了解接触电流的原理首先应该了解接触电流的定义,所谓接触电流是指在正常条件下或故障条件下接触一个或多个可触及件时流过人体的电流(接触电流原来包含在术语“泄漏电流”定义内).电流通过人体的效应是研究电击防护措施和安全标准的基本依据之一,国内外科研人员对此进行了长期的大量的实验研究工作,IEC479《电流通过人体的效应》是最具权威性的研究成果.为了更好地帮助读者理解并掌握接触电流测试方法,本文在此先介绍关于人体阻抗及电流对人体的影响的一些基本概念.
一、人体阻抗
电流通过人体的路径确定之后,触电的危险主要取决于电流的量值和持续时间.研究表明,人体阻抗即人体电流和接触电压之间呈非线性关系,且取决于实际电流通路、接触电压、通电时间、频率、皮肤潮湿度、接触表面积、压力和温度等诸多因素.人体阻抗由内阻抗和皮肤阻抗组成.
①人体内阻抗(Zi)
即与两个电极相接触的人体两个部分之间除去皮肤阻抗的阻抗.人体内阻抗存在较小的容性分量,大部分可认为是阻性的,与接触表面积关系不大.
② 皮肤阻抗(Zp)
是皮肤上的电极与皮下导电组织之间的阻抗.接触电压和电流频率是影响皮肤阻抗的重要因素.当交流接触电压小于50V时,皮肤阻抗值变化较大;当接触电压大于50V时,皮肤阻抗值大大降低.
由于皮肤容性分量的存在,皮肤阻抗随着频率的增加而降低.
③ 人体总阻抗(ZT)
--- 50/60Hz正弦交流时的ZT
人体总阻抗是人体内阻抗与皮肤阻抗的向量和,由阻性和容性分量组成.在接触电压为50V以下时,由于皮肤阻抗Zp的变化较大,使人体总阻抗具有很大变化.随着接触电压进一步增高,人体阻抗值将趋近于内阻抗Zi.
--- 20kHz及以下正弦交流时的ZT
由于皮肤电容的影响,人体总阻抗随着频率增加而下降.当频率大于5kHz时将接近人体内电阻Zi.
--- 直流电流时的阻抗(RT)
当接触电压为150V及以下时,由于皮肤的阻塞作用,人体直流总电阻RT比交流人体总阻抗要高.
④ 人体初始电阻值R0
人体初始电阻值R0是接触电压出现的瞬间,限制电流峰值的电阻.当电流通路为手到手或手到脚时,在大接触面积条件下,无论是交流50/60Hz,还是直流时,多数人的人体初始电阻为500Ω.
