體有不同的效應。電流小時于人體無害，用于診斷和治病的某些醫(yī)療電氣設(shè)備。接觸人體時通過微量電流還能治病救人，對人體有益，這種電接觸被稱作微電接觸。如通過人體的電流較大，持續(xù)時間過長，則可使人受到傷害甚至死亡，這種電接觸被稱作電擊。因此電氣專業(yè)人員應了解電流通過人體的效應，才能采取正確有效的防范措施，避免發(fā)生電擊事故。
2.電流對人體的效應
國家標準《電流通過人體的效應》(gb/t13870.1—1992)中規(guī)定了15~100hz正弦交流電流通過人體時有以下幾個主要的效應閾值：1)感知閾——通過人體能引起任何感覺的最小電流值；2)反應閾——通過人體能引起肌肉不自覺收縮的最小電流值；3)感知閾和反應閾由人體與電極接觸的面積，接觸的狀態(tài)(干、濕、壓力、溫度)以及個人的生理特點等因素決定，反應閾的通用值為0.5ma，此值與電流通過的持續(xù)時間長短無關(guān)；4)擺脫閾——手握電極的人能自行擺脫電極的最大電流值，擺脫閾由接觸面積，電極的形狀和大小，以及個人的生理特點等因素決定，擺脫閾的平均值為10ma；人體其他部位接觸帶電導體時可瞬即擺脫帶電導體，不存在電擊致死的危險，但可能引起二次傷害，例如因電擊自高處墜地而導致傷亡；5)心室纖維性顫動閾值——通過人體能引起心室纖維性顫動的最小電流值；心室纖維性顫動閾由生理參數(shù)(人體的解剖特點、心臟功能狀態(tài)等)和電氣參數(shù)(電流持續(xù)時間和通路、電流的種類等)決定，電流通過人體時引起的心室纖維性顫動是電擊致死的主要原因，此閾值隨通電時間的增大而減小。6)把電流通過人體的效應，以時間/電流為坐標，可劃分為四個區(qū)域見圖1及表1。
圖1 15~100hz交流電流過人體時的電流-時間效應分區(qū)
15~100hz正弦交流電的時間/電流區(qū)域 表1
3.不同環(huán)境條件下的不同交流接觸電壓限值
在干燥條件下當接觸電壓不大于50v時，人體接觸此電壓不致發(fā)生心室纖顫致死，所以在干燥環(huán)境條件下將預期接觸電壓限值取為50v。據(jù)此，iec將干燥環(huán)境條件下用以防電擊的特低電壓設(shè)備的額定電壓定為48v(我國現(xiàn)仍沿用過去的36v，其技術(shù)經(jīng)濟性能較差)。在潮濕環(huán)境條件下，例如在施工現(xiàn)場、農(nóng)場等處，由于人體皮膚阻抗降低，大于25v的接觸電壓即可導致引起心室纖顫的30ma以上的接觸電流，據(jù)此，iec將潮濕環(huán)境條件下的接觸電壓值規(guī)定為25v，而特低電壓設(shè)備的額定電壓則規(guī)定為24v。在水下或特別潮濕環(huán)境條件下，例如在浴室或游泳池等場所內(nèi)，由于皮膚濕透，其阻抗大幅下降，特低電壓設(shè)備的額定電壓iec規(guī)定僅為12v或6v。盡管干燥和潮濕環(huán)境條件下的人體阻抗和接觸電壓限值并不相同，但導致人體心室纖顫的電流閾值都仍為30ma。這正是在干燥和潮濕不同環(huán)境條件下，iec都規(guī)定裝用同一額定動作電流不大于30ma的瞬動rcd而不要求裝用10ma或6ma的rcd的原因。10ma或6ma的rcd現(xiàn)在多為進口產(chǎn)品，不但價格高昂，而且還易因過于靈敏而引起誤動導致斷電。
4.安全電壓的選擇
安全電壓是不致危及人身安全的電壓。安全電壓值取決于人體的電阻和人體允許通過的電流。我國規(guī)定的安全電壓等級，即為防止因觸電造成人身直接傷害事故而采用的由特定電源供電的電壓等級；還規(guī)定在正常和故障情況下，此電壓等級的上限值為任何兩導體間或任一導體與地間均不得超過交流(50~800hz)有效值50v或直流(非脈動值)120v。安全電壓應根據(jù)使用環(huán)境、人員和使用方式等因素選用。在有危險的場所使用的手持式電動工具等應選用48v及以下的安全電壓；在礦井、多導電粉塵等場所使用的行燈等應選用36v及以下的安全電壓；供某些人體可能偶然觸及的帶電設(shè)備應選用24v及以下的安全電壓；水下及浴室用電設(shè)備應選用12v或6v的安全電壓。為了確保人身安全，供給安全電壓的特定電源，除采用獨立電源外，供電電源的輸入電路與輸出電路必須實行電氣上的隔離。工作在安全電壓下的電路必須與其他電氣系統(tǒng)和與之無關(guān)的可導電部分實行電氣上的隔離。當電氣設(shè)備采用24v以上的安全電壓時，必須采取防止直接接觸帶電體的保護措施，其電路必須與大地絕緣。
二、電擊防護
1.電擊防護的基本原則
(1)直接接觸防護：對于人和家畜在接觸電氣裝置的帶電部分時所可能發(fā)生的危險應有防護，這種防護可用二種方法獲得：1)防止電流從任何人或家畜的身體通過；2)限制能夠通過身體的電流，使其值低于電擊電流。
(2)間接接觸防護：對于人和家畜在故障情況下接觸外露可導電部分時所可能發(fā)生的危險應有防護，這種防護可用三種方法獲得：1)防止故障電流從人或家畜的身體通過；2)限制能夠通過身體的故障電流，使其值低于電擊電流。3)在故障情況下，當人或家畜因觸及外露可導電部分而可能導致一個其值等于或大于電擊電流的電流通過身體時，在一規(guī)定的時間內(nèi)自動切斷供電。
(3)低壓配電系統(tǒng)的防觸電保護可分為：1)直接接觸保護(正常工作時的電擊保護)；2)間接接觸保護(故障情況下的電擊保護)；3)直接接觸及間接接觸兼顧的保護。
2.直接接觸電擊防護的措施
直接接觸電擊系指人體與正常工作中的裸露帶電部分直接接觸而遭受的電擊。其主要防護措施如下：
(1)將裸露帶電部分包以適合的絕緣。
(2)設(shè)置遮欄或外護物以防止人體與裸露帶電部分接觸，這時應注意：1)遮欄和外護物靠近裸露帶電部分的這一部分，其防護等級至少應為ip2x，即如有洞孔，其直徑不應大于12.5mm。2)人易接近的遮欄或外護物的水平頂部的防護等級至少應為ip4x，即如有洞孔，其直徑不應大于1mm。3)只能使用鑰匙或工具，或切斷電源才能移開遮欄和外護物。
(3)設(shè)置阻擋物以防止人體無意識地觸及裸露帶電部分。阻擋物可不用鑰匙或工具就能移動，但必須固定住，以防無意識的移動。這一措施只適用于專業(yè)人員。
(4)將裸露帶電部分置于人的伸臂范圍以外。伸臂范圍的規(guī)定距離見圖2所示。圖中s為人的站立面。當人站立處前方有阻擋物時，伸臂范圍應從阻擋物算起。從s面算起的向上的伸臂范圍為2.5m，人體上方低于ip2x要求的阻擋物都不能減少此范圍。在常有人手持長或大的物體的場所，伸臂范圍尚應適當加大。
圖2 伸臂范圍的規(guī)定距離
(5)裝設(shè)剩余電流動作保護器(以下簡稱rcd)作為后備保護，其額定動作電流不應超過30ma。它只能作為上述(1)-(4)項直接接觸電擊防護措施的后備措施。不能代替上述措施。
3.間接接觸電擊防護的措施
因絕緣損壞，致使相線與pe線、外露導電部分、裝置外導電部分以及大地間的短路稱為接地故障。這時原來不帶電壓的電氣裝置外露導電部分或裝置外導電部分將呈現(xiàn)故障電壓。人體與之接觸而招致的電擊稱為間接接觸電擊。因電氣設(shè)備本身防電擊類別的不同，工程設(shè)計中采取的防間接接觸電擊的措施也不同，敘述如下：
0類設(shè)備：具有可導電的外殼，只有一層基本絕緣，且無pe線連接端子(例如不接pe線的金屬外殼臺燈)，當基本絕緣損壞時，外殼即呈現(xiàn)高達相電壓的故障電壓，電擊致死的危險很大，因此0類設(shè)備只能在對地絕緣的環(huán)境中使用，或用隔離變壓器等分隔電源供電。
ⅰ類設(shè)備：和0類設(shè)備相同，但其外露導電部分上配置有連接pe線的端子。在工程設(shè)計中對此類設(shè)備需用pe線與它作接地連接，以降低接觸電壓，并在電源線路裝設(shè)保護電器，使其在規(guī)定時間內(nèi)切斷電源。
ⅱ類設(shè)備：除基本絕緣外，還增設(shè)附加絕緣以組成雙重絕緣，或設(shè)置相當于雙重絕緣的加強絕緣，或在設(shè)備結(jié)構(gòu)上作相當于雙重絕緣的等效處理，使這類設(shè)備不會因絕緣損壞而發(fā)生接地故障。因此在工程設(shè)計中不需再采取防電擊措施。
ⅲ類設(shè)備：額定電壓采用50v及以下的特低電壓，此電壓與人體的接觸不致造成傷害。在工程設(shè)計中常用一次為380v或220v的隔離變壓器降壓供電。
4.直接接觸和間接接觸兩者兼有的電擊防護措施
(1)直接接觸與間接接觸兼顧的保護，宜采用安全超低壓和功能超低壓的保護方法來實現(xiàn)。
(2)安全超低壓(selv)和功能超低壓(pelv)的電源采用安全隔離變壓器。
(3)回路的布置：1)selv和pelv回路的帶電部分相互之間和與其他回路之間，應進行電氣分隔，其布置應保證電氣分隔水平不低于安全隔離變壓器的輸入和輸出回路之間的隔離水平。2)每個selv和pelv系統(tǒng)的回路導體應與其他任何回路導體在布置上分開。當此要求無法實現(xiàn)時，需要采用以下配置之一：a)除基本絕緣外，selv和pelv回路導體還應封閉在非金屬護套內(nèi)；b)電壓不同的回路導體采用接地的金屬屏蔽或接地的金屬護套隔開；c)電壓不同的回路可以包含在一個多芯電纜或?qū)w組內(nèi)，但selv和pelv回路導體應單獨地或集中地按其中存在的最高電壓絕緣。3)selv和pelv系統(tǒng)的插頭和插座應符合以下各項要求：a)插頭應不能插入其他電壓系統(tǒng)的插座；b)插座應不能被其他電壓系統(tǒng)的插頭插入；c)插座應沒有保護導體觸頭。
三、結(jié)束語
安全電壓與電擊防護是電氣安全技術(shù)領(lǐng)域非常重要的內(nèi)容，是保證安全使用電氣設(shè)備，確保人身安全的重要措施，理解和掌握安全電壓的有關(guān)內(nèi)容及電擊防護的具體要求，對保證建設(shè)工程質(zhì)量，創(chuàng)造以人為本，安全和諧的社會環(huán)境具有重要意義。