特低電壓(ExtraLowVoltage簡稱:ELV)是國際電工委員會(IEC)定義的。國家標準《特低電壓(ELV)限值》(GB/T3805-93代替《安全電壓》GB3805-83)等效采用了IEC1201《特低電壓(ELV)限值》。標準“規(guī)定了特低電壓的各種限值,用以指導正確選擇和應用與電擊防護有關的電壓限值。”
建筑施工現(xiàn)場作業(yè)條件往往非常惡劣,其配電系統(tǒng)很不規(guī)范,再加上電動機械本身的缺陷和操作人員缺乏應有的技能,使觸電事故在“建筑施工現(xiàn)場五大傷害”(其他四項為:高處墜落、物體打擊、機械傷害和坍塌)中排第二位,占建筑施工安全事故總數(shù)的16.6%。在特定場所沒有按照有關規(guī)范、標準要求采用特低電壓防護,是造成觸電事故的重要原因。
下面首先介紹觸電對人體的傷害,然后介紹施工現(xiàn)場特低電壓防護。
一、電流對人體的傷害
電對人的傷害是電流直接作用于人體的結(jié)果。當一定的電流通過人體時會破壞人的心肺和神經(jīng)系統(tǒng)的正常功能,使人的心室顫動、肢體痙攣、昏迷或窒息死亡。
建筑施工現(xiàn)場最常見的觸電事故是電擊傷害。人體遭受電擊后對人體造成的傷害程度取決于流經(jīng)人體的電流強度、持續(xù)時間、電流通過人體內(nèi)部途經(jīng)、電流頻率、人體狀況和觸電現(xiàn)場的條件等。流經(jīng)人體的50Hz交流電電流按照人的感覺程度如下表所示:
在特定時間內(nèi)通過人體的電流,對人體不構(gòu)成生命危險的電流值稱為安全電流。IEC電工出版物規(guī)定為30mA•s。我國建筑行業(yè)標準《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術規(guī)范》(JGJ46-2005)規(guī)定“開關箱內(nèi)的漏電保護器其額定漏電動作電流應不大于30mA,額定漏電動作時間應小于0.1S”,“使用于潮濕和有腐蝕介質(zhì)場所的漏電保護器應采用防濺型產(chǎn)品,其額定漏電動作電流應不大于15mA,額定漏電動作時間應小于0.1S”,同時《漏電保護器安裝和運行》GB13955-92也規(guī)定“用于直接接觸電擊防護時,應選用高靈敏度、快速動作型的漏電保護器。動作電流不超過30mA”。
二、特低電壓限值標準
GB/T3805-93標準不再使用“安全電壓”,強調(diào)“在選用電氣設施或電氣設備的涉及特低電壓的標稱值或額定值時,其值應小于本標準所規(guī)定的相應的限值,并需留有余量。”
在地面上一般環(huán)境下成年人人體的電阻為1000~2000Ω,發(fā)生意外時通過人體的電流按安全電流30mA計算,則相應的對人體器官不構(gòu)成傷害的電壓限值為:
GB/T3805-93給出了15~100Hz交流和直流的穩(wěn)態(tài)電壓限值,如在干燥環(huán)境狀況下,無故障時交流33V、直流70V;單故障時交流55V、直流140V,如下表所示:
15~100Hz交流及直流的特低電壓限值(V)表2
在潮濕環(huán)境下人體電阻大為降低,約為650Ω,則此時的電壓限值為:
上表中潮濕環(huán)境無故障正常狀態(tài)下交流16V、直流35V。
對于水下電焊或其他由于觸電會導致嚴重二次事故的環(huán)境,電流應按不引起人體痙攣的電流考慮:
此種情況下我國標準尚無明確規(guī)定。
三、建筑施工現(xiàn)場用電環(huán)境特點
由于施工現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境復雜、條件簡陋,在潮濕環(huán)境、線路絕緣層磨損、操作人員出汗和皮膚損傷等都會降低人體的阻抗,使通過觸電者身體中的電流大大高于擺脫電流,如潮濕環(huán)境下使用的36V行燈,當發(fā)生觸電事故時,流過觸電者身體的電流在55mA以上,足以使觸電者死亡。
施工現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境按觸電危險程度可分為三類:
1.一般場所:相對濕度≤75%、無導電粉塵場所、氣溫不高于30℃及有不導電地板(干燥木地板、塑料地板、瀝青地板等)場所等均屬于一般場所。
2.危險場所:相對濕度長期處于75%以上的潮濕場所、露天并且可能受雨雪影響的場所、氣溫高于30℃的炎熱場所、有導電粉塵場所、有導電泥土、混凝土或金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)架場所及施工中常處于水濕潤的場所等均屬于危險場所。
3.高度危險場所:狹窄場所,潮濕或有腐蝕介質(zhì)場所,相對濕度接近100%場所、蒸汽環(huán)境場所、有活性化學媒質(zhì)放出腐蝕性氣體或液體場所、具有兩個及以上危險特征(如導電地板和高溫、導電地板和有導電粉塵等)場所等均屬于高度危險場所。
四、《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術規(guī)范》(JGJ46-2005)安全特低電壓限值規(guī)定
《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術規(guī)范》(JGJ46-2005)規(guī)定了手持電動工具、現(xiàn)場照明的“安全特低電壓”要求,在應采用安全特低電壓防護的場所,不得用漏電保護器代替。
1.安全特低電壓電源:安全特低電壓必須是由安全特低電源供電的獨立的電源系統(tǒng),工作在特低電壓電路系統(tǒng)中的用電設備必須與其它電氣系統(tǒng)和任何無關的可導電部分實行電氣上的隔離。必須使用專門設計的變壓器,其輸入繞組與輸出繞組在電氣上至少由相當于雙重絕緣或加強絕緣的絕緣隔離開來。使用一次側(cè)由50V以上電壓的接零保護系統(tǒng)供電,二次側(cè)為50V及以下電壓的安全隔離變壓器時,二次側(cè)不得接地,并應將二次線路用絕緣管保護或采用橡皮護套軟線,而且另外采用超過24V的特低電壓時,必須采取防直接接觸帶電體的保護措施。
2.手持式電動工具:一般場所選用Ⅰ類或Ⅱ類手持式電動工具,其金屬外殼與PE線的連接點不得少于2處;在潮濕場所或金屬構(gòu)架上操作時,必須選用Ⅱ類或由安全特低電壓隔離變壓器供電的Ⅲ類工具,嚴禁使用Ⅰ類工具;狹窄場所(鍋爐、金屬容器、地溝和管道內(nèi)等)作業(yè)時,必須使用由安全特低電壓隔離變壓器的Ⅲ類工具,并連接PE線,操作過程中應有人在外面監(jiān)護。
3.照明器具:隧道、人防工程、高溫、有導電灰塵、比較潮濕或燈具離地面高度低于2.5m等場所的照明,電源電壓不應大于36V;潮濕和易觸及帶電體場所的照明,電源電壓不得大于24V;特別潮濕場所、導電良好的地面、鍋爐或金屬容器內(nèi)的照明,電源電壓不得大于12V;外電線路防護架,應設置36V的警示燈;行燈電壓不大于36V。
五、建筑施工現(xiàn)場安全特低電壓防護存在的問題
《特低電壓(ELV)限值》(GB/T3805-93)是一項基礎性標準,該標準中明確要求各專業(yè)標準化技術委員會在“可以達到一個合理的安全水平的情況下,可以規(guī)定適合本專業(yè)的特低電壓的限值”,并給出了特低電壓限值應考慮的諸因素。由于各行業(yè)對特低電壓的要求不盡相同,無法制定一個適合于各行業(yè)的特低電壓限值標準,而是給出了特低電壓限值的最低要求。
《建筑施工安全檢查標準》(JGJ59-99)的“施工用電檢查評分表”仍然引用GB3805-83的有關規(guī)定,其中第4項現(xiàn)場照明檢查內(nèi)容中,要求在潮濕環(huán)境下作業(yè)時使用36V以下“安全電壓”、手持行燈電壓36V,已經(jīng)超過表2中潮濕環(huán)境下不超過16V、干燥環(huán)境下不超過33V的規(guī)定,更不用說應留有余量了。再如第9.2.2條規(guī)定在潮濕和易觸及帶電體場所的照明電源電壓不得大于24V,同樣超過了表2潮濕環(huán)境下不超過16V的規(guī)定。還有《建設工程施工現(xiàn)場供用電安全規(guī)范》(GB50194-93)也有不符合《特低電壓(ELV)限值》標準的情況。
長期以來我國工程界習慣把由通過隔離變壓器所得到的不高于36V的工頻交流電電壓稱之為“安全電壓”,甚至中學物理教科書中,關于安全用電部分也講到“經(jīng)驗證明,只有不高于36V的電壓才是安全的”,這種缺乏科學依據(jù)的數(shù)據(jù)在我國已沿用了幾十年。其實“安全電壓”的定義并不科學,反而容易使人產(chǎn)生麻痹思想,“安全電壓”電死人的事故也時有發(fā)生。目前許多建筑施工安全培訓教材中也一直使用沿用(GB3805-83)《安全電壓》標準,而沒有按照《特低電壓(ELV)限值》(GB/T3805-93)及時修改相關內(nèi)容,所以多數(shù)專業(yè)技術人員對GB/T3805-93標準并不了解,甚至不知道《安全電壓》(GB3805-83)標準已經(jīng)作廢。
今后我國電工規(guī)范、標準將更多地等同或等效采用國際電工委員會(IEC)標準,這將有助于提高我國電工技術水平、保證用電安全,同時在與國際電工科技界開展技術交流、合作和高新技術的引進應用方面也將起到了積極的作用。