HYAD-01 安全用電實(shí)訓(xùn)裝置的安全電壓實(shí)訓(xùn)

時(shí)慧喆

（山東科技大學(xué)工程實(shí)訓(xùn)中心，山東青島 266590）

0 引言

安全電壓一般是指在人體不穿戴防護(hù)設(shè)備的情況下，短時(shí)間接觸，不致使人直接致死或致殘的電壓[1]。但關(guān)于安全電壓的概念并不統(tǒng)一，造成了人們對(duì)安全電壓概念上的誤解，以至于使人誤以為安全電壓的大小就是36 V，在實(shí)際使用安全電壓時(shí)出現(xiàn)各種錯(cuò)誤，導(dǎo)致引起用電設(shè)備故障，人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失等嚴(yán)重的后果[2]。因此，為了防止生產(chǎn)、生活中使用安全電壓的不規(guī)范行為，保證人員和財(cái)產(chǎn)安全，讓參與工程實(shí)訓(xùn)的本科學(xué)生掌握安全電壓的正確的概念和應(yīng)用是有益處的[3-5]。

1 實(shí)訓(xùn)設(shè)備

HYAD-01 安全用電技能實(shí)訓(xùn)裝置，由實(shí)訓(xùn)工作臺(tái)如和實(shí)訓(xùn)掛箱組成，實(shí)訓(xùn)掛箱可以裝在實(shí)訓(xùn)工作臺(tái)上，可以根據(jù)不同的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目選擇不同的實(shí)訓(xùn)掛箱來(lái)完成實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。本實(shí)訓(xùn)選用的功能單元如下。

（1）三相五線電源輸出單元。用于在實(shí)訓(xùn)中向用電回路的供電，可提供220 V，380 V 兩種電壓等級(jí)，使用前應(yīng)檢查急停旋鈕是否處在正常狀態(tài)；檢查保險(xiǎn)座中的保險(xiǎn)管是否有燒斷的情況，如果發(fā)現(xiàn)有保險(xiǎn)管燒斷的情況應(yīng)及時(shí)告知指導(dǎo)教師進(jìn)行更換。

（2）安全隔離變壓器單元。一次側(cè)繞組輸入220 V 電壓，二次側(cè)繞組可以輸出42 V，36 V，24 V，12 V 和6 V 等5 種國(guó)標(biāo)規(guī)定的安全電壓。

（3）模擬人體電阻單元。有兩個(gè)電阻，參數(shù)分別是500 Ω/50 W 和1000 Ω/50 W。

（4）萬(wàn)用表，連接導(dǎo)線若干。

2 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

（1）使用萬(wàn)用表分別測(cè)量安全變壓器二次側(cè)的5 個(gè)安全電壓輸出端（42 V，36 V，24 V，12 V 和6 V；0 V 為安全變壓器二次側(cè)電壓參考點(diǎn)），得到安全電壓的實(shí)際值，如圖1 所示。步驟：①將220 V 交流電從三相五線電源輸出單元上接出，U、V、W 三個(gè)相線端選其中一端連接到實(shí)訓(xùn)掛箱安全變壓器單元一次側(cè)L 端，N 端（零線端）連接到安全變壓器單元一次側(cè)N端；②閉合電源總開(kāi)關(guān)，按下啟動(dòng)按鈕，將安全變壓器一次側(cè)開(kāi)關(guān)閉合；③在二次側(cè)使用萬(wàn)用表測(cè)量并記錄安全變壓器輸出的5 個(gè)等級(jí)安全電壓的實(shí)際值。測(cè)量時(shí)，萬(wàn)用表黑色表筆接入變壓器二次側(cè)的公共端，紅色表筆測(cè)量接入需要測(cè)量的輸出端。

圖1 測(cè)量安全電壓的實(shí)際值

（2）連接回路（圖2），測(cè)量當(dāng)5 個(gè)等級(jí)（42 V，36 V，24 V，1 2 V 和6 V）的安全電壓分別加載到模擬人體電阻（500 Ω和1000 Ω）上時(shí)，流過(guò)人體電阻的電流值。以電壓42 V，電阻500 Ω 為例，步驟：①將220 V 交流電從三相五線電源輸出單元上接出，U、V、W 三個(gè)相線端選其中一端連接到實(shí)訓(xùn)掛箱一安全變壓器單元一次側(cè)L 端，N 線端連接到安全變壓器單元一次側(cè)N 端；②將安全電壓器二次側(cè)的42 V 端用導(dǎo)線與500 Ω 人體電阻的A 端連接起來(lái)，將B 端與萬(wàn)用表mA級(jí)電流端連接起來(lái)，將萬(wàn)用表COM 端與安全變壓器二次側(cè)公共端連接；③將萬(wàn)用表的擋位調(diào)至200 mA 交流電流擋位，閉合電源總開(kāi)關(guān)，按下啟動(dòng)按鈕，將安全變壓器一次側(cè)開(kāi)關(guān)閉合；觀測(cè)萬(wàn)用表上的電流值。

圖2 測(cè)量流過(guò)人體電阻的電流

3 安全電壓是否安全的影響因素

安全電壓是否“安全”還取決于人體電阻的大小，人體電阻的大小決定流過(guò)人體的電流大小，雖然決定觸電后果嚴(yán)重程度的直接影響因素是電流的強(qiáng)度。然而，在具體應(yīng)用時(shí)，依然把安全電壓的大小作為參數(shù)來(lái)考慮，當(dāng)人體電阻為一個(gè)定值時(shí)，安全電壓作用于人體時(shí)就可以得到一個(gè)與安全電壓值相對(duì)應(yīng)的電流值，這樣在進(jìn)行安全措施的制定時(shí)，用安全電壓作為標(biāo)準(zhǔn)比安全電流更實(shí)用。

3.1 可通過(guò)人體的“安全”電流

當(dāng)人遭遇觸電事故時(shí)，人可以主動(dòng)脫離帶電設(shè)備避的電流大小一般被當(dāng)作“安全”電流。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）制定的文件IECTC64 提供了電流對(duì)人體作用的曲線，當(dāng)人體接觸一定大小的電流超過(guò)一定的時(shí)間就會(huì)出現(xiàn)一些生理反應(yīng)，但這類生理反應(yīng)還不足以致命[6]。但只是針對(duì)短時(shí)間的觸電來(lái)說(shuō)。如果人長(zhǎng)時(shí)間接觸帶電設(shè)備，就可能因?yàn)槌霈F(xiàn)痙攣無(wú)法脫離帶電設(shè)備，就有可能出現(xiàn)危及生命的情況。

3.2 影響人體電阻大小的因素

人體電阻的并不是一個(gè)純電阻電路，它是由人體內(nèi)部電阻、皮膚電阻和皮膚電容組成的一個(gè)串并聯(lián)回路。所以人體電阻并不是一個(gè)確定的值，它受很多因素的影響：①皮膚表面干燥、完好時(shí)電阻大；如果皮膚表面潮濕、破損時(shí)電阻小。②帶電體與人體接觸面積越大電阻越小，帶電體與皮膚的接觸壓力越大人體電阻越小。③帶電體電壓越大，人體電阻越小。環(huán)境溫度、電源頻率等因素都會(huì)影響到人體電阻的大小。

由以上的兩個(gè)因素分析可知，安全電壓的確定是需要考慮多方面因素的，例如電源的獲取、電壓的限值、使用環(huán)境、方式、操作條件等

4 安全電壓的選用

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《安全電壓GB 3805—1983》的要求安全電壓的等級(jí)為42 V，36 V，24 V，12 V 和6 V[7]；其選用需要綜合設(shè)備的特點(diǎn)、環(huán)境情況、人員素質(zhì)、使用方法、線路情況等因素來(lái)決定。安全電壓的上限都不得超過(guò)交流有效值50 V。在生活、生產(chǎn)中安全電壓的選擇可按以下7 種情形。

（1）家用及類似用途電器、特別危險(xiǎn)環(huán)境中使用的手持工具應(yīng)采用42 V 及以下的安全電壓。

（2）在電擊危險(xiǎn)環(huán)境中使用的手持照明燈和局部照明燈應(yīng)采用36 V 或24 V 電壓；隧道、人防工程電源電壓、機(jī)床局部照明燈、礦井、多導(dǎo)電粉塵、潮濕場(chǎng)所的電氣設(shè)備的安全電壓可采用36 V。

（3）室外燈具距離地面低于3 m，屋內(nèi)燈具距地面低于2.4 m 時(shí)，應(yīng)采用36 V 安全電壓。

（4）在潮濕和易觸及帶電體場(chǎng)所，電源電壓不大于24 V。

（5）在金屬容器內(nèi)、特別潮濕處等危險(xiǎn)環(huán)境中使用的手持照明燈采用12 V 安全電壓。

（6）水下作業(yè)等場(chǎng)所應(yīng)采用6 V 安全電壓。

（7）醫(yī)用電氣的安全電壓值為24 V，但對(duì)于電極探入人體的醫(yī)療器械，必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于24 V。

5 安全電壓的電源要求

安全電壓必須由特定的電源供電[8]，通常采用安全隔離變壓器或有相同隔離能力的發(fā)電機(jī)、蓄電池等均可作為安全電壓的電壓源；更重要的是安全電壓側(cè)與高壓側(cè)應(yīng)有較強(qiáng)的絕緣水平，以防止高電壓竄入。

但很多單位使用安全電壓不規(guī)范，如將普通的變壓器或自耦調(diào)壓器作為安全電壓的電源，或者使用串聯(lián)電阻分壓的方式獲取安全電壓。在這兩種情況的接線中，可能把安全電壓側(cè)接地，造成觸電；普通變壓器與安全隔離變壓器的結(jié)構(gòu)也是不同的，可采用以下改進(jìn)措施。

（1）將一般降壓變壓器改為安全隔離變壓器，安全電壓側(cè)不能接地。

（2）未更換變壓器前，電路維持原狀，接地一端仍可接地，但安全電壓側(cè)的絕緣水平應(yīng)按原級(jí)電壓考慮，對(duì)絕緣要加強(qiáng)檢查。

（3）變壓器高壓側(cè)加裝漏電保護(hù)裝置。

6 總結(jié)

安全電壓是電氣安全技術(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，掌握安全電壓有關(guān)內(nèi)容，對(duì)保障生產(chǎn)、生活中的人身安全具有重要的意義。