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电气测量安全基本知识(2)

2009-12-02 09:04 作者:容祺电子 来源:未知 浏览: 字号:

摘要:一个产品上标有CE(Conformit Europenne),表示它符合由欧盟委员会所规定的在、安全、环境和消费者保护方面必须满足的要求,它们以导则的形式强制执行。存在着对很多产品产生影响的导则,欧盟以外国家的产品如果不符


一个产品上标有“CE”(Conformité Européenne),表示它符合由欧盟委员会所规定的在、安全、环境和消费者保护方面必须满足的要求,它们以“导则”的形式强制执行。存在着对很多产品产生影响的导则,欧盟以外国家的产品如果不符合适用的导则,就不能进口到欧盟内并在那里进行销售。符合某项导则可通过对符合某个相关技术标准(如适用于低压产品的 IEC 61010)加以证明来实现。允许厂商自行验证其产品符合标准,颁布自己的产品符合性声明,并在产品上标记“CE”。因此,CE 标记并不是进行独立测试的一种保证。


 

针对两个主要电气危险提供保护
 
瞬变 – 隐藏的危险
让我们来看一个最坏的情况:一位技术人员在没有采取必要安全防护措施的情况下,使用仪表对带电的三相电机控制电路进行测量。
下面是可能发生的情况:
1. 雷击在电力线路上引起了一个瞬变,该瞬变在仪表内的输入端子之间引起了一个电弧。预防这种事件的电路和部件刚刚出现故障或已缺失。它也许不是一块 CAT III 安全等级的仪表。所造成的结果是,两个测量端子通过仪表和测试线直接发生短路。
2. 在所产生的短路通路中会流过很高的故障电流(可能达到几千安培)。这种情况会在千分之几秒的时间内发生。当仪表内形成电弧时,一个压力很高的冲击波很引起一个很响的冲击,与枪击或汽车发动机逆火的声音非常相似。与此同时,在测试线末端处会出现明亮的蓝色弧光 – 故障电流使探头尖端发生过热,使其烧毁,并从接触点到探头之间引起电弧。
3. 人的自然反应是双手收回,以便与高热的电路中断接触。但是,随着技术人员的双手回收,就在电机端子与每个探头之间引发一个电弧。如果这两个电弧合并在一起而形成一个电弧,就会形成另外一个直接的相间短路,此时,短路直接发生于电机端子之间。
4. 此电弧的温度可达到接近 6000°C (10000°F) 的温度,比氧炔焰切割炬的温度还要高!随着电弧因短路电流的支持而不断增大,它会使周围的空气发生过热。随后会产生冲击性爆炸和等离子体火球。如果技术人员足够幸运,这种冲击性爆炸会将他击到一边,使其与电弧的附近移开;虽然会受伤,但保住了生命。在最坏的情况下,受害者会因电弧或等离子体爆炸的高热量而遭受致命的烧伤。
除使用具有适宜测量类别的万用表之外,任何对带电电力线路进行测量的人员还应采取穿上阻燃防护服、佩戴安全眼睛(最好是戴上安全防护面罩)和戴上绝缘手套等安全措施。


 

电弧爆炸电击
 

图 3 在电流表模式下误使用数字式万用表。

瞬变不是可能发生的短路和电弧爆炸的唯一原因。手持式万用表最常见的误用之一可引发一串相似事件的发生。
比如,一位技术人员正在对信号电路进行测量。测量步骤为选择电流功能,将导线插到 mA 或 A 输入插孔中,断开电路,然后进行一个串联测量。在一个串联电路中,电流总是相同的。电流回路的输入阻抗必须足够低,以使它不影响串联电路的电流。例如,福禄克仪表的 10 A 端子上的输入阻抗为 0.01W。而电压端子上的输入阻抗则高达 10 MW (10,000,000W)。
如果测试线被留在电流端子中,然后又意外地连接在电压源两端,则就会通过这个低输入阻抗而形成短路!选择旋钮是否已转到电压挡无关紧要;导线仍与一个低阻抗电路实际相连。*这就是必须通过熔断器来对电流端子进行保护的原因。这些熔断器是用户和潜在灾难之间存在的唯一屏障。
仅使用电流输入由高容量熔断器进行保护的万用表。决不要用不正确的熔断器来更换已烧坏的熔断器。请仅使用厂商所规定的高容量熔断器。这些熔断器具有一个额定电压,并具有为保证您的安全而设计的短路中断能力。
过载保护
熔断器可针对过电流提供保护。
电压/电阻端子的高输入阻抗能够确保不会产生过电流状态,因此无需使用熔断器。另一方面,需要采取过电压保护。这种保护由一个保护电路提供,该保护电路将高电压箝位到可接受的大小。另外,一个过热保护电路用于检测过电压状况,在这种状况被消除之前对仪表进行保护,然后自动返回到正常运行。最常见的好处是防止万用表在电阻模式下发生过载。通过这种方式,只要导线插在电压输入端子中,就为所有测量功能提供了带自动恢复的过载保护。

电击

虽然大多数人都知道遭受电击的危险,但很少人会意识到产生致命的电击其实只需要很小的电流和很低的电压。低至 30 mA 的电流也可能是致命的 (1 mA = 1/1000 A)。
让我们看一下电流流过一位“典型的”68 公斤(150 磅)体重的男性所产生的后果:
• 在电流大约为 10 mA 时,手臂会产生肌肉麻痹,以致于他无法松开拳头。
• 在电流大约为 30 mA 时,会发生呼吸麻痹。他的呼吸停止,结果常常是致命的。
• 在电流大约为 75 至 250 mA 时,电流通过身体超过 5 秒钟会造成心室颤动,并引起心脏肌肉的失调;心脏可能会失去正常机能。更高的电流会在短于 5 秒的时间内造成心室颤动。结果常常是致命的。
让我们来计算一下“危险”电压的阈值。皮肤下面手与手之间的身体电阻大约为 1000W。在 1000W 两端只需加上 30 V 电压就会产生 30 mA 的电流。幸运的是,皮肤的电阻要高的多。正是皮肤的电阻(尤其是死细胞外层的电阻)对身体起到保护作用。在潮湿条件下,或者如果存在伤口,皮肤的电阻就会急剧下降。在大约 600 V 时,皮肤的电阻不复存在。它被这种高电压所穿透。
对于万用表厂商和用户来说,目标是要不惜一切代价来防止意外接触带电电路。
请寻找:
• 具有双重绝缘的仪表和测试线。
• 带有凹入的输入插孔的仪表和带有隐藏式输入连接器的测试线。
• 带有手指护挡和防滑表面的测试线。
• 由优质、耐用的不导电材料制成的仪表和测试线。

安全地工作
 
保证安全是每个人的责任,但最终掌握在您自己的手中。
工具本身是不会保证您的安全的。只有将正确的工具与安全工作习惯相结合,才可提供最高程度安全保护。下面是对您的工作有所帮助的一些提示。
• 工作时尽可能将电路断电。采取适当的上锁/挂牌措施。如果不存在或未实施这些措施,就要假设电路是带电的。
• 针对带电电路,请使用保护用具:
– 使用绝缘工具。
– 佩戴安全眼镜或面罩。
– 佩戴绝缘手套,摘下手表或首饰。
– 站在一个绝缘垫上。
– 穿上阻燃防护服,而不是普通的工作服。
• 在对带电电路进行测量时:
– 首先连上接地夹,然后再连接火线。先断开火线,最后再断开接地线。
– 如果可能,将仪表挂起或放下。尝试避免将仪表拿在手中,以将暴露于瞬变的机会降到最低。
– 使用三点测试方法,尤其是在检查是否电路已不带电时。首先,测试一个已知带电电路。第二步,测试目标电路。第三步,再次测试带电电路。这样可验证在测量之前和之后仪表是否正常工作。
– 使用技术人员常使用的一个诀窍:将一只手放在衣袋内。这会减少形成一条经过您的前胸和心脏的闭合回路的机会。

使用安全眼镜和绝缘手套等防护用具。

在您的工作中运用类别

理解类别的捷径
下面是将类别概念应用于日常工作的一些快速方法:
• 一般的经验规则是:离电源越近,类别编号就越高,瞬变所产生的潜在危险也越大。
• 由此得出结论:在某个点处的短路电流越大,CAT 编号就越高。
• 这种情况的另外一种表述方法是:电源阻抗越大,CAT 编号越低。电源阻抗就是总的阻抗,包括测量点与电源之间的导线阻抗。这种阻抗可将瞬变衰减。
• 最后,如果您拥有 TVSS(瞬变电压浪涌抑制)设备的使用经验,您就会理解安装在配电盘处的 TVSS 设备必须比安装在计算机处 TVSS 设备具有更高的能量处理容量。根据 CAT 术语,在配电盘处安装 TVSS 是一种 CAT III 应用,而计算机是一个与插座相连的负载,因此属于 CAT II 装置。
您可以看到,类别的概念并不新奇。它只不过是对电气专业人员在日常工作中采用的相同常识性概念的一种延伸。
多个类别
有一种情况有时会使尝试将类别概念应用到实际工作中的人感到混乱。在一台设备内,经常存在一个以上的类别。例如,在办公设备中,从电源的 120 V/240 V 侧到插座属于类别 CAT II。另一方面,电子电路的类别为 CAT I。在楼宇控制系统(如照明控制盘)或可编程控制器等工业控制设备中,常会发现电子电路 (CAT I) 和电源电路 (CAT III) 之间的距离很近。
在这种情况下又怎么办呢?与所有现实情况一样,按照常识去做。在此情况下,就是要使用具有更高类别等级的仪表。实际上,指望人们总是经过类别定义的过程并不现实。较为现实且强烈建议去做的事情是选择一块电压等级符合可能要使用的最高类别的万用表。换言之,一切为了安全。
(责任编辑:仪器仪表热成像专家) 电气测量安全基本知识(2)

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