安全不容忽視—它與你的生命息息相關(guān)

當安全成為考慮因素的時(shí)候,選擇數位電表就像選擇摩托車(chē)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(chē)的危險是顯而易見(jiàn)的,那麼使用數位電表又如何呢?是不是有了足夠的耐壓,就絕對安全?并不全然。

研究此類(lèi)問(wèn)題的工程師常發(fā)現,那些被損壞的數位電表常常遭受到比預計測量電壓高很多的過(guò)壓衝擊。數位電表內保險絲的熔斷也并非由於使用不當,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

隨著(zhù)電力分配系統和負載越來(lái)越復雜,瞬間過(guò)壓的可能性大大增加了。馬達,電容,功率變壓器,變頻調速器等設備是最主要的尖峰源。室外輸電線(xiàn)路遭受雷擊也會(huì )引起非常危險的高能量瞬間高壓。如果你進(jìn)行電力系統的測量,這種瞬間高壓常常是看不見(jiàn)的,但它確實(shí)存在,難以避免,其潛在的危險更大。這些情況即便在低壓測量中也會(huì )經(jīng)常碰到,其所產(chǎn)生的瞬間電壓可達幾千伏或更高。這時(shí),你唯一的指望就只有數位電表自身的保護措施了。然而,數位電表的耐壓指示并不說(shuō)明全部的問(wèn)題,它不能全面反應數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最早證據是有軌電車(chē),通常情況下,電車(chē)驅動(dòng)電壓約600V,但當用耐壓1000V的數位電表對行駛的電車(chē)進(jìn)行測量時(shí),不到幾分鐘,數位電表就被損壞。進(jìn)一步的研究表明,當電車(chē)啟動(dòng)和停止時(shí),它產(chǎn)生的瞬間電壓可達10,000V,這樣高的電壓對數位電表的輸入電路來(lái)說(shuō)無(wú)疑是致命的打擊。正是由這教訓,現代數位電表輸入電路已被大大改進(jìn)了。

新的安全標準

要避免瞬間電壓所帶來(lái)的危害,安全必須深入數位電表的內部。換句話(huà)說(shuō),就是數位電表內部必須有足夠的安全設計。特別是當你知道要測量高能電路的時(shí)候,到底什麼規格才是你最應關(guān)心的呢?IEC(國際電子-電工委員會(huì ))專(zhuān)為測試儀器定義了一套新的國際標準。以前,在很長(cháng)一段時(shí)間裡傳統的工業(yè)標準是IEC348,現在這標準已被IEC1010取代。依據IEC1010標準設計的數位電表,其安全規格要比依據IEC348的高很多。

過(guò)壓保護
 

衡量數位電表保護電路的關(guān)鍵, 并非是最大測量電壓這一規格,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,當空氣燃燒并成為導體時(shí),電弧周?chē)鷷?huì )產(chǎn)生大量的離子體或發(fā)生爆炸,其引發(fā)的后果常常是災難的。每年,由此而導致的電氣傷害事故比為人知的電擊事故更多。
 
過(guò)壓分類(lèi) 
 
理解IEC1010新標準最重要的一點(diǎn)就是過(guò)壓分類(lèi)。新的標準基於危險的高能量瞬間電壓(如電擊引發(fā)的高壓),在隨電力線(xiàn)路傳輸過(guò)程中會(huì )逐漸衰減,這一事實(shí)把電力分配系統的安全分為四類(lèi)。類(lèi)別越高,所產(chǎn)生的瞬間高壓能量越大。因此,一個(gè)滿(mǎn)足三類(lèi)過(guò)壓標準的數位電表和只能滿(mǎn)足二類(lèi)標準數位電表相比,前者能夠承受更高能量瞬間高壓的衝擊。
 
表一:以下是過(guò)壓分類(lèi)的簡(jiǎn)單介紹: 
 

絕非只是電壓在起作用
 
在辦公室維修辦公設備的技術(shù)人員,實(shí)際工作中遇到的瞬間高壓,可能還高於工作現場(chǎng)交流供電線(xiàn)路中的瞬間高壓。但是,在辦公室,由於是一類(lèi)的環(huán)境,無(wú)論電壓多高,過(guò)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(shuō)在一類(lèi)或二類(lèi)環(huán)境下不會(huì )有威脅存在,只不過(guò)此時(shí)最主要的威脅來(lái)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(xiàn)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標準仍然屬於四類(lèi),為什麼呢?因為室外輸電線(xiàn)路更容易受到與雷擊有關(guān)的高能過(guò)壓的威脅。即使是室外的地下輸電線(xiàn)路同樣為四類(lèi)過(guò)壓,雖然它沒(méi)有直接遭到雷擊,但由於電磁感應同樣會(huì )在線(xiàn)路中產(chǎn)生極大的瞬間高壓�？傊�,在進(jìn)行過(guò)壓分類(lèi)時(shí),根本的原則是:地點(diǎn),地點(diǎn),還是地點(diǎn)………….
 
獨立測試
 
獨立測試對於安全的重要性
 
當你看到UL,CSA,TUV等符號或讀到”設計滿(mǎn)足於….”這類(lèi)話(huà)時(shí),往往就會(huì )想到獨立測試的機構。當然實(shí)際的獨立測試絕非是儀器設計工程師一廂情愿。
你如何證明所設計的數位電表滿(mǎn)足三類(lèi)或二類(lèi)安全標準呢?可能并沒(méi)有經(jīng)過(guò)獨立測試機構的測試,而是製造廠(chǎng)家自己驗證其產(chǎn)品滿(mǎn)足二類(lèi)或三類(lèi)規格。IEC委員會(huì )僅僅是制定并建議它的標準,但并不強制執行。只有當一個(gè)產(chǎn)品經(jīng)測試完全滿(mǎn)足某個(gè)獨立驗證機構的標準時(shí),才能把諸如UL,CSA,TUV等驗證機構的標誌標於儀器上。是否有這些標誌,在魚(yú)魷混染的儀器市場(chǎng)上,不是最好,但卻可能是最直接的辨別方法。
 
CE代表是什麼?
 
帶有CE標誌的產(chǎn)品說(shuō)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,和消費保護等因素的一些基本要求,或可稱(chēng)為”指示”。有許多這樣的”指示”影響著(zhù)產(chǎn)品的流向。例如,歐洲共同體以外的產(chǎn)品如不滿(mǎn)足某些”指示”,就不能進(jìn)口到該地區銷(xiāo)售。同時(shí),滿(mǎn)足這些”指示”還是保證滿(mǎn)足相關(guān)技術(shù)標準(如針對低壓產(chǎn)品的IEC1010)的前提。然而,由於生產(chǎn)廠(chǎng)商被允許進(jìn)行自我測試,聲明滿(mǎn)足CE標準并把’CE’標誌標示出來(lái),因此’CE’標誌絕不是經(jīng)過(guò)獨立測試的保證。

瞬間高壓-----隱藏的危險
 
讓我們看一下最糟的例子,一個(gè)技術(shù)人員在沒(méi)有用任何安全措施的數位電表測量三相馬達控制電路, 以下是測量中可能發(fā)生的現象。
 
1.一個(gè)閃電在動(dòng)力線(xiàn)上導致了一個(gè)瞬間過(guò)高壓,在數位電表內部輸入端引發(fā)了電弧,如果恰好此時(shí),電路的保護措施失效或使用的不是一個(gè) CATⅢ三類(lèi)等級電表。那麼,結果是通過(guò)電表和探棒兩輸入端直接短路。
 
2.一個(gè)非常危險的電流一短路電流很可能在幾千分之一秒就達幾千安培。當電弧在表內部形成后,極高壓力的衝擊波會(huì )發(fā)出”碰”一聲巨響,很像槍聲或汽車(chē)回火。與此同時(shí),操作者在探棒尖端,看見(jiàn)藍色的電弧,它可以從探頭尖端一直到探測點(diǎn)。

3.人們自然的反應是撤回探棒,以切斷電路,但是隨著(zhù)技術(shù)人員的手往回抽,每個(gè)探針與電機末端的電弧會(huì )被拉長(cháng),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)生在電機兩個(gè)測試點(diǎn)。
 
4.電弧的溫度高達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(cháng),周?chē)�的空氣�?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的話(huà),火球會(huì )把他掀翻到一邊,儘管受傷了,但卻保住了性命。最壞的是可能他會(huì )成為火球和爆炸的犧牲品。除使用滿(mǎn)足較高安全標準的數位電表外,任何帶電電路上工作的人員應穿防護衣,保護眼鏡,面罩和絕緣手套。
 

使用恰當的高能保險絲
 
瞬間過(guò)壓并不是唯一的危險源,使用不當而引發(fā)一系列相似后果的情況也非常普遍。我們看一個(gè)使用者正對一個(gè)信號迴路進(jìn)行電流測量,操作過(guò)程選擇安培檔,將探棒插入A或mA輸入端進(jìn)行測量。數位電表的輸入阻抗必須很低才不致影響測量結果,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。對於某些電表,如Fluke 189,當檔位旋轉到電壓檔時(shí),電表探棒連接到電流輸入端,會(huì )有蜂鳴聲的提示用戶(hù)探棒插入錯誤。但對於一般數位電表,保險絲就是災難和安全之間的唯一屏障了。使用製造商推薦的高能量保險絲,絕對不要用一般的保險絲替換它。這些保險絲可在很短的時(shí)間快速熔斷,以而確保儀器或你的安全。

過(guò)載保護
 
 
保險絲保護過(guò)流。電壓/電阻輸入端的高輸入阻抗確保過(guò)流的情況不大可能發(fā)生,所以保險絲是不必要的。而過(guò)壓保護是必須的。它通過(guò)保護電路把電壓水平鉗制在一個(gè)可接受的范圍內。熱保護電路檢測過(guò)壓并保護數位電表,直到過(guò)壓消失再恢復到正常狀態(tài)。這種保護對於電阻檔來(lái)說(shuō)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)恢復的過(guò)壓保護。
 
電擊
 
儘管大多數人知道電擊的厲害,但幾乎沒(méi)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(guò)一個(gè)68公斤重的男人身體時(shí)會(huì )發(fā)生什麼?
 
˙當電流為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,將導致死亡。
˙75mA～250mA時(shí),時(shí)間超過(guò)5秒,即產(chǎn)生纖維性心肌失調,心臟失去功能,更高的電流則5秒中產(chǎn)生相同的結果而導致死亡。

現在讓我們計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(guò)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,數位電表的製造商和使用者的目標是預防接觸帶電電路時(shí)發(fā)生的意外。
 
他們試圖採用以下方式來(lái)保護安全:
 
1.數位電表與測試線(xiàn)雙重絕緣。
 
2.數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)人的責任，但最終,他掌握在自己手中。任何工具都不可能確保絕對安全。安全是由正確的工具和安全的工作實(shí)踐組成的,它們才能給您最大的保護,以下幾點(diǎn)會(huì )在工作上對你有所幫助:
 
1.儘可能不要帶電操作,使用恰當的工作程序,在程序無(wú)法確認的情況下,則假設其有帶電。
 
2.在帶電操作時(shí),使用保護裝置:

˙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.當在有電線(xiàn)路中進(jìn)行測量時(shí),先接地線(xiàn)再接火線(xiàn),先撤回火線(xiàn),后撤地線(xiàn)。儘可能不要連續操作。
 
˙盡量避免手持測量,防止瞬間過(guò)壓對人身體造成的傷害。
 
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,然后測試目標迴路,第三再測試帶電路一次。他會(huì )確保您的數位電表工作正常。使用有經(jīng)驗的老電工的方法,將一手放在口

袋裡, 降低電流流過(guò)心臟的可能。
 
在工作中使用安全標準
 
理解安全標準的捷徑
 
這裡有幾種快速方法使您在日常生活中有使用安全標準的概念:
 
1.通用的原則是指您離電源越近,安全標準越高,過(guò)壓危險越大.
 
2.在某一特定點(diǎn)可能的短路愈大,則其過(guò)壓類(lèi)別(CAT)數值愈高。
 
3.源電阻越高,過(guò)壓分類(lèi)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(xiàn)的電阻。
 
4.最后,如果您有任何使用TVSS(過(guò)壓波峰抑制)設備的經(jīng)驗,您會(huì )理解一個(gè)安裝在控制板上的TVSS設備應比存在於計算機內部TVSS具有更高的功率能力。在過(guò)壓分類(lèi)理論中,控制面板的TVSS是過(guò)壓三類(lèi),而電

腦作為與插座相連接的負載則列在過(guò)壓二類(lèi)中。正像您所看見(jiàn)的,安全標準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。
 
多重安全標準
 
當安全標準在實(shí)際工作中應用時(shí),有時(shí)往往會(huì )讓人迷惑,一個(gè)簡(jiǎn)單的設備往往有多個(gè)安全分類(lèi)。
如辦公室設備,120/240V電源到電源插座是過(guò)壓二類(lèi)。另一方面,連接到插頭上的辦公設備卻是過(guò)壓一類(lèi)。在建筑物控制系統中,如照明,工業(yè)控制,可編程控制器等,過(guò)壓一類(lèi)和過(guò)壓三類(lèi)在距離很近的情況下同時(shí)存在是相當普遍的。
 
這種情況怎麼辦?在實(shí)際工作中,我們通常感覺(jué)到過(guò)壓分類(lèi)愈高則越安全。實(shí)際上,讓使用者在所有環(huán)境工作中確認其安全分類(lèi)是不實(shí)際的。所以,正如我們說(shuō)所說(shuō)的,使用符合安全范疇的數位電表,換句話(huà)說(shuō),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(guò)程包含三個(gè)主要的可能因素:穩定電壓,峰值過(guò)壓,源電阻。這三個(gè)因素綜合考慮得出數位電表真正的額定安全電壓值。

IEC1010關(guān)於耐壓規格有三準則,穩定電壓,峰值瞬間高壓和源電阻。這三準則合在一起規定一臺數位電表真正的耐壓能力。
 
1.在同一過(guò)壓分類(lèi)下,和我們想像的一樣,工作電壓(穩定電壓)越高,所能承受的峰值電壓越高。例如第三類(lèi)600V,峰值高壓為6000V;三類(lèi)1000V峰值瞬間高壓為8000V。到此,似乎還沒(méi)有問(wèn)題。

2.不太明確的是,同樣是6000V瞬間高壓。三類(lèi)600V和二類(lèi)1000V有何區別呢?他們是有明顯的區別的-因為源電阻不同!

二類(lèi)源電阻為12Ω,三類(lèi)是2Ω,三類(lèi)所產(chǎn)生的電流是二類(lèi)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(lèi)所產(chǎn)生的能量可以是二類(lèi)的36倍!

因此滿(mǎn)足三類(lèi)600V比二類(lèi)1000V有更優(yōu)越的過(guò)壓保護能力,這就是最終的結論。
 
由福祿克公司生產(chǎn)的Fluke 860B圖形數位電表和Fluke 180系列的數位電表就滿(mǎn)足三類(lèi)1000V過(guò)壓規格。

漏電與間隙
 
除了進(jìn)行實(shí)際瞬間過(guò)壓測量,IEC1010還規定了數位電表內部元件間的間隙。過(guò)壓分類(lèi)越高,則這一個(gè)空間或間隙的值越大。漏電和間隙的規定也是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)境的最壞情況�？纯茨膫�(gè)過(guò)壓標準才能滿(mǎn)足需求。在選擇過(guò)程中,首先選擇過(guò)壓標準,然后在同一個(gè)過(guò)壓標準下選擇

耐壓規格。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(guò)壓規格不能低於數位電表,如果僅僅由於探棒而使整個(gè)過(guò)壓保護設計功虧一簣,那將是得不償失的。

來(lái)源:Fluke  由: 亞辰儀器儀表網(wǎng)(www.shili001.com)轉載