HYAD-01 安全用电实训装置的安全电压实训

时慧喆

（山东科技大学工程实训中心，山东青岛 266590）

0 引言

安全电压一般是指在人体不穿戴防护设备的情况下，短时间接触，不致使人直接致死或致残的电压[1]。但关于安全电压的概念并不统一，造成了人们对安全电压概念上的误解，以至于使人误以为安全电压的大小就是36 V，在实际使用安全电压时出现各种错误，导致引起用电设备故障，人员伤亡及财产损失等严重的后果[2]。因此，为了防止生产、生活中使用安全电压的不规范行为，保证人员和财产安全，让参与工程实训的本科学生掌握安全电压的正确的概念和应用是有益处的[3-5]。

1 实训设备

HYAD-01 安全用电技能实训装置，由实训工作台如和实训挂箱组成，实训挂箱可以装在实训工作台上，可以根据不同的实训项目选择不同的实训挂箱来完成实训内容。本实训选用的功能单元如下。

（1）三相五线电源输出单元。用于在实训中向用电回路的供电，可提供220 V，380 V 两种电压等级，使用前应检查急停旋钮是否处在正常状态；检查保险座中的保险管是否有烧断的情况，如果发现有保险管烧断的情况应及时告知指导教师进行更换。

（2）安全隔离变压器单元。一次侧绕组输入220 V 电压，二次侧绕组可以输出42 V，36 V，24 V，12 V 和6 V 等5 种国标规定的安全电压。

（3）模拟人体电阻单元。有两个电阻，参数分别是500 Ω/50 W 和1000 Ω/50 W。

（4）万用表，连接导线若干。

2 实训内容

（1）使用万用表分别测量安全变压器二次侧的5 个安全电压输出端（42 V，36 V，24 V，12 V 和6 V；0 V 为安全变压器二次侧电压参考点），得到安全电压的实际值，如图1 所示。步骤：①将220 V 交流电从三相五线电源输出单元上接出，U、V、W 三个相线端选其中一端连接到实训挂箱安全变压器单元一次侧L 端，N 端（零线端）连接到安全变压器单元一次侧N端；②闭合电源总开关，按下启动按钮，将安全变压器一次侧开关闭合；③在二次侧使用万用表测量并记录安全变压器输出的5 个等级安全电压的实际值。测量时，万用表黑色表笔接入变压器二次侧的公共端，红色表笔测量接入需要测量的输出端。

图1 测量安全电压的实际值

（2）连接回路（图2），测量当5 个等级（42 V，36 V，24 V，1 2 V 和6 V）的安全电压分别加载到模拟人体电阻（500 Ω和1000 Ω）上时，流过人体电阻的电流值。以电压42 V，电阻500 Ω 为例，步骤：①将220 V 交流电从三相五线电源输出单元上接出，U、V、W 三个相线端选其中一端连接到实训挂箱一安全变压器单元一次侧L 端，N 线端连接到安全变压器单元一次侧N 端；②将安全电压器二次侧的42 V 端用导线与500 Ω 人体电阻的A 端连接起来，将B 端与万用表mA级电流端连接起来，将万用表COM 端与安全变压器二次侧公共端连接；③将万用表的挡位调至200 mA 交流电流挡位，闭合电源总开关，按下启动按钮，将安全变压器一次侧开关闭合；观测万用表上的电流值。

图2 测量流过人体电阻的电流

3 安全电压是否安全的影响因素

安全电压是否“安全”还取决于人体电阻的大小，人体电阻的大小决定流过人体的电流大小，虽然决定触电后果严重程度的直接影响因素是电流的强度。然而，在具体应用时，依然把安全电压的大小作为参数来考虑，当人体电阻为一个定值时，安全电压作用于人体时就可以得到一个与安全电压值相对应的电流值，这样在进行安全措施的制定时，用安全电压作为标准比安全电流更实用。

3.1 可通过人体的“安全”电流

当人遭遇触电事故时，人可以主动脱离带电设备避的电流大小一般被当作“安全”电流。国际电工委员会（IEC）制定的文件IECTC64 提供了电流对人体作用的曲线，当人体接触一定大小的电流超过一定的时间就会出现一些生理反应，但这类生理反应还不足以致命[6]。但只是针对短时间的触电来说。如果人长时间接触带电设备，就可能因为出现痉挛无法脱离带电设备，就有可能出现危及生命的情况。

3.2 影响人体电阻大小的因素

人体电阻的并不是一个纯电阻电路，它是由人体内部电阻、皮肤电阻和皮肤电容组成的一个串并联回路。所以人体电阻并不是一个确定的值，它受很多因素的影响：①皮肤表面干燥、完好时电阻大；如果皮肤表面潮湿、破损时电阻小。②带电体与人体接触面积越大电阻越小，带电体与皮肤的接触压力越大人体电阻越小。③带电体电压越大，人体电阻越小。环境温度、电源频率等因素都会影响到人体电阻的大小。

由以上的两个因素分析可知，安全电压的确定是需要考虑多方面因素的，例如电源的获取、电压的限值、使用环境、方式、操作条件等

4 安全电压的选用

根据国家标准《安全电压GB 3805—1983》的要求安全电压的等级为42 V，36 V，24 V，12 V 和6 V[7]；其选用需要综合设备的特点、环境情况、人员素质、使用方法、线路情况等因素来决定。安全电压的上限都不得超过交流有效值50 V。在生活、生产中安全电压的选择可按以下7 种情形。

（1）家用及类似用途电器、特别危险环境中使用的手持工具应采用42 V 及以下的安全电压。

（2）在电击危险环境中使用的手持照明灯和局部照明灯应采用36 V 或24 V 电压；隧道、人防工程电源电压、机床局部照明灯、矿井、多导电粉尘、潮湿场所的电气设备的安全电压可采用36 V。

（3）室外灯具距离地面低于3 m，屋内灯具距地面低于2.4 m 时，应采用36 V 安全电压。

（4）在潮湿和易触及带电体场所，电源电压不大于24 V。

（5）在金属容器内、特别潮湿处等危险环境中使用的手持照明灯采用12 V 安全电压。

（6）水下作业等场所应采用6 V 安全电压。

（7）医用电气的安全电压值为24 V，但对于电极探入人体的医疗器械，必须远远小于24 V。

5 安全电压的电源要求

安全电压必须由特定的电源供电[8]，通常采用安全隔离变压器或有相同隔离能力的发电机、蓄电池等均可作为安全电压的电压源；更重要的是安全电压侧与高压侧应有较强的绝缘水平，以防止高电压窜入。

但很多单位使用安全电压不规范，如将普通的变压器或自耦调压器作为安全电压的电源，或者使用串联电阻分压的方式获取安全电压。在这两种情况的接线中，可能把安全电压侧接地，造成触电；普通变压器与安全隔离变压器的结构也是不同的，可采用以下改进措施。

（1）将一般降压变压器改为安全隔离变压器，安全电压侧不能接地。

（2）未更换变压器前，电路维持原状，接地一端仍可接地，但安全电压侧的绝缘水平应按原级电压考虑，对绝缘要加强检查。

（3）变压器高压侧加装漏电保护装置。

6 总结

安全电压是电气安全技术领域非常重要的内容，是保证安全使用电气设备，确保人身安全的重要措施，掌握安全电压有关内容，对保障生产、生活中的人身安全具有重要的意义。