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摘要：以安全电流、安全电压为起点，以规程为依据，以提高安全知识和安全意识为目的，简述了安全电流、安全电压及接触电压与接触电动势、跨步电压与跨步电动势的有关概念，并提出交流电气装置的接地标准中有待商榷的问题。
关键词：安全电流；安全电压；接触电压；跨步电压
作者简介：胡孔忠（1955-），男，安徽安庆人，安徽电气工程职业技术学院自动化及信息工程系，讲师；李淼（1967-），女，安徽宿州人，安徽电气工程职业技术学院自动化及信息工程系，副教授。（安徽 合肥 230051）
中图分类号：TM08 文献标志码：A 文章编号：1007-0079（2011）09-0130-02
在电力行业标准《交流电气装置的接地》（DL/T-621-1997）中，将大、小电流接地系统的跨步电动势表达式、（为人脚站立处地表的土壤电阻率）分别说成是跨步电压表达式；将大、小电流接地系统的接触电动势表达式、分别说成是接触电压表达式。在笔者多年培训工作所接触现场人员中，有相当一部分人员对有关安全电流、安全电压的概念一知半解，不知其具体的外延和内涵。而安全电流、安全电压、接触电压与跨步电压之间又有内在的必然联系，具有一定的关联性，接触电压与跨步电压是以安全电流和安全电压为依据，所以本文拟从安全电流和安全电压入手，就该标准中的接触电压与跨步电压两个值得商榷的表达式提出自己的一点看法。
一、安全电流
所谓安全电流，就是不危及人身安全的最大电流。由于触电的特定条件和场合不同，触电后的危险程度也不同，因此确定安全电流的原则和安全电流的大小也就各不相同，为此笔者将从以下三种情况对安全电流允许值进行讨论。
1.触电电源能自动消除时的安全电流
1946年，美国的C.F.Dalziel提出以能量为允许限度的电击时间与心室颤动电流间的关系式：，即：
（1）
式中I0为人体可能发生心室颤动的最小电流；t为电击的持续时间。
式（1）是在人体平均体重为70kg、心室颤动的概率为0.5%、工频电击时间为0.03～3s的条件下推算出来的。我国过去的有关标准就是以此为依据，但考虑到人体平均体重不足70kg的现实，所以目前使用的是C.F.Dalziel后期提出的，以50kg作为典型触电者惯用体重，电击时间与心室颤动电流间的关系式：，即
（2）
2.触电电源不能消除，但无二次伤害时的安全电流
鉴于这种情况，德国的凯普恩从另一个角度提出触电的安全界限用50mA·s表示。但当触电电流小于50mA时，无论时间多长都是安全的。为了保险起见，IEC（国际电工委员会）和我国采用30mA（50Hz）作为安全电流允许值。这就是末级剩余电流动作保护器大都采用额定动作电流为30mA的由来。
3.触电电源不能消除，且有二次伤害可能时的安全电流
当触电电源不能消除，有二次伤害可能时，触电者在无外界的帮助下，要能自主摆脱电源，这就要求以摆脱电流10mA（IEC规定的摆脱电流取值）为安全电流允许值。
二、安全电压
所谓安全电压，就是不危及人身安全的最高电压。
根据上述三种情况的安全电流值，就有下述三种安全电压值与之相对应。
1.触电电源能自动消除时的安全电压
安全电压的允许值（3）
式中Rb是人体电阻。
2.触电电源不能消除，但无二次伤害时的安全电压
当人体电阻Rb最小值取1700Ω（按一般环境考虑）时，则
安全电压的允许值（4）
根据上式，IEC和我国规定工频交流的安全电压允许值为50V（一般环境）。也就是说各个国家和地区根据使用状况的不同，可以确定具体的安全电压值，但是均不能超过50V的上限。通常所说的50V以下为安全电压，就是属于触电电源不能消除，但无二次伤害这种情况。
3.触电电源不能消除，且有二次伤害可能时的安全电压
安全电压的允许值（5）
综合以上三种情况，再考虑环境的不同，人体电阻Rb的不同，如在游泳池或浴池中，人体的电阻降至700Ω左右，这样安全电压约为7V。所以各国根据具体情况制定不同的安全电压系列，诸如我国的工频交流安全电压系列：6V、12V、24V、36V、42V。
三、接触电动势与接触电压
1.接触电动势与接触电压
接触电动势Etou与接触电压Utou完全不同。接触电动势是指接地短路（故障）电流流过接地装置，无人时地面某点和接地极（或地网）之间的电位差。而接触电压是接地短路（故障）电流流过接地装置时，地面上人体（离设备水平距离为0.8m，地面的垂直距离1.8m）触及设备外壳、架构或墙壁离处，人体两点间的电位差（见图1）。
接触电压等效电路如图2所示，因是两脚站立，则站立处的电阻为R0/2（两个R0并联）。由图2可以推导出接触电压（R0为脚与土壤之间的接触电阻），根据有关计算，将代入可得接触电压与接触电动势的关系式为：
（6）
2.大接地系统接触电动势的允许值
在大接地系统中，发生接地故障时，保护动作切断电源。所以在大接地系统发生触电，属于触电后触电电源能自动消除的，取接触电压Utou为安全电压允许值、人体电阻Rb=1500Ω，代入（6）式可得接触电动势的允许值为：
（7）
3.小接地系统接触电动势允许值
在小接地系统中，发生接地故障时，并不切断电源，只发出报警信号。所以若在小接地系统发生触电时，是属于触电后触电电源不能自动消除的。取接触电压Utou为安全电压允许值Use=50V、人体电阻Rb=1500Ω，代入（6）式可得跨步电动势的允许值为：
（8）
四、跨步电动势和跨步电压
1.跨步电动势与跨步电压
跨步电动势ES与跨步电压US也完全不同。跨步电动势是接地短路（故障）电流流过接地装置，无人时地面两点之间的电位差；而跨步电压是接地短路（故障）电流流过接地装置时，人的两脚间（取地面上水平距离0.8m）的电位差，如图3所示。
跨步电压等效电路如图4所示，由图4可以推导出跨步电压，将代入可得跨步电压与跨步电动势的关系式为：
（9）
2.大接地系统跨步电动势的允许值
这是属于触电后触电电源能自动消除的，并取跨步电压Ustep为安全电压的允许值、人体电阻Rb=1500Ω（由于我国的规范不统一，此处的人体阻值与前述的1700Ω不等），代入（9）式可得跨步电动势的允许值为：
（10）
3.小接地系统跨步电动势允许值
这是属于触电后触电电源不能自动消除的。根据（9）式并取跨步电压Ustep为安全电压允许值Use=50V、人体电阻Rb=1500Ω，可得跨步电动势的允许值为：
（11）
五、结束语
通过上述的有关简述可以看出以下几个问题：
（1）标准中的取值是以理论为依据的，本文中推导出的大、小电流接地系统的接触电动势与跨步电动势数学表达式（7）、（8）、（10）和（11），而在电力行业标准《交流电气装置的接地》（DL/T-621-1997）中，将接触电动势和跨步电动势的数学表达式分别说成是接触电压和跨步电压，显然有失严谨。
（2）通常所说的安全电流、安全电压不是一个固定值，不同的场合取值不同。
（3）我国的规程尚不统一，还存在一定的问题。诸如本文中人体电阻的取值。
参考文献：
[1]汤继东.低压配电常见问题分析[M].北京:中国电力出版社,2006.
[2]解广润.电力系统接地技术[M].北京:中国电力出版社,1991.
[3][日]川濑太郎.接地技术与接地系统[M].北京:科学出版社,2001.
[4]周希章,周全,赵柳.如何保证安全用电[M].北京:机械工业出版社,2002.
[5]洪雪燕.安全用电[M].北京:中国电力出版社,2005.
（责任编辑：刘俊卿）
关键词：安全电流；安全电压；接触电压；跨步电压
作者简介：胡孔忠（1955-），男，安徽安庆人，安徽电气工程职业技术学院自动化及信息工程系，讲师；李淼（1967-），女，安徽宿州人，安徽电气工程职业技术学院自动化及信息工程系，副教授。（安徽 合肥 230051）
中图分类号：TM08 文献标志码：A 文章编号：1007-0079（2011）09-0130-02
在电力行业标准《交流电气装置的接地》（DL/T-621-1997）中，将大、小电流接地系统的跨步电动势表达式、（为人脚站立处地表的土壤电阻率）分别说成是跨步电压表达式；将大、小电流接地系统的接触电动势表达式、分别说成是接触电压表达式。在笔者多年培训工作所接触现场人员中，有相当一部分人员对有关安全电流、安全电压的概念一知半解，不知其具体的外延和内涵。而安全电流、安全电压、接触电压与跨步电压之间又有内在的必然联系，具有一定的关联性，接触电压与跨步电压是以安全电流和安全电压为依据，所以本文拟从安全电流和安全电压入手，就该标准中的接触电压与跨步电压两个值得商榷的表达式提出自己的一点看法。
一、安全电流
所谓安全电流，就是不危及人身安全的最大电流。由于触电的特定条件和场合不同，触电后的危险程度也不同，因此确定安全电流的原则和安全电流的大小也就各不相同，为此笔者将从以下三种情况对安全电流允许值进行讨论。
1.触电电源能自动消除时的安全电流
1946年，美国的C.F.Dalziel提出以能量为允许限度的电击时间与心室颤动电流间的关系式：，即：
（1）
式中I0为人体可能发生心室颤动的最小电流；t为电击的持续时间。
式（1）是在人体平均体重为70kg、心室颤动的概率为0.5%、工频电击时间为0.03～3s的条件下推算出来的。我国过去的有关标准就是以此为依据，但考虑到人体平均体重不足70kg的现实，所以目前使用的是C.F.Dalziel后期提出的，以50kg作为典型触电者惯用体重，电击时间与心室颤动电流间的关系式：，即
（2）
2.触电电源不能消除，但无二次伤害时的安全电流
鉴于这种情况，德国的凯普恩从另一个角度提出触电的安全界限用50mA·s表示。但当触电电流小于50mA时，无论时间多长都是安全的。为了保险起见，IEC（国际电工委员会）和我国采用30mA（50Hz）作为安全电流允许值。这就是末级剩余电流动作保护器大都采用额定动作电流为30mA的由来。
3.触电电源不能消除，且有二次伤害可能时的安全电流
当触电电源不能消除，有二次伤害可能时，触电者在无外界的帮助下，要能自主摆脱电源，这就要求以摆脱电流10mA（IEC规定的摆脱电流取值）为安全电流允许值。
二、安全电压
所谓安全电压，就是不危及人身安全的最高电压。
根据上述三种情况的安全电流值，就有下述三种安全电压值与之相对应。
1.触电电源能自动消除时的安全电压
安全电压的允许值（3）
式中Rb是人体电阻。
2.触电电源不能消除，但无二次伤害时的安全电压
当人体电阻Rb最小值取1700Ω（按一般环境考虑）时，则
安全电压的允许值（4）
根据上式，IEC和我国规定工频交流的安全电压允许值为50V（一般环境）。也就是说各个国家和地区根据使用状况的不同，可以确定具体的安全电压值，但是均不能超过50V的上限。通常所说的50V以下为安全电压，就是属于触电电源不能消除，但无二次伤害这种情况。
3.触电电源不能消除，且有二次伤害可能时的安全电压
安全电压的允许值（5）
综合以上三种情况，再考虑环境的不同，人体电阻Rb的不同，如在游泳池或浴池中，人体的电阻降至700Ω左右，这样安全电压约为7V。所以各国根据具体情况制定不同的安全电压系列，诸如我国的工频交流安全电压系列：6V、12V、24V、36V、42V。
三、接触电动势与接触电压
1.接触电动势与接触电压
接触电动势Etou与接触电压Utou完全不同。接触电动势是指接地短路（故障）电流流过接地装置，无人时地面某点和接地极（或地网）之间的电位差。而接触电压是接地短路（故障）电流流过接地装置时，地面上人体（离设备水平距离为0.8m，地面的垂直距离1.8m）触及设备外壳、架构或墙壁离处，人体两点间的电位差（见图1）。
接触电压等效电路如图2所示，因是两脚站立，则站立处的电阻为R0/2（两个R0并联）。由图2可以推导出接触电压（R0为脚与土壤之间的接触电阻），根据有关计算，将代入可得接触电压与接触电动势的关系式为：
（6）
2.大接地系统接触电动势的允许值
在大接地系统中，发生接地故障时，保护动作切断电源。所以在大接地系统发生触电，属于触电后触电电源能自动消除的，取接触电压Utou为安全电压允许值、人体电阻Rb=1500Ω，代入（6）式可得接触电动势的允许值为：
（7）
3.小接地系统接触电动势允许值
在小接地系统中，发生接地故障时，并不切断电源，只发出报警信号。所以若在小接地系统发生触电时，是属于触电后触电电源不能自动消除的。取接触电压Utou为安全电压允许值Use=50V、人体电阻Rb=1500Ω，代入（6）式可得跨步电动势的允许值为：
（8）
四、跨步电动势和跨步电压
1.跨步电动势与跨步电压
跨步电动势ES与跨步电压US也完全不同。跨步电动势是接地短路（故障）电流流过接地装置，无人时地面两点之间的电位差；而跨步电压是接地短路（故障）电流流过接地装置时，人的两脚间（取地面上水平距离0.8m）的电位差，如图3所示。
跨步电压等效电路如图4所示，由图4可以推导出跨步电压，将代入可得跨步电压与跨步电动势的关系式为：
（9）
2.大接地系统跨步电动势的允许值
这是属于触电后触电电源能自动消除的，并取跨步电压Ustep为安全电压的允许值、人体电阻Rb=1500Ω（由于我国的规范不统一，此处的人体阻值与前述的1700Ω不等），代入（9）式可得跨步电动势的允许值为：
（10）
3.小接地系统跨步电动势允许值
这是属于触电后触电电源不能自动消除的。根据（9）式并取跨步电压Ustep为安全电压允许值Use=50V、人体电阻Rb=1500Ω，可得跨步电动势的允许值为：
（11）
五、结束语
通过上述的有关简述可以看出以下几个问题：
（1）标准中的取值是以理论为依据的，本文中推导出的大、小电流接地系统的接触电动势与跨步电动势数学表达式（7）、（8）、（10）和（11），而在电力行业标准《交流电气装置的接地》（DL/T-621-1997）中，将接触电动势和跨步电动势的数学表达式分别说成是接触电压和跨步电压，显然有失严谨。
（2）通常所说的安全电流、安全电压不是一个固定值，不同的场合取值不同。
（3）我国的规程尚不统一，还存在一定的问题。诸如本文中人体电阻的取值。
参考文献：
[1]汤继东.低压配电常见问题分析[M].北京:中国电力出版社,2006.
[2]解广润.电力系统接地技术[M].北京:中国电力出版社,1991.
[3][日]川濑太郎.接地技术与接地系统[M].北京:科学出版社,2001.
[4]周希章,周全,赵柳.如何保证安全用电[M].北京:机械工业出版社,2002.
[5]洪雪燕.安全用电[M].北京:中国电力出版社,2005.
（责任编辑：刘俊卿）