安全不容忽視—它與你的生命息息相關(guān)

當(dāng)安全成為考慮因素的時(shí)候,選擇數(shù)位電表就像選擇摩托車的鋼盔,如果你的頭顱值100元,那就選擇100元的鋼盔就好了;但如果你認(rèn)為它更有價(jià)值,那就選擇一個(gè)更安全的鋼盔吧!駕駛摩托車的危險(xiǎn)是顯而易見的,那麼使用數(shù)位電表又如何呢?是不是有了足夠的耐壓,就安全?并不全然。

研究此類問題的工程師常發(fā)現(xiàn),那些被損壞的數(shù)位電表常常遭受到比預(yù)計(jì)測量電壓高很多的過壓衝擊。數(shù)位電表內(nèi)保險(xiǎn)絲的熔斷也并非由於使用不當(dāng),而是由那些瞬間的高壓或尖峰所造成的。

電壓尖峰—一個(gè)難以避免的危險(xiǎn)

隨著電力分配系統(tǒng)和負(fù)載越來越復(fù)雜,瞬間過壓的可能性大大增加了。馬達(dá),電容,功率變壓器,變頻調(diào)速器等設(shè)備是zui主要的尖峰源。室外輸電線路遭受雷擊也會(huì)引起非常危險(xiǎn)的高能量瞬間高壓。如果你進(jìn)行電力系統(tǒng)的測量,這種瞬間高壓常常是看不見的,但它確實(shí)存在,難以避免,其潛在的危險(xiǎn)更大。這些情況即便在低壓測量中也會(huì)經(jīng)常碰到,其所產(chǎn)生的瞬間電壓可達(dá)幾千伏或更高。這時(shí),你*的指望就只有數(shù)位電表自身的保護(hù)措施了。然而,數(shù)位電表的耐壓指示并不說明全部的問題,它不能全面反應(yīng)數(shù)位電表在瞬間高壓打擊下的存活能力。尖峰電壓危及安全的zui早證據(jù)是有軌電車,通常情況下,電車驅(qū)動(dòng)電壓約600V,但當(dāng)用耐壓1000V的數(shù)位電表對(duì)行駛的電車進(jìn)行測量時(shí),不到幾分鐘,數(shù)位電表就被損壞。進(jìn)一步的研究表明,當(dāng)電車啟動(dòng)和停止時(shí),它產(chǎn)生的瞬間電壓可達(dá)10,000V,這樣高的電壓對(duì)數(shù)位電表的輸入電路來說無疑是致命的打擊。正是由這教訓(xùn),現(xiàn)代數(shù)位電表輸入電路已被大大改進(jìn)了。

新的安全標(biāo)準(zhǔn)

要避免瞬間電壓所帶來的危害,安全必須深入數(shù)位電表的內(nèi)部。換句話說,就是數(shù)位電表內(nèi)部必須有足夠的安全設(shè)計(jì)。特別是當(dāng)你知道要測量高能電路的時(shí)候,到底什麼規(guī)格才是你zui應(yīng)關(guān)心的呢?IEC（電子-電工委員會(huì)）專為測試儀器定義了一套新的標(biāo)準(zhǔn)。以前,在很長一段時(shí)間裡傳統(tǒng)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是IEC348,現(xiàn)在這標(biāo)準(zhǔn)已被IEC1010取代。依據(jù)IEC1010標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的數(shù)位電表,其安全規(guī)格要比依據(jù)IEC348的高很多。

過壓保護(hù)
 
 

衡量數(shù)位電表保護(hù)電路的關(guān)鍵, 并非是zui大測量電壓這一規(guī)格,同時(shí)還必須包括抵抗瞬間高壓衝擊能力,且后者更為重要。還有,當(dāng)瞬間高壓發(fā)生在高能量電路裡時(shí),由於電路提供更大的電流,其所產(chǎn)生的危害

將更為嚴(yán)重。例如某一瞬間高壓引發(fā)了電弧,如果電流大到可以維持電弧,當(dāng)空氣燃燒并成為導(dǎo)體時(shí),電弧周圍會(huì)產(chǎn)生大量的離子體或發(fā)生爆炸,其引發(fā)的后果常常是災(zāi)難的。每年,由此而導(dǎo)致的電氣傷害事故比為人知的電擊事故更多。
 
過壓分類 
 
理解IEC1010新標(biāo)準(zhǔn)zui重要的一點(diǎn)就是過壓分類。新的標(biāo)準(zhǔn)基於危險(xiǎn)的高能量瞬間電壓（如電擊引發(fā)的高壓）,在隨電力線路傳輸過程中會(huì)逐漸衰減,這一事實(shí)把電力分配系統(tǒng)的安全分為四類。類別越高,所產(chǎn)生的瞬間高壓能量越大。因此,一個(gè)滿足三類過壓標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)位電表和只能滿足二類標(biāo)準(zhǔn)數(shù)位電表相比,前者能夠承受更高能量瞬間高壓的衝擊。
 
表一:以下是過壓分類的簡單介紹: 
 

絕非只是電壓在起作用
 
在辦公室維修辦公設(shè)備的技術(shù)人員,實(shí)際工作中遇到的瞬間高壓,可能還高於工作現(xiàn)場交流供電線路中的瞬間高壓。但是,在辦公室,由於是一類的環(huán)境,無論電壓多高,過壓產(chǎn)生的威脅也明顯要小的多;即使是產(chǎn)生電弧,其能量也十分有限。這并不是說在一類或二類環(huán)境下不會(huì)有威脅存在,只不過此時(shí)zui主要的威脅來源於觸電,而不是瞬間高壓或電弧。
 
 
這裡有另外一個(gè)例子,在室外,頭頂上一根輸電線以一個(gè)房間接至另一個(gè)房間,雖然電壓可能只有120V或240V,但按IEC1010標(biāo)準(zhǔn)仍然屬於四類,為什麼呢?因?yàn)槭彝廨旊娋€路更容易受到與雷擊有關(guān)的高能過壓的威脅。即使是室外的地下輸電線路同樣為四類過壓,雖然它沒有直接遭到雷擊,但由於電磁感應(yīng)同樣會(huì)在線路中產(chǎn)生極大的瞬間高壓?？傊?在進(jìn)行過壓分類時(shí),根本的原則是:地點(diǎn),地點(diǎn),還是地點(diǎn)………….
 
獨(dú)立測試
 
獨(dú)立測試對(duì)於安全的重要性
 
當(dāng)你看到UL,CSA,TUV等符號(hào)或讀到”設(shè)計(jì)滿足於….”這類話時(shí),往往就會(huì)想到獨(dú)立測試的機(jī)構(gòu)。當(dāng)然實(shí)際的獨(dú)立測試絕非是儀器設(shè)計(jì)工程師一廂情愿。
你如何證明所設(shè)計(jì)的數(shù)位電表滿足三類或二類安全標(biāo)準(zhǔn)呢?可能并沒有經(jīng)過獨(dú)立測試機(jī)構(gòu)的測試,而是製造廠家自己驗(yàn)證其產(chǎn)品滿足二類或三類規(guī)格。IEC委員會(huì)僅僅是制定并建議它的標(biāo)準(zhǔn),但并不強(qiáng)制執(zhí)行。只有當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品經(jīng)測試*某個(gè)獨(dú)立驗(yàn)證機(jī)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí),才能把諸如UL,CSA,TUV等驗(yàn)證機(jī)構(gòu)的標(biāo)誌標(biāo)於儀器上。是否有這些標(biāo)誌,在魚魷混染的儀器市場上,不是,但卻可能是zui直接的辨別方法。
 
CE代表是什麼?
 
帶有CE標(biāo)誌的產(chǎn)品說明它符合了由歐洲委員會(huì)建立的,考慮到健康,環(huán)境,安全,和消費(fèi)保護(hù)等因素的一些基本要求,或可稱為”指示”。有許多這樣的”指示”影響著產(chǎn)品的流向。例如,歐洲共同體以外的產(chǎn)品如不滿足某些”指示”,就不能進(jìn)口到該地區(qū)銷售。同時(shí),滿足這些”指示”還是保證滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（如針對(duì)低壓產(chǎn)品的IEC1010）的前提。然而,由於生產(chǎn)廠商被允許進(jìn)行自我測試,聲明滿足CE標(biāo)準(zhǔn)并把’CE’標(biāo)誌標(biāo)示出來,因此’CE’標(biāo)誌絕不是經(jīng)過獨(dú)立測試的保證。

瞬間高壓-----隱藏的危險(xiǎn)
 
讓我們看一下zui糟的例子,一個(gè)技術(shù)人員在沒有用任何安全措施的數(shù)位電表測量三相馬達(dá)控制電路, 以下是測量中可能發(fā)生的現(xiàn)象。
 
1.一個(gè)閃電在動(dòng)力線上導(dǎo)致了一個(gè)瞬間過高壓,在數(shù)位電表內(nèi)部輸入端引發(fā)了電弧,如果恰好此時(shí),電路的保護(hù)措施失效或使用的不是一個(gè) CATⅢ三類等級(jí)電表。那麼,結(jié)果是通過電表和探棒兩輸入端直接短路。
 
2.一個(gè)非常危險(xiǎn)的電流一短路電流很可能在幾千分之一秒就達(dá)幾千安培。當(dāng)電弧在表內(nèi)部形成后,*壓力的衝擊波會(huì)發(fā)出”碰”一聲巨響,很像槍聲或汽車回火。與此同時(shí),操作者在探棒,看見藍(lán)色的電弧,它可以從探頭一直到探測點(diǎn)。

3.人們自然的反應(yīng)是撤回探棒,以切斷電路,但是隨著技術(shù)人員的手往回抽,每個(gè)探針與電機(jī)末端的電弧會(huì)被拉長,這兩個(gè)電弧可以合併成一個(gè)電弧,這是另外一種相至相短路,這一次,短路會(huì)直接發(fā)生在電機(jī)兩個(gè)測試點(diǎn)。
 
4.電弧的溫度高達(dá)6000℃,甚至比氧炔切割火燄溫度還要高。由於短路電流的作用,電弧會(huì)逐漸生長,周圍的空氣會(huì)被電離,隨之產(chǎn)生爆炸和空氣燃燒的火球。如果這名操作者幸運(yùn)的話,火球會(huì)把他掀翻到一邊,儘管受傷了,但卻保住了性命。zui壞的是可能他會(huì)成為火球和爆炸的犧牲品。除使用滿足較高安全標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)位電表外,任何帶電電路上工作的人員應(yīng)穿防護(hù)衣,保護(hù)眼鏡,面罩和絕緣手套。
 

使用恰當(dāng)?shù)母吣鼙ｋU(xiǎn)絲
 
瞬間過壓并不是*的危險(xiǎn)源,使用不當(dāng)而引發(fā)一系列相似后果的情況也非常普遍。我們看一個(gè)使用者正對(duì)一個(gè)信號(hào)迴路進(jìn)行電流測量,操作過程選擇安培檔,將探棒插入A或mA輸入端進(jìn)行測量。數(shù)位電表的輸入阻抗必須很低才不致影響測量結(jié)果,10A電流檔的阻抗為0.1歐姆,相比之下,電阻檔的電阻為10兆歐姆。如果,不小心將探棒連接到了一個(gè)電壓源上,如此低的輸入阻抗會(huì)造成短路。對(duì)於某些電表,如Fluke 189,當(dāng)檔位旋轉(zhuǎn)到電壓檔時(shí),電表探棒連接到電流輸入端,會(huì)有蜂鳴聲的提示用戶探棒插入錯(cuò)誤。但對(duì)於一般數(shù)位電表,保險(xiǎn)絲就是災(zāi)難和安全之間的*屏障了。使用製造商推薦的高能量保險(xiǎn)絲,不要用一般的保險(xiǎn)絲替換它。這些保險(xiǎn)絲可在很短的時(shí)間快速熔斷,以而確保儀器或你的安全。

過載保護(hù)
 
 
保險(xiǎn)絲保護(hù)過流。電壓/電阻輸入端的高輸入阻抗確保過流的情況不大可能發(fā)生,所以保險(xiǎn)絲是不必要的。而過壓保護(hù)是必須的。它通過保護(hù)電路把電壓水平鉗制在一個(gè)可接受的范圍內(nèi)。熱保護(hù)電路檢測過壓并保護(hù)數(shù)位電表,直到過壓消失再恢復(fù)到正常狀態(tài)。這種保護(hù)對(duì)於電阻檔來說尤為有用?？傊?在所有測量功能上,只要電表探棒在電壓輸入插口上,都具有自動(dòng)恢復(fù)的過壓保護(hù)。
 
電擊
 
儘管大多數(shù)人知道電擊的厲害,但幾乎沒有人知道電擊的電壓或電流是如此之小。30mA的電流就可致命。讓我們看一下電流通過一個(gè)68公斤重的男人身體時(shí)會(huì)發(fā)生什麼?
 
˙當(dāng)電流為10mA時(shí),人的肌肉就會(huì)麻木,難以主動(dòng)擺脫電源。
 
˙電流30mA時(shí),由於呼吸麻痺,將導(dǎo)致死亡。
˙75mA～250mA時(shí),時(shí)間超過5秒,即產(chǎn)生纖維性心肌失調(diào),心臟失去功能,更高的電流則5秒中產(chǎn)生相同的結(jié)果而導(dǎo)致死亡。

現(xiàn)在讓我們計(jì)算一下有害電壓的界限。在乾燥的情況下,人兩手間的電阻為1000歐姆,30V的電壓通過可就產(chǎn)生30mA的電流。在潮濕環(huán)境下,情況更壞,電阻會(huì)下降,有害電壓會(huì)下降至15V。
 
所以,數(shù)位電表的製造商和使用者的目標(biāo)是預(yù)防接觸帶電電路時(shí)發(fā)生的意外。
 
他們試圖採用以下方式來保護(hù)安全:
 
1.數(shù)位電表與測試線雙重絕緣。
 
2.數(shù)位電表輸入端為鉗入式,探頭可自動(dòng)縮進(jìn)的隔離套。
 
3.探頭與手指間有防滑隔離。
 
4.數(shù)位電表及探棒由高品質(zhì),耐久的絕緣材料製造。
 

工作安全
 
安全是每個(gè)人的責(zé)任，但zui終,他掌握在自己手中。任何工具都不可能確保安全。安全是由正確的工具和安全的工作實(shí)踐組成的,它們才能給您zui大的保護(hù),以下幾點(diǎn)會(huì)在工作上對(duì)你有所幫助:
 
1.儘可能不要帶電操作,使用恰當(dāng)?shù)墓ぷ鞒绦?在程序無法確認(rèn)的情況下,則假設(shè)其有帶電。
 
2.在帶電操作時(shí),使用保護(hù)裝置:

˙使用絕緣工具
 
˙戴安全眼鏡或眼罩
 
˙帶絕緣手套,摘掉手表與手飾
 
˙站在絕緣墊上
 
˙穿防火服而不是普通的服裝
 
3.當(dāng)在有電線路中進(jìn)行測量時(shí),先接地線再接火線,先撤回火線,后撤地線。儘可能不要連續(xù)操作。
 
˙盡量避免手持測量,防止瞬間過壓對(duì)人身體造成的傷害。
 
使用三點(diǎn)測量方法,尤其是檢測回路是否帶電的情況下。首先測試已知帶電的迴路,然后測試目標(biāo)迴路,第三再測試帶電路一次。他會(huì)確保您的數(shù)位電表工作正常。使用有經(jīng)驗(yàn)的老電工的方法,將一手放在口

袋裡, 降低電流流過心臟的可能。
 
在工作中使用安全標(biāo)準(zhǔn)
 
理解安全標(biāo)準(zhǔn)的捷徑
 
這裡有幾種快速方法使您在日常生活中有使用安全標(biāo)準(zhǔn)的概念:
 
1.通用的原則是指您離電源越近,安全標(biāo)準(zhǔn)越高,過壓危險(xiǎn)越大.
 
2.在某一特定點(diǎn)可能的短路愈大,則其過壓類別（CAT）數(shù)值愈高。
 
3.源電阻越高,過壓分類越低。源電阻是全電阻概念,它包括測試點(diǎn)到電壓源間電線的電阻。
 
4.zui后,如果您有任何使用TVSS（過壓波峰抑制）設(shè)備的經(jīng)驗(yàn),您會(huì)理解一個(gè)安裝在控制板上的TVSS設(shè)備應(yīng)比存在於計(jì)算機(jī)內(nèi)部TVSS具有更高的功率能力。在過壓分類理論中,控制面板的TVSS是過壓三類,而電

腦作為與插座相連接的負(fù)載則列在過壓二類中。正像您所看見的,安全標(biāo)準(zhǔn)的概念并不是新的或奇怪的,它只是同樣的安全概念的延伸。
 
多重安全標(biāo)準(zhǔn)
 
當(dāng)安全標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)際工作中應(yīng)用時(shí),有時(shí)往往會(huì)讓人迷惑,一個(gè)簡單的設(shè)備往往有多個(gè)安全分類。
如辦公室設(shè)備,120/240V電源到電源插座是過壓二類。另一方面,連接到插頭上的辦公設(shè)備卻是過壓一類。在建筑物控制系統(tǒng)中,如照明,工業(yè)控制,可編程控制器等,過壓一類和過壓三類在距離很近的情況下同時(shí)存在是相當(dāng)普遍的。
 
這種情況怎麼辦?在實(shí)際工作中,我們通常感覺到過壓分類愈高則越安全。實(shí)際上,讓使用者在所有環(huán)境工作中確認(rèn)其安全分類是不實(shí)際的。所以,正如我們說所說的,使用符合安全范疇的數(shù)位電表,換句話說,盡量讓自己處在安全的位置。
 
 
理解什麼是額定安全電壓

IEC1010的測試過程包含三個(gè)主要的可能因素:穩(wěn)定電壓,峰值過壓,源電阻。這三個(gè)因素綜合考慮得出數(shù)位電表真正的額定安全電壓值。
 

IEC1010關(guān)於耐壓規(guī)格有三準(zhǔn)則,穩(wěn)定電壓,峰值瞬間高壓和源電阻。這三準(zhǔn)則合在一起規(guī)定一臺(tái)數(shù)位電表真正的耐壓能力。
 
1.在同一過壓分類下,和我們想像的一樣,工作電壓（穩(wěn)定電壓）越高,所能承受的峰值電壓越高。例如第三類600V,峰值高壓為6000V;三類1000V峰值瞬間高壓為8000V。到此,似乎還沒有問題。

2.不太明確的是,同樣是6000V瞬間高壓。三類600V和二類1000V有何區(qū)別呢?他們是有明顯的區(qū)別的-因?yàn)樵措娮璨煌?

二類源電阻為12Ω,三類是2Ω,三類所產(chǎn)生的電流是二類的六倍,由於功率與電流的平方成正比,由此推算,在同樣的電壓下,三類所產(chǎn)生的能量可以是二類的36倍!

因此滿足三類600V比二類1000V有更*的過壓保護(hù)能力,這就是zui終的結(jié)論。
 
由福祿克公司生產(chǎn)的Fluke 860B圖形數(shù)位電表和Fluke 180系列的數(shù)位電表就滿足三類1000V過壓規(guī)格。

漏電與間隙
 
除了進(jìn)行實(shí)際瞬間過壓測量,IEC1010還規(guī)定了數(shù)位電表內(nèi)部元件間的間隙。過壓分類越高,則這一個(gè)空間或間隙的值越大。漏電和間隙的規(guī)定也是IEC1010和IEC348間的主要差異。
 
 
原則
 
如果你正在考慮更新你的數(shù)位電表,那麼,在選購之前不妨花幾分鐘的時(shí)間分析一下使用環(huán)境的zui壞情況?？纯茨膫€(gè)過壓標(biāo)準(zhǔn)才能滿足需求。在選擇過程中,首先選擇過壓標(biāo)準(zhǔn),然后在同一個(gè)過壓標(biāo)準(zhǔn)下選擇

耐壓規(guī)格。不要忘記測試探棒,IEC1010同時(shí)適用於測試探棒,測試探棒的過壓規(guī)格不能低於數(shù)位電表,如果僅僅由於探棒而使整個(gè)過壓保護(hù)設(shè)計(jì)功虧一簣,那將是得不償失的。

來源:Fluke  由: 亞辰儀器儀表網(wǎng)（www.shili001.com）轉(zhuǎn)載