新能源汽车构造与检修
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2.1 触电对人体的危害

电能做功的多少与电流的大小、电压的高低、通电时间长短都有关系。加在用器上的电压越高,通过的电流越大,通电时间越长,电流做功越多。对任何可以形成电流回路的物质都会和电能进行能量的转换,所以说如果有电压施加于人体就会有相应的电流从人体中流过,造成不同程度的伤害。

2.1.1 电流对人体的危害

通过人体的电流越大,热的生理反应和病理反应越明显,引起心室颤动所需的时间越短,致命的危险性越大。按照人体呈现的状态,可以将人体通过的电流分为三个级别。

(1)感知电流:在一定概率下,通过人体引起人有任何感觉的最小电流(有效值),称为该概率下的感知电流,感知电流的最小值称为感知阈值。感知电流一般不会对人体构成伤害,但当电流增大时,感觉增强,反应加剧,可能导致坠落等二次事故。

(2)摆脱电流:当通过人体的电流超过感知电流时,肌肉收缩增加,刺痛感觉增强,感觉部位扩展。当电流增大到一定程度时,由于中枢神经反射和肌肉收缩、痉挛,触电人将不能自行摆脱带电体。在一定概率下,人触电后能自行摆脱带电体的最大电流,称为该概率下的摆脱电流(图2-1),摆脱电流的最小值,称为摆脱阈值。摆脱电流与人体生理特征、电极形状、电极尺寸等因素有关。对应于概率50%的摆脱电流,成年男子约为16mA,成年女子约为10.5mA;对应于概率99.5%的摆脱电流则分别为9mA和6mA。儿童的摆脱阈值较小。摆脱电流是人体可以忍受但一般尚不致造成不良后果的电流。电流超过摆脱电流以后,人会感到异常痛苦、恐慌和难以忍受,如时间过长则可能昏迷、窒息,甚至死亡。因此,可以认为摆脱电流是表明有较大危险的界限。

(3)室颤电流:通过人体引起心室发生纤维性颤动的最小电流称为室颤电流,室颤电流的最小值称为室颤阈值。室颤电流是短时间内使人致命的最小电流。室颤电流受电流持续时间、电流途径、电流种类、人体生理特征等因素的影响。当电流持续时间超过心脏搏动周期时,人的室颤电流约为50mA;当电流持续时间短于心脏搏动周期时,人的室颤电流约为数百毫安;当电流持续时间在0.1s以下时,如电击发生在心脏易损期,500mA以上的电流可引起心室颤动。

人体通过的电流越大,人体的生理反应越明显,破坏心脏所需的时间越短,致命危险越大。对于50mA以下的直流电通过人体时,可以自行摆脱,即安全电流。工频交流电流通过人体时,依通过人体电流的大小不同,人体呈现的状态也不同,大致将电流划分为感知电流、摆脱电流、致命电流。

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图2-1 摆脱电流

电流在人体内作用的时间越长,电击危险性越大:电击持续时间越长,人体电阻由于出汗、击穿、电解而下降,电击危险性越大;电流持续时间越长,体内积累外界电能越多,伤害程度增高,表现为室颤电流减小;电击持续时间越长,中枢神经反射越强烈,电击危险性越大。人体触电后的生理反应如图2-2所示。

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图2-2 人体触电后的生理反应

①无影响即使时间任意延长。

②0.5~2mA感觉到电,3~5mA,出现痛觉没有危险。

③肌肉痉挛,呼吸困难,心律失常,一般不会出现持续性器官损伤。

④心室颤动,心跳停止,呼吸停止。

每个人的身体条件不同,不同的人对同样电流的敏感程度和危害程度都不完全相同。人体触电时,如电压一定,则通过人体的电流由人体电阻值决定,人体电阻值越大,通过人体的电流越小,危险也就越小,反之越大。

人体等效电阻如表2-1所示,人体电阻包括体内电阻和皮肤电阻。体内电阻基本上不受外界影响,其数值一般不低于500Ω。皮肤电阻随条件不同而有很大的变化,使人体电阻也在很大范围内有所变化。干燥的皮肤有相当高的电阻,但是当皮肤潮湿时的电阻就会突然减小。一旦皮肤的电阻作用被破坏,则电流就会迅速通过血液和人体组织。一般人体电阻平均电阻值是1000~1500Ω。

2-1 人体等效电阻

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影响人体电阻的因素有很多,除了皮肤薄厚外,皮肤潮湿多汗,有损伤,带有导电性物质等均会降低人体电阻。另外,接触面积加大和接触压力增强也会降低人体电阻。通过人体电阻的电压增加,会击穿角质层,增加人体组织的电解作用,也会降低人体电阻。

此外,人体的健康程度与人的精神正常与否有关。一个健康的成人触电所引起的后果会轻一些,如果患病(心脏病、精神病、内分泌器官疾病)或者长期酗酒的人由于自身的抵抗能力较差,触电后果较之健康的人要更为严重,甚至会诱发原病。

2.1.2 触电的形式

触电的形式包括单相触电、两相触电和跨步电压触电三种。单相触电是指人体站在接地体上,当某一部位接触到电气装置带电体的任何一相形成回路所引起的触电。两相触电(线电压触电)是指人体的两处同时接触带电的任意两相电源形成回路所引起的触电。跨步电压触电是指高压输电线路一根导线发生了断线形成了接地,此时导线与大地构成回路,电流经过导线入地时,导线周围的地面形成了一个强大的电场,地面上不同点之间会形成电位差,即跨步电压。

2.1.3 触电对人体的伤害

触电对人体的伤害形式,一般可分为电击和电伤两种。

1.电击

电流直接通过人体的伤害称为电击。电流通过人体内部造成人体器官的损伤,破坏人体内细胞的正常工作,主要表现为生物学效应。电流通过人体,会引起麻感、针刺感、压迫感、打击感、痉挛、疼痛、呼吸困难、血压异常、昏迷、心律不齐、窒息、心室颤动等症状。心室颤动是小电流电击使人致命最多见和最危险的原因。发生心室颤动时,心脏每分钟颤动1000次以上,但幅值很小,而且没有规则,血液实际上已终止循环。发生心室颤动时的心电图如图2-3所示,心室颤动是在心电图上T波前半部发生的。

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图2-3 发生心室颤动时的心电图

当人体遭受电击时,如果有电流通过心脏,可能直接作用于心肌,引起心室颤动。如果没有电流通过心脏,亦可能经中枢神经系统反射作用于心肌,引起心室颤动。

由于电流的瞬间作用而发生心室颤动时,呼吸可能持续2~3min。在其丧失知觉前,有时还能叫喊几声,有的还能走几步,但是,由于其心脏已进入心室颤动状态,血液已终止循环,大脑和全身迅速缺氧,病情将急剧恶化,如不及时抢救,很快将导致死亡。

2.电伤

电流转换为其他形式的能量作用于人体的伤害称为电伤。电伤是由电流的热效应、化学效应、机械效应等对人造成的伤害。

(1)电灼伤:电灼伤是电流的热效应造成的伤害,分为电流灼伤和电弧烧伤两种情况。电流灼伤是人体与带电体接触,电流通过人体由电能转换成热能造成的伤害。电弧烧伤是由弧光放电造成的烧伤,分为直接电弧烧伤和间接电弧烧伤两种情况。直接电弧烧伤是带电体与人体之间发生电弧,有电流流过人体的烧伤;间接电弧烧伤是电弧发生在人体附近对人体的烧伤,包括熔化了的炽热金属溅出造成的烫伤。

(2)电烙印:人体与带电体接触的部位留下的永久性斑痕,斑痕处皮肤失去弹性,表皮坏死。

(3)皮肤金属化:由于电流的作用使熔化和蒸发了的金属微粒,渗入人体的皮肤,使皮肤坚硬和粗糙而呈现特殊的颜色。皮肤金属化多是在弧光放电时发生和形成的,在一般情况下,此种伤害是局部性的。

(4)机械性损伤:电流作用于人体,中枢神经反射和肌肉强烈收缩等作用导致的机体组织断裂、骨折等伤害。

(5)电光眼:当发生弧光放电时,由红外线、可见光、紫外线对眼睛的伤害,电光眼表现为角膜炎或结膜炎。