安全技術(shù)/機(jī)械安全電流對人體的危害1電流對人體的傷害電流通過人體時(shí)，對人體傷害的嚴(yán)重程度與通過人體的電流的大小、電流通過人體的持續(xù)時(shí)間、電流通過人體的途徑、電流的頻率以及人體狀況等多種因素有關(guān)。而且各種因素之間，有著十分密切的關(guān)系。1.1傷害程度與電流大小的關(guān)系電流通過人體，人體會(huì)有麻、痛等感覺，更嚴(yán)重者會(huì)引起顫抖、痙攣、心臟停止跳動(dòng)及至死亡。通過人體的電流越大，人體的生理反應(yīng)越明顯，人的感覺越強(qiáng)烈。對于工頻交流電，按照通過人體電流大小的不同，以及人體所呈現(xiàn)的不同狀態(tài)，可將電流劃分為以下三級：1.1.1感知電流感知電流是人能感覺到的最小電流。實(shí)驗(yàn)資料表明，對不同的人，感知電流也不相同：成年男性平均感知電流約為1.1mA；成年女性約為0.7mA。1.1.2擺脫電流擺脫電流是人觸電以后能自主擺脫電流的最大電流。實(shí)驗(yàn)資料表明，對于不同的人，擺脫電流也不相同：成年男性的平均擺脫電流約為16mA；成年女性約為10.5mA。成年男性的最小擺脫電流約為9mA；成年女性的最小擺脫電流約為6mA（最小擺脫電流是按0.5%的概率考慮的）。1.1.3致命電流致命電流是指在較短時(shí)間內(nèi)危及生命的最小電流。在電流不超過數(shù)百毫安的情況下，電擊致死的主要原因是電流引起心室顫動(dòng)或窒息造成的。因此，可以認(rèn)為引起心室顫動(dòng)的電流即是致命電流。心室顫動(dòng)電流與通過時(shí)間有關(guān)，如通電時(shí)間超過心臟搏動(dòng)周期時(shí)，心室顫動(dòng)電流僅數(shù)十毫安（一般認(rèn)為是50mA以上）。如通電時(shí)間小于心臟搏動(dòng)周期，但超過10ms，并發(fā)生在心臟搏動(dòng)周期的特定時(shí)刻（即易激期）時(shí)，心室顫動(dòng)電流在數(shù)百毫安以上。工頻電流經(jīng)由手一軀干一手的途徑，對人體產(chǎn)生作用時(shí)，成年男性的感覺情況，見表1。表1工頻電流對人體作用的實(shí)驗(yàn)資料（mA）感覺情況被試者百分?jǐn)?shù)5%50%95%手表面有感覺0.71.21.7手表面有麻痹似的連續(xù)針刺感1.02.03.0手關(guān)節(jié)有連續(xù)針刺感1.52.53.5手有輕度顫動(dòng)，關(guān)節(jié)有壓迫感2.03.24.4前肢部有強(qiáng)力壓迫的輕度痙攣2.54.05.5上肢部有輕度痙攣3.25.27.2手硬直有痙攣，但能伸開，巳感到有輕度疼痛4.26.28.2上肢部、手有劇烈痙攣，失去感覺，手的前表面有連續(xù)針刺感4.36.68.9手的肌肉直到肩部全面痙攣，但還可能擺脫帶電體7.011.015.0根據(jù)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)分析得出的資料，見表2。表2工頻電流對人體作用的分析資料電流范圍電流/mA通電時(shí)間人的生理反應(yīng)O0~0.5連續(xù)通電沒有感覺A₁0.5~5連續(xù)通電開始有感覺，手指手腕等處有痛感，沒有痙攣，可以擺脫帶電體A₂5~30數(shù)分鐘以內(nèi)痙攣，不能擺脫帶電體，呼吸困難，血壓升高，是可以忍受的極限A₃30~50數(shù)秒到數(shù)分心臟跳動(dòng)不規(guī)則，昏迷，血壓升高，強(qiáng)烈痙攣，時(shí)間過長即引起心室顫動(dòng)B₁50~數(shù)百低于心臟搏動(dòng)周期受強(qiáng)烈沖擊，但未發(fā)生心室顫動(dòng)超過心臟搏動(dòng)周期昏迷，心室顫動(dòng)，接觸部位留有電流通過的痕跡B₂超過數(shù)百低于心臟搏動(dòng)周期在心臟搏動(dòng)特定的部位觸電時(shí)，發(fā)生心室顫動(dòng)，昏迷，接觸部位留有電流通過的痕跡超過心臟搏動(dòng)周期心臟停止跳動(dòng)、昏迷，可能出現(xiàn)致命的電灼傷表中O是沒有感覺的范圍；A₁>A₂>A<sub>3</sub〉是一般不引起心室顫動(dòng)、不致產(chǎn)生嚴(yán)重后果的范圍；B₁、B₂是容易產(chǎn)生嚴(yán)重后果的范圍。因?yàn)樾氖翌潉?dòng)電流是致命電流，不允許在人體上作這樣大的電流實(shí)驗(yàn)，故表2中的資料是根據(jù)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)綜合分析而得出的。有人認(rèn)為，不能用簡單的數(shù)學(xué)分析確定人的心室顫動(dòng)電流，而必須考慮心臟搏動(dòng)周期的影響，即通電時(shí)間長短的影響。因此，國際電工委員會(huì)（IEC）建議按圖1確定電流對人體的作用。圖中，a以左的I區(qū)是沒有感覺的區(qū)域，a是有感覺的起點(diǎn)；a和b之間的H區(qū)是開始有感覺，但一般是沒有病理傷害的區(qū)域；b和c之間的皿區(qū)是有感覺，但一般不會(huì)引起心室顫動(dòng)的區(qū)域；c和d之間的IV區(qū)是可能引起心室顫動(dòng)的危險(xiǎn)區(qū)域（可能性上升到50%）；d以右的V區(qū)是心室顫動(dòng)危險(xiǎn)性較大的區(qū)域（可能性超過50%）。圖1比較明確地表示出心室顫動(dòng)電流的界限，為設(shè)計(jì)和鑒定防止觸電的安全裝置提供了比較方便的依據(jù)。@Y1601.gif圖1電流對人體的作用1.2傷害程度與通電時(shí)間的關(guān)系通電時(shí)間越長，越容易引起心室顫動(dòng)，電擊危險(xiǎn)性也越大。其原因是：1.2.1通電時(shí)間越長，能量的積累增加，引起心室顫動(dòng)的電流減小。當(dāng)通電時(shí)間在0.01s~5s范圍內(nèi)時(shí)，心室顫動(dòng)電流和通電時(shí)間的關(guān)系可用下式表達(dá)，即式中I--引起心室顫動(dòng)的電流（mA）；t--通電時(shí)間（s）。心室顫動(dòng)電流與時(shí)間的關(guān)系亦可用下式表達(dá)，即當(dāng)t>1s時(shí)，I=50mA；當(dāng)t<1s時(shí)，I=50mA/t。1.2.2通電時(shí)間短促時(shí)，只在心臟搏動(dòng)的特定時(shí)刻才可能引起心室顫動(dòng)。因此，通電時(shí)間越長，與該時(shí)刻重合的可能性越大，亦即電擊的危險(xiǎn)性也越大。1.2.3通電時(shí)間越長，人體電阻因出汗等原因而降低，導(dǎo)致通過人體的電流進(jìn)一步增加，電擊危險(xiǎn)性亦隨之增加。1.3傷害程度與電流途徑的關(guān)系1.3.1電流通過心臟會(huì)引起心室顫動(dòng)，促進(jìn)心臟停止跳動(dòng)，中斷血液循環(huán)，導(dǎo)致死亡。1.3.2電流通過中樞神經(jīng)或有關(guān)部位，會(huì)引起中樞神經(jīng)嚴(yán)重失調(diào)而導(dǎo)致死亡。1.3.3電流通過脊髓，可導(dǎo)致半截肢體癱瘓。1.3.4從左手到胸部，電流途經(jīng)心臟而且途徑也最短，是最危險(xiǎn)的電流途徑；從手到手，電流也途經(jīng)心臟，因此也是很危險(xiǎn)的電流途徑；從腳到腳的電流是危險(xiǎn)性較小的電流途徑，但可能因痙攣而摔倒，導(dǎo)致電流通過全身或摔傷、墜落等二次事故。1.4傷害程度與電流種類的關(guān)系以上介紹的是工頻電流對人體的傷害作用。直流電流、高頻電流、沖擊電流和靜電電荷對人體的傷害程度，一般較工頻電流為輕。以下著重介紹此四種電流對人體傷害的情況。1.4.1直流電流對人體的作用直流電的最小感知電流：男性約為5.2mA，女性約為3.5mA；平均擺脫電流：男性約為76mA，女性約為51mA；可能引起心室顫動(dòng)的電流：通電時(shí)間0.03s時(shí)約為1300mA，通電時(shí)間3s時(shí)約為500mA。表3是直流電流沿手-軀干-手的途徑通過人體（成年男性）的實(shí)驗(yàn)資料。表3直流電流對人體作用的實(shí)驗(yàn)資料（mA）感覺情況被試者百分?jǐn)?shù)5%50%95%手表面及手指尖銷有連續(xù)針刺感678手表面發(fā)熱，有劇烈連續(xù)針刺感，手關(guān)節(jié)有輕度壓迫感101215手關(guān)節(jié)及手表面有針刺似的強(qiáng)烈壓迫感182125前肢部有連續(xù)針刺感，手關(guān)節(jié)有壓痛，手有刺痛，強(qiáng)烈的灼熱感252730手關(guān)節(jié)有強(qiáng)烈壓痛，直到肩部有連續(xù)針刺感303235手關(guān)節(jié)有強(qiáng)烈壓痛，手上似針刺般疼痛303540圖2直流電流對人體作用區(qū)域劃分圖考慮到電流通過時(shí)間的長短對人體所產(chǎn)生的影響，建議按圖2確定直流電流對人體的危害作用。圖中，a以左的I區(qū)是沒有感覺的區(qū)域；a和b之間的H區(qū)是開始有感覺，但一般沒有病理傷害的區(qū)域；c和d是根據(jù)對狗的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)出的，可引起人的心室顫動(dòng)的界限，其中，與c相對應(yīng)的心室顫動(dòng)的概率為0.5%；與d相對應(yīng)的為50%。1.4.2高頻電流對人體的作用由于電流的頻率不同，對人體的傷害程度也不同°25Hz~300Hz交流電對人體的傷害最嚴(yán)重，1000Hz以上時(shí)，其傷害程度將明顯減輕，但是高壓高頻電流也有電擊致命的危險(xiǎn)。男性擺脫電流與電流頻率的關(guān)系如圖3所示。圖中與曲線1、2、3、4、5、6和7相對應(yīng)的擺脫概率分別為99.5%、99%、75%、50%、25%、1%和0.5%。女性擺脫電流與頻率的關(guān)系，只要將圖3中擺脫電流降低約1/3即可。@Y1901.gif圖3擺脫電流與頻率的關(guān)系10000Hz高頻交流電，最小感知電流，對于男性約為12mA,女性約為8mA；平均擺脫電流，對于男性約為75mA，女性約為50mA；可能引起心室顫動(dòng)的電流，通電時(shí)間0.03s時(shí)約為1100mA，通電時(shí)間3s時(shí)約為500mA。3.沖擊電流和靜電電荷對人體的傷害雷電和靜電都能產(chǎn)生沖擊電流，沖擊電流能引起強(qiáng)烈的肌肉收縮，給人以沖擊的感覺，使人有沖擊感覺的最小電流為數(shù)十毫安以上。103~100ps的沖擊電流其電流值接近100mA時(shí)，但也不一定引起心室顫動(dòng)而使人斃命。靜電電荷對人體的傷害與靜電能量有關(guān)，亦即與帶電體的電容和電壓有關(guān)。如系電容器放電，當(dāng)電容器的電容為740pF時(shí)，電壓與電擊程度的關(guān)系見表4。表4靜電電荷對人體的作用電壓/kV能量/mJ電擊程度電壓/kV能量mJ電擊程度10.37沒有感覺1583.2輕微痙攣21.48稍有感覺20148輕微痙攣59.25刺痛25232中等痙攣1037劇烈刺痛通常認(rèn)為，當(dāng)人體電阻為1000Q時(shí)，沖擊電流引起心室顫動(dòng)的界限為27M-So當(dāng)人體電阻為500Q時(shí)，引起心室顫動(dòng)的沖擊電流與時(shí)間的關(guān)系如圖4所示。1.5傷害程度與人體狀況的關(guān)系隨著人體條件的不同，不同的人對電流的敏感程度，以及不同的人在遭受同樣電流的電擊時(shí)其危險(xiǎn)程度都不完全相同。女性對電流較男性敏感，女性的感知電流和擺脫電流約比男性低1/3o小孩的擺脫電流較低，遭受電擊時(shí)比成人危險(xiǎn)。人體患有心臟病癥時(shí)，受電擊傷害比健壯人嚴(yán)重。2安全電壓的確定安全電壓是制定安全措施的依據(jù)，安全電壓決定于人體允許的電流和人體電阻。2.1人體允許電流在擺脫電流范圍內(nèi)，人觸電以后能自主擺脫帶電體，解除觸電危險(xiǎn)。一般情況下，可以把擺脫電流看作是允許電流。在裝有防止觸電的速斷保護(hù)裝置的場合，人體允許電流可按30mA考慮。在空中、水面等可能因電擊造成嚴(yán)重二次事故的場合，人體允許電流應(yīng)按不引起強(qiáng)烈痙攣的5mA考慮。應(yīng)當(dāng)說明，這里所指的人體允許電流，并不是人體長時(shí)間能夠承受的電流。2.2人體電阻通常所指的人體電阻，實(shí)際上并不是純電阻。人體電阻主要由體內(nèi)電阻、皮膚電阻和皮膚電容組成。而皮膚電容很小，可以忽略不計(jì)。體內(nèi)電阻基本上不受外界因素的影響，其數(shù)值約為500Qo皮膚電阻隨著條件的不同，可在很大范圍內(nèi)變化，使得人體電阻也在很大的范圍內(nèi)變化。皮膚表面0.05~0.2mm厚的角質(zhì)層，其電阻可高達(dá)10kQ~100kQ，但角質(zhì)層不是一張完整的薄膜，而且很容易遭到破壞，故在計(jì)算人體電阻時(shí)，不宜將角質(zhì)層考慮在內(nèi)。除去角質(zhì)層，人體電阻一般不低于1000Qo不同條件下的人體電阻可按表5考慮。一般情況下，人體電阻可按1000Q~2000Q考慮。表5不同條件下的人體電阻（Q）接觸電壓/V人體電阻皮膚干燥<sup>①V/sup〉皮膚潮濕^②皮膚濕潤³皮膚浸入水中³107000350012006002550002500100050050400020008754401003000150077037522015001000650325干燥場所的皮膚，電流途徑為單手至雙足。潮濕場所的皮膚，電流途徑為單手至雙足。有水蒸氣等特別潮濕場所的皮膚，電流途徑為雙手至雙足。游泳池或浴池中的情況，基本上為體內(nèi)電阻。影響人體電阻的因素很多，諸如：2.2.1皮膚角質(zhì)層的厚薄：凡是角質(zhì)層薄的皮膚電阻??；角質(zhì)層厚的皮膚電阻就較大。2.2.2皮膚潮濕、多汗、有損傷、帶有導(dǎo)電粉塵等，都會(huì)降低人體電阻。2.2.3接觸面積加大，接觸壓力增加，也會(huì)降低人體電阻。2.2.4通過的電流增大、通電的時(shí)間加長，會(huì)使人體增加發(fā)熱出汗，從而也會(huì)降低人體的電阻。2.2.5接觸電壓增高，會(huì)擊穿人體的角質(zhì)層，并增強(qiáng)機(jī)體電解，從而使人體電阻降低等。在考慮皮膚干、濕對人體電阻的影響下，人體電阻和接觸電壓的關(guān)系，如圖5所示，圖中，曲線a是人體電阻的上限，曲線c是人體電阻的下限，曲線b是人體電阻的平均值。a和b之間相應(yīng)于干燥的皮膚；b和c之間相應(yīng)于潮濕的皮膚。@Y2201.gif圖5人體電阻和接觸電壓的關(guān)系2.3安全電壓值我國安全電壓值過去多采用36V和12V，83年我國巳正式頒布GB3805-83《安全電壓標(biāo)準(zhǔn)》。為有力貫徹執(zhí)行這一《標(biāo)準(zhǔn)》，以下就有關(guān)內(nèi)容作一介紹。2.3.1安全電壓的定義為了防止觸電事故而采用的由特定電源供電的電壓系列。這個(gè)電壓系列的上限值，在正常和故障情況下，任何兩導(dǎo)體間或任一導(dǎo)體與地之間均不得超過交流（50Hz~500Hz）有效值50V。（1） 除采用獨(dú)立電源外，安全電壓的供電電源的輸入電路與輸出電路必須實(shí)行電路上的隔離。（2） 工作在安全電壓下的電路，必須與其它電氣系統(tǒng)和任何無關(guān)的可導(dǎo)電部分實(shí)行電氣上的隔離。2.3.2安全電壓的等級及選用舉例（見表6）表6安全電壓的等級及選用舉例安全電壓（交流有效值）選用舉例額定值/V空載上限值/V4250在有觸電危險(xiǎn)的場所使用的手持式電動(dòng)工具等3643在礦井、多導(dǎo)電粉塵等場所使用的行燈等2429可供某些人體可能偶然觸及的帶電體的設(shè)備選用1215682.3.3幾點(diǎn)說明在這里對《安全電壓標(biāo)準(zhǔn)》做幾點(diǎn)說明：（1） 該《標(biāo)準(zhǔn)》不適用于水下等特殊場所，也不適用于有帶電部分能伸入人體的醫(yī)療設(shè)備。（2） 當(dāng)電氣設(shè)備采用24V以上安全電壓時(shí)，必須采取防直接接觸帶電體的保護(hù)措施，其電路必須與大地絕緣。（3） 安全電壓的選用及使用條件，由各主管部門根據(jù)實(shí)際情況予以具體規(guī)定。（4） 《標(biāo)準(zhǔn)》只規(guī)定交流電的安全電壓，而直流電的安全電壓待以后補(bǔ)充制訂。由于改革和對外開放，不斷引起國外先進(jìn)設(shè)備，這里也簡要介紹一下國際電工