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1、电流对人体的危害 1 电流对人体的伤害电流通过人体时，对人体伤害的严重程度与通过人体的电流的大小、电流通过人体的持续时间、电流通过人体的途径、电流的频率以及人体状况等多种因素有关。而且各种因素之间，有着十分密切的关系。1.1 伤害程度与电流大小的关系电流通过人体，人体会有麻、痛等感觉，更严重者会引起颤抖、痉挛、心脏停止跳动及至死亡。通过人体的电流越大，人体的生理反应越明显，人的感觉越强烈。对于工频交流电，按照通过人体电流大小的不同，以及人体所呈现的不同状态，可将电流划分为以下三级：1.1.1 感知电流 感知电流是人能感觉到的最小电流。实验资料表明，对不同的人，感知电流也不相同：成年男性平均感知
2、电流约为1.1mA；成年女性约为0.7mA。1.1.2 摆脱电流 摆脱电流是人触电以后能自主摆脱电流的最大电流。实验资料表明，对于不同的人，摆脱电流也不相同：成年男性的平均摆脱电流约为16mA；成年女性约为10.5mA。成年男性的最小摆脱电流约为9mA；成年女性的最小摆脱电流约为6mA（最小摆脱电流是按0.5%的概率考虑的）。1.1.3 致命电流 致命电流是指在较短时间内危及生命的最小电流。在电流不超过数百毫安的情况下，电击致死的主要原因是电流引起心室颤动或窒息造成的。因此，可以认为引起心室颤动的电流即是致命电流。心室颤动电流与通过时间有关，如通电时间超过心脏搏动周期时，心室颤动电流仅数十毫安
3、（一般认为是50mA以上）。如通电时间小于心脏搏动周期，但超过10ms，并发生在心脏搏动周期的特定时刻（即易激期）时，心室颤动电流在数百毫安以上。工频电流经由手 一 躯干 一 手的途径，对人体产生作用时，成年男性的感觉情况，见表1。表1 工频电流对人体作用的实验资料 （mA）感 觉 情 况被试者百分数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1.02.03.0手关节有连续针刺感1.52.53.5手有轻度颤动，关节有压迫感2.03.24.4前肢部有强力压迫的轻度痉挛2.54.05.5上肢部有轻度痉挛3.25.27.2手硬直有痉挛，但能伸开，已感到有轻度疼痛4.26.
4、28.2上肢部、手有剧烈痉挛，失去感觉，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痉挛，但还可能摆脱带电体7.011.015.0 根据动物实验和统计分析得出的资料，见表2。表2 工频电流对人体作用的分析资料电流范围电流/mA通电时间人的生理反应O00.5连续通电没有感觉Asub1/sub0.55连续通电开始有感觉，手指手腕等处有痛感，没有痉挛，可以摆脱带电体Asub2/sub530数分钟以内痉挛，不能摆脱带电体，呼吸困难，血压升高，是可以忍受的极限Asub3/sub3050数秒到数分心脏跳动不规则，昏迷，血压升高，强烈痉挛，时间过长即引起心室颤动Bsub1/sub50数百低于
5、心脏搏动周期受强烈冲击，但未发生心室颤动超过心脏搏动周期昏迷，心室颤动，接触部位留有电流通过的痕迹Bsub2/sub超过数百低于心脏搏动周期在心脏搏动特定的部位触电时，发生心室颤动，昏迷，接触部位留有电流通过的痕迹超过心脏搏动周期心脏停止跳动、昏迷，可能出现致命的电灼伤表中O是没有感觉的范围；Asub1/sub、Asub2/sub、Asub3/sub是一般不引起心室颤动、不致产生严重后果的范围；Bsub1/sub、Bsub2/sub是容易产生严重后果的范围。因为心室颤动电流是致命电流，不允许在人体上作这样大的电流实验，故表2中的资料是根据动物实验综合分析而得出的。有人认为，不能用简单的数学分析
6、确定人的心室颤动电流，而必须考虑心脏搏动周期的影响，即通电时间长短的影响。因此，国际电工委员会（IEC）建议按图1确定电流对人体的作用。图中，a以左的I区是没有感觉的区域，a是有感觉的起点；a和b之间的区是开始有感觉，但一般是没有病理伤害的区域；b和c之间的区是有感觉，但一般不会引起心室颤动的区域；c和d之间的区是可能引起心室颤动的危险区域（可能性上升到50%）；d以右的区是心室颤动危险性较大的区域（可能性超过50%）。图1比较明确地表示出心室颤动电流的界限，为设计和鉴定防止触电的安全装置提供了比较方便的依据。Y1601.gif图1 电流对人体的作用1.2 伤害程度与通电时间的关系通电时间越长
7、，越容易引起心室颤动，电击危险性也越大。其原因是：1.2.1 通电时间越长，能量的积累增加，引起心室颤动的电流减小。当通电时间在0.01s5s范围内时，心室颤动电流和通电时间的关系可用下式表达，即式中 I-引起心室颤动的电流（mA）；t-通电时间（s）。心室颤动电流与时间的关系亦可用下式表达，即当t1s时，I=50mA；当t1s时，I=50mA/t。1.2.2 通电时间短促时，只在心脏搏动的特定时刻才可能引起心室颤动。因此，通电时间越长，与该时刻重合的可能性越大，亦即电击的危险性也越大。1.2.3 通电时间越长，人体电阻因出汗等原因而降低，导致通过人体的电流进一步增加，电击危险性亦随之增加。1
8、.3 伤害程度与电流途径的关系1.3.1 电流通过心脏会引起心室颤动，促进心脏停止跳动，中断血液循环，导致死亡。1.3.2 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。1.3.3 电流通过脊髓，可导致半截肢体瘫痪。1.3.4 从左手到胸部，电流途经心脏而且途径也最短，是最危险的电流途径；从手到手，电流也途经心脏，因此也是很危险的电流途径；从脚到脚的电流是危险性较小的电流途径，但可能因痉挛而摔倒，导致电流通过全身或摔伤、坠落等二次事故。1.4 伤害程度与电流种类的关系以上介绍的是工频电流对人体的伤害作用。直流电流、高频电流、冲击电流和静电电荷对人体的伤害程度，一般较工频电流为轻
9、。以下着重介绍此四种电流对人体伤害的情况。1.4.1 直流电流对人体的作用 直流电的最小感知电流：男性约为5.2mA，女性约为3.5mA；平均摆脱电流：男性约为76mA，女性约为51mA；可能引起心室颤动的电流：通电时间0.03s时约为1300mA，通电时间3s时约为500mA。表3是直流电流沿手 - 躯干 - 手的途径通过人体（成年男性）的实验资料。表3 直流电流对人体作用的实验资料 （mA）感 觉 情 况被试者百分数5%50%95%手表面及手指尖销有连续针刺感678手表面发热，有剧烈连续针刺感，手关节有轻度压迫感101215手关节及手表面有针刺似的强烈压迫感182125前肢部有连续针刺感，
10、手关节有压痛，手有刺痛，强烈的灼热感252730手关节有强烈压痛，直到肩部有连续针刺感303235手关节有强烈压痛，手上似针刺般疼痛303540图2 直流电流对人体作用区域划分图考虑到电流通过时间的长短对人体所产生的影响，建议按图2确定直流电流对人体的危害作用。图中，a以左的区是没有感觉的区域；a和b之间的区是开始有感觉，但一般没有病理伤害的区域；c和d是根据对狗的实验导出的，可引起人的心室颤动的界限，其中，与c相对应的心室颤动的概率为0.5%；与d相对应的为50%。1.4.2 高频电流对人体的作用 由于电流的频率不同，对人体的伤害程度也不同。25Hz300Hz交流电对人体的伤害最严重，100
11、0Hz以上时，其伤害程度将明显减轻，但是高压高频电流也有电击致命的危险。男性摆脱电流与电流频率的关系如图3所示。图中与曲线1、2、3、4、5、6和7相对应的摆脱概率分别为99.5%、99%、75%、50%、25%、1%和0.5%。女性摆脱电流与频率的关系，只要将图3中摆脱电流降低约1/3即可。Y1901.gif图3 摆脱电流与频率的关系10000Hz高频交流电，最小感知电流，对于男性约为12mA，女性约为8mA；平均摆脱电流，对于男性约为75mA，女性约为50mA；可能引起心室颤动的电流，通电时间0.03s时约为1100mA，通电时间3s时约为500mA。 3冲击电流和静电电荷对人体的伤害 雷
12、电和静电都能产生冲击电流，冲击电流能引起强烈的肌肉收缩，给人以冲击的感觉，使人有冲击感觉的最小电流为数十毫安以上。10s100s的冲击电流其电流值接近100mA时，但也不一定引起心室颤动而使人毙命。静电电荷对人体的伤害与静电能量有关，亦即与带电体的电容和电压有关。如系电容器放电，当电容器的电容为740pF时，电压与电击程度的关系见表4。表4 静电电荷对人体的作用电压/kV能量/mJ电击程度电压/kV能量mJ电击程度125100.371.489.2537没有感觉稍有感觉刺 痛剧烈刺痛15202583.2148232轻微痉挛轻微痉挛中等痉挛通常认为，当人体电阻为1000时，冲击电流引起心室颤动的界
13、限为27Ms。当人体电阻为500时，引起心室颤动的冲击电流与时间的关系如图4所示。 1.5 伤害程度与人体状况的关系随着人体条件的不同，不同的人对电流的敏感程度，以及不同的人在遭受同样电流的电击时其危险程度都不完全相同。女性对电流较男性敏感，女性的感知电流和摆脱电流约比男性低1/3。小孩的摆脱电流较低，遭受电击时比成人危险。人体患有心脏病症时，受电击伤害比健壮人严重。2 安全电压的确定安全电压是制定安全措施的依据，安全电压决定于人体允许的电流和人体电阻。2.1 人体允许电流在摆脱电流范围内，人触电以后能自主摆脱带电体，解除触电危险。一般情况下，可以把摆脱电流看作是允许电流。在装有防止触电的速断
14、保护装置的场合，人体允许电流可按30mA考虑。在空中、水面等可能因电击造成严重二次事故的场合，人体允许电流应按不引起强烈痉挛的5mA考虑。应当说明，这里所指的人体允许电流，并不是人体长时间能够承受的电流。2.2 人体电阻通常所指的人体电阻，实际上并不是纯电阻。人体电阻主要由体内电阻、皮肤电阻和皮肤电容组成。而皮肤电容很小，可以忽略不计。体内电阻基本上不受外界因素的影响，其数值约为500。皮肤电阻随着条件的不同，可在很大范围内变化，使得人体电阻也在很大的范围内变化。皮肤表面0.050.2mm厚的角质层，其电阻可高达10k100k，但角质层不是一张完整的薄膜，而且很容易遭到破坏，故在计算人体电阻时
15、，不宜将角质层考虑在内。除去角质层，人体电阻一般不低于1000。不同条件下的人体电阻可按表5考虑。一般情况下，人体电阻可按10002000考虑。表5 不同条件下的人体电阻（）接触电压/V人 体 电 阻皮肤干燥sup/sup皮肤潮湿sup/sup皮肤湿润sup/sup皮肤浸入水中sup/sup107000350012006002550002500100050050400020008754401003000150077037522015001000650325 干燥场所的皮肤，电流途径为单手至双足。 潮湿场所的皮肤，电流途径为单手至双足。 有水蒸气等特别潮湿场所的皮肤，电流途径为双手至双足。 游泳
16、池或浴池中的情况，基本上为体内电阻。影响人体电阻的因素很多，诸如：2.2.1皮肤角质层的厚薄：凡是角质层薄的皮肤电阻小；角质层厚的皮肤电阻就较大。2.2.2 皮肤潮湿、多汗、有损伤、带有导电粉尘等，都会降低人体电阻。2.2.3 接触面积加大，接触压力增加，也会降低人体电阻。2.2.4通过的电流增大、通电的时间加长，会使人体增加发热出汗，从而也会降低人体的电阻。2.2.5 接触电压增高，会击穿人体的角质层，并增强机体电解，从而使人体电阻降低等。在考虑皮肤干、湿对人体电阻的影响下，人体电阻和接触电压的关系，如图5所示，图中，曲线a是人体电阻的上限，曲线c是人体电阻的下限，曲线b是人体电阻的平均值。
17、a和b之间相应于干燥的皮肤；b和c之间相应于潮湿的皮肤。Y2201.gif图5 人体电阻和接触电压的关系2.3 安全电压值我国安全电压值过去多采用36V和12V，83年我国已正式颁布GB380583安全电压标准。为有力贯彻执行这一标准，以下就有关内容作一介绍。2.3.1 安全电压的定义 为了防止触电事故而采用的由特定电源供电的电压系列。这个电压系列的上限值，在正常和故障情况下，任何两导体间或任一导体与地之间均不得超过交流（50Hz500Hz）有效值50V。（1）除采用独立电源外，安全电压的供电电源的输入电路与输出电路必须实行电路上的隔离。（2）工作在安全电压下的电路，必须与其它电气系统和任何无
18、关的可导电部分实行电气上的隔离。 2.3.2 安全电压的等级及选用举例（见表6）表6 安全电压的等级及选用举例安全电压（交流有效值）选 用 举 例额定值/V空载上限值/V4250在有触电危险的场所使用的手持式电动工具等3643在矿井、多导电粉尘等场所使用的行灯等2429可供某些人体可能偶然触及的带电体的设备选用1215682.3.3 几点说明 在这里对安全电压标准做几点说明：（1）该标准不适用于水下等特殊场所，也不适用于有带电部分能伸入人体的医疗设备。（2）当电气设备采用24V以上安全电压时，必须采取防直接接触带电体的保护措施，其电路必须与大地绝缘。（3）安全电压的选用及使用条件，由各主管部门
19、根据实际情况予以具体规定。（4）标准只规定交流电的安全电压，而直流电的安全电压待以后补充制订。由于改革和对外开放，不断引起国外先进设备，这里也简要介绍一下国际电工委员会有关安全电压的规定。国际电工委员会曾规定接触电压的限定值为50V和25V。该规定是以人体允许电流与人体电阻的乘积为依据的。50V一级大体相应于人体允许电流30mA、人体电阻1700的情况，即相应于危险环境的安全电压。25V一级大体相应于人体允许电流30mA、人体电阻650的情况，即相应于特殊环境的安全电压。此后，则又取消25V一级，并规定25V以下者不需要考虑其它防止电击的措施。此外，有的国家还规定有25V一级安全电压，这一级大体相应于人体允许电流5mA、人体电阻500的情况，即相应于大部浸入水中，且如果不能摆脱带电体或强烈痉挛即可招致致命的二次事故。