4. 交流电流的心室纤维性颤动阈值

　　电流是危及人体生命的直接因素，电流的人体效应的严重程度与通过人体的电流大小呈正相关性。电流通过人体时，对人体产生的效应(多是伤害)的严重程度与通过人体的电流大小、持续时间、路径、电流的种类以及人体的健康状况等多种因素有关，而各因素之间，特别是电流的大小、通电时间之间有着十分密切的关系。电流路径为左手到双脚的交流电流(15Hz~100Hz)对人效应的约定的时间/电流区域见图6。

　　图6 电流路径为左手到双脚的交流电流(15Hz~100Hz)对人效应的约定的时间/电流区域(说明见表4)

　　图6中所标区域所对应的生理效应的简要说明见表4。

　　电流通过人体时的效应有感知、反应、摆托、心室纤维性颤动。心室纤维性颤动是指心脏在人体电流的作用下，出现每分钟上千次的小幅抖动，而非正常的有力搏动，因此也就失去正常的供血功能。心室纤维性颤动是致命的。

　　表4 单手到双脚的通路、交流15Hz至100Hz的时间/电流区域

　　(图6区域的简要说明)

　　电流通过人体时的效应不仅与电流一时间关系密切关联，还与电流及其路径关系紧密。特别是在发生心室纤维性颤动时与电流的途径有着密不可分的关系。由图6和表4可知，电流50mA与5000ms的交叉点落在C1-C2之间的AC-4.1，AC-4.1表明只有5%人会发生心室纤维性颤动，而95%人不会发生心室纤维性颤动，50mA可作为频率范围在15Hz~100Hz时左手到双脚通路的心室纤维性颤动阈值，从一般选择安全界限的原则来看，50mA可视作为流过人体躯干的纵向电流安全阈值(从手到脚)。

　　可以用心脏电流系数(F)计算除左手到双脚以外的电流通路以外的电流Ih，此电流与图6中的左手到双脚的Iref，具有同样心室纤维性颤动的危险。

　　  中国照明网技术论文·灯具

　　公式1中：

　　Iref——图6中路径为左手到双脚的人体电流;

　　Ih ——表5中各路径的人体电流;

　　F ——表5中的心脏-电流系数。

　　注：心脏电流系数被认为只是作为各种电流路径心室纤维性颤动相对危险的大致估算。

　　心脏-电流系数的定义是电流通过某一路径在心脏中所产生的电场强度(电流密度)与该等量接触电流通过左手到双脚时在心脏内产生的电场强度(电流密度)之比。

　　不同电流路径的心脏电流系数列于表5。应用心脏电流系数可算出某一路径的人体心室纤维性颤动电流Ih。下面举例公式1与表5的应用：由表5可知，对于左手到右手的电流路径，心脏电流系数为0.4，通过左手到右手电流路径的电流Ih 200mA引起心室纤维性颤动的危险性与电流路径左手到单或双脚电流路径的电流80mA(Iref = Ih×F =200×0.4=80mA)危险性相同。由此看出，心脏电流系数F越大，该电流路径的心室纤维性颤动的危险性亦越大，如胸膛至左手、胸膛至右、双手至双脚等也都是很危险的电流路径。

　　表5 不同电流路径的心脏电流系数F

　　通过人体的电流频率范围在100Hz以上直至(并包括)1000Hz的交流电流的效应：

　　图7给出了电击持续时间大于一个心搏周期且电流由纵向电流通过人体躯干时，心室纤维性颤动阈的频率系数。频率系数定义是频率为f时产生相应生理效应的阈电流值与50/60Hz时的阈电流值之比。

　　电击持续时间小于一个心搏周期时，尚无实验数据可利用。

　　注：电击持续时间小于一个心搏周期的其他曲线正在考虑中。

　　图7 50/60Hz~1000Hz频率范围内心室纤维性颤动阈的变化，电击持续时间大于一个心搏周期且电流由纵向电流通路通过人体躯干

　　频率范围在1000Hz以上直至(并包括)10000Hz的交流电流的效应：心室纤维性颤动阈正在考虑中。

　　频率范围在10000Hz以上的交流电流的效应：频率在100kHz以上时，关于心室纤维性颤动阈既无实验数据，又无事故报道。

　　5. 人体接触电压的安全阈值

　　由图5可知，人体总阻抗是随着接触电压不同而不同的一个变量。人体总阻抗取值较小，在同样情况下计算出的通过人体电流就越大，据此给出的评价结果就越安全。当然，人体电阻也不是取得越小越好，这样会对防护措施提出过高的要求，从而使评价结果失去意义。科学合理选取人体总阻抗应考虑两个方面，一是直接影响人体总阻抗的各种因素，二是人体总阻抗个体差异形成的统计分布结果。50Hz/60Hz的人体总阻抗值在更高频率时由于皮肤电容的影响下降。

　　干燥条件、大的接触表面、50Hz/60Hz交流、电流路径为手到脚、被测对象的95%的人体总阻抗渐进值为1000Ω。

　　a) 在干燥条件、大的接触表面、50Hz/60Hz交流、电流路径为手到脚、被测对象的95%条件下的人体接触电压的安全阈值：

　　干燥条件下人体接触电压的安全阈值=人体电流安全阈值×干燥条件下人体总阻抗=50mA×1000Ω=50V。

　　b) 在潮湿环境条件、大的接触表面、50Hz/60Hz交流、电流路径为手到脚、被测对象的95%条件下的人体接触电压的安全阈值：

　　人在潮湿环境下，人体电阻会降低，假定在干燥条件下人体总阻抗为100%，在水湿润条件下人体总阻抗为干燥条件下人体总阻抗50%;

　　潮湿环境下人体接触电压的安全阈值=人体电流安全阈值×潮湿环境下人体总阻抗=50mA×500Ω=25V≈24V。

　　c) 在盐水湿润环境条件、大的接触表面、50Hz/60Hz交流、电流路径为手到脚、被测对象的95%条件下的人体接触电压的安全阈值：

　　假定在干燥条件下人体总阻抗为100%，在盐水湿润条件下人体总阻抗，为水湿润条件下人体总阻抗50%，即为干燥条件下人体总阻抗25%。那么，在盐水湿润条件，人体总阻抗则为250Ω，

　　盐水湿润环境下人体接触电压的安全阈值=人体电流安全阈值×盐水湿润环境下人体总阻抗=50mA×250Ω=12.5V≈12V。

　　由于盐水湿润环境更适用于游泳池和喷水池，因此，游泳池和喷水池灯具的使用电压被限于12 V a.c。

　　三、标准对灯具的要求

　　1. GB 16895.19-2002的通用防护要求

　　从表2可以看到，GB 16895.19-2002对灯具的防护要求如下：

　　0区：使用的灯具的防护要求是电源电压和工作电压不超过12Va.c.或30Vd.c.，外壳防护等级达到IPX8。

　　1区：使用的灯具的防护要求是电源电压和工作电压不超过12Va.c.或30Vd.c.，外壳防护等级达到IPX5，平时不用水冲洗的池IP54。

　　2区：使用的灯具的防护要求是电源电压和工作电压不超过50Va.c.或120Vd.c.，而且配有≤30mA的RCD的自动切断电源措施，外壳防护等级室内场所IPX2、室外场所IPX4、局部喷水请洗IPX5。

　　2. GB 16895.19-2002的特殊防护要求

　　对于游泳池内的照明灯具，GB 16895.19-2002的特殊要求包括：

　　(1)使用时人要进入的0区和1区内只可安装固定式灯具;

　　(2)位于水密的观察窗后面并从其后照射的水下照明灯具，其安装要做到照明器具及其附件的任何外露导电部分和观察窗的任何导电部分之间不会发生有意或无意的导电连通。

　　(3)应符合IEC 60598-2-18的规定。

　　3. GB 7000.218-2008的安全要求

　　GB 7000.218-2008规定了游泳池和类似场所用灯具的安全要求，标准中关于灯具分类的要求是非常重要的。

　　(1)防触电保护类型

　　灯具应为防触电保护的Ⅲ类灯具，其外部和内部线路的工作电压应不超过12V(新标准细化为12V a.c.或30 V d.c.)。

　　(2)灯具的防尘和防水类别

　　-灯具与池、槽的水接触的那部分分类应为加压水密型(IPX8);

　　-灯具与池、槽的水不接触的那部分分类应至少为防尘和防溅型(IP54)。

　　(3)灯具按安装方式、光源更换和电源连接形式

　　-A类：电源连接和更换光源在灯具不与水接触的侧面进行。

　　-B类：部分或全部抽干池内的水后，从灯具与水接触的一侧更换光源。

　　-C类：从水中取出整个灯具后更换光源。

　　四、对其他电气装置的要求

　　当然游泳池、喷水池和相关水域的安全是个系统问题，不仅与灯具有关，也与存在的其它电气装置有关，除了要符合表2的通用要求以外，对于布线系统、接线盒、以及开关和控制装置等的安置，GB 16895.19和相应的IEC标准最新版都有相关的规定：

　　1.开关、控制装置或插座

　　-在0区和1区内不能安装开关、控制装置或电源插座。

　　不可能在1区之外安装电源插座和开关的小泳池，允许在1区内安装有非金属罩的插座和开关，在电源插座和开关应在0区外缘起伸臂范围(1.25m)以外，且应高出地面0.3m，此外，还应采取SELV或自动断电或电气隔离的保护措施。

　　-在2区，安装开关、控制装置或电源插座，但电源回路要满足SELV或自动断电或电气隔离的要求。

　　2.接线盒

　　-在0区，不能安装接线盒。

　　-在1区，只能有SELV的接线盒。

　　3.布线系统

　　(1)通用要求

　　-在0区、1区和2区的布线系统应无可触及的金属遮盖物，不可触及的金属遮盖物应连接到附加的等电位连接件。该区域内布线系统应仅限于为该区域供电所必须的;

　　-0区、1区的布线系统应仅限于只向该区域内设备供电的线路。

　　(2)喷水池布线的补充要求

　　-0区内电气设备的电缆应尽量远离水池的边缘，在水池内的线路应尽量以最短的路径接到设备上，电缆应敷设在导管中以便于换线。

　　-1区内电缆的敷设应有适合的机械保护，布线用的电缆应使用66IEC 245或与其性能等效的电缆，厂家还应表明该电缆与水永久接触的适宜性。

编辑：Cedar