当人体同时触及不同电位的导电部分时,电位差使电流流经人体,称为电接触。视接触电流的大小和持续时间的长短,它对人体有不同的效应。

IEC60479《电流通过人体时的效应》根据测试结果,规定电压不大于1000V频率不大于100Hz的交流电流通过人体时有以下几个主要的效应阈值:

(1)感觉阈值 人体能感觉出的最小电流值,一般为0.5mA,此值与电流通过的持续时间长短无关。

(2)摆脱阈值 当人用手持握带电导体时,如流过手掌心肌肉的电流超过此值,手掌心肌肉的反应将是不依人的意识摆脱带电导体而是紧握带电导体,从而使电流得以持续通过人体。导致此效应的最小电流称作摆脱阈值。此值因人而异,IEC标准对成年男性取其平均值为10mA。如不能摆脱带电导体,在较大电流长时间作用下人体将受伤害甚至死亡,人体其他部位接触带电导体时可立即摆脱带电导体,不存在电击致死的危险,但可能引起二次伤害,如因电击自高处坠地而导致伤亡。

(3)心室纤维性颤动值电流通过人体时引起的心室纤维性颤动是电击致死的最常见原因。引起心室纤维性颤动的最小电流称作心室纤维性颤动(简称心室纤颤)阈值。此阈值与通电时间长短有关,也与人体条件、心脏功能状况、电流在人体内通过的路径(通常为两手间或手、足间的路径)等有关,但与人的性别、肤色、种族无关。

电流通过人体主要表现什么效应(电流通过人体时的效应)(1)

IEC60479测试研究表明只要小于30mA,人体就不致因发生心室纤颤而电击致死。据此国际上将防电击的高灵敏度剩余电流动作保护器(residual current operated protective device,RCD)的额定动作电流值取为30mA。

人体接触电流因施加于人体阻抗上的接触电压而产生。接触电压越大,阻抗越小,接触电流越大。在设计电气装置时计算接触电流很困难,而计算预期接触电压比较方便。因人体阻抗是随接触电压的增大而减小的,不是固定值。在防电击的计算中求出的是预期接触电压,对于从手到足的电击电流通路而言,预期接触电压是施加于人体及鞋袜、地面等阻抗之和(后两者之和约200~1000欧姆)上的电压,故人体实际接触电压常小于预期接触电压。但在诸如赤足和金属导电地面之类的情况下,鞋袜和地面电阻可不计,这时实际接触电压即为预期接触电压。故预期接触电压为最大的接触电压。为确保电气安全和简化计算,在实际应用中接触电压都采用预期接触电压。

在干燥条件下当接触电压不大于50V时,人体接触此电压不致发生心室纤颤致死,所以在干燥环境条件下将预期接触电压限值取为50V。据此IEC标准将干燥环境条件下用以防电击的特低电压设备的额定电压定为48V(我国现仍沿用过去的36V致使用电器具的技术经济性能较差)。在潮湿环境条件下,如在施工场地、农场以及户外照明装置等处,由于下雨淋湿、人体皮肤阻抗降低,大于25V即可导致引起心室纤颤的30mA以上的接触电流,据此IEC标准将潮湿环境条件下的接触电压值规定为25V,而特低电压设备的额定电压则规定为24V。在水下或特别潮湿环境条件下,如在浴室或游泳池等场所内,由于皮肤湿透其阻抗大幅下降人体在水下时接触面积更大,接触电流通道更多、更复杂,如头颅大脑两侧的少许电位差就可致人死亡。所以水下用电器具的额定电压IEC标准规定仅为12V,宜为6V。

尽管干燥和潮流湿环境条件下的人体阻抗和接触电压限值不同,但导致人体心室纤颤的电流阈值都仍为30mA。这正是在干燥和潮湿不同环境条件下,IEC标准都规定装用同一额定动作电流不大于30mA的瞬动RCD而不要求装用10mA或6mA RCD的原因。

人体遭受电击时发生心室纤颤致死的危险程度是与通过人体电流的大小及其持续时间的长短有关。由此可知,需用手持握才能工作的手持式设备(如手电钻)和有时需用手去挪动位置的移动式设备(如落地灯)比固定式设备具有更大的电击致死的危险性。因在持握这类绝缘损坏的设备时,如通过人体的电流大于30mA,由于已超过摆脱电流阈值10mA,人体已不能脱离与电的接触,若切断电源的时间较长,超过发生心室纤颤阈值,即有可能电击致死。因此对于手持式设备和移动式设备,必须在相应时间内切断电源,这正是要求在接用手持式、移动式设备的插座回路上装用瞬动RCD的缘由。对于固定式设备和配电线路,因往往能及时摆脱故障设备其要求可适当降低,特别是对配电线路,只需考虑故障电流产生的热效应的危害,可在5s内切断电源。

人如在高处接触带故障电压的固定式电气设备,因受电击站立不稳坠地致死。那是摔死而非电击致死,它被称作电击的二次伤害。

直流电流通过人体时同样也会产生各种效应。直流电流的感觉阈值约为2mA。它没有明确的摆脱阈值,只是在人体通电和断电的瞬间能引起类似痉挛的有疼痛感的肌肉收缩,其心室纤颤阈值:当电击持续时间超过一个心搏周期时(约13ms),比交流的心室纤颤阈值大几倍;当电击持续时间少于200ms时,则几乎与交流的心室纤颤阈值相同。

IEC标准将引起心室纤颤的直流预期接触电压限值取为120V。

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