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;但如果你認為它更有價值,那就選擇一個更安全的鋼盔吧!駕駛摩托車的危險是顯而易見的,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)計測量電壓高很多的過壓衝擊。數(shù)位電表內(nèi)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—一個難以避免的危險

隨著電力分配系統(tǒng)和負載越來越復(fù)雜,瞬間過壓的可能性大大增加了。馬達,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引起非常危險的高能量瞬間高壓。如果你進行電力系統(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,你*的指望就只有數(shù)位電表自身的保護措施了。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)動電壓約600V,但當用耐壓1000V的數(shù)位電表對行駛的電車進行測量時,不到幾分鐘,數(shù)位電表就被損壞。進一步的研究表明,當電車啟動和停止時,它產(chǎn)生的瞬間電壓可達10,000V,這樣高的電壓對數(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了。

新的安全標準

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。特別是當你知道要測量高能電路的時候,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）專為測試儀器定義了一套新的標準。以前,在很長一段時間裡傳統(tǒng)的工業(yè)標準是IEC348,現(xiàn)在這標準已被IEC1010取代。依據(jù)IEC1010標準設(shè)計的數(shù)位電表,其安全規(guī)格要比依據(jù)IEC348的高很多。

過壓保護
 
 

衡量數(shù)位電表保護電路的關(guān)鍵, 并非是zui大測量電壓這一規(guī)格,同時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,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(dǎo)體時,電弧周圍會產(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新標準zui重要的一點就是過壓分類。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）,在隨電力線路傳輸過程中會逐漸衰減,這一事實把電力分配系統(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,一個滿足三類過壓標準的數(shù)位電表和只能滿足二類標準數(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)境下不會有威脅存在,只不過此時zui主要的威脅來源於觸電,而不是瞬間高壓或電弧。
 
 
這裡有另外一個例子,在室外,頭頂上一根輸電線以一個房間接至另一個房間,雖然電壓可能只有120V或240V,但按IEC1010標準仍然屬於四類,為什麼呢?因為室外輸電線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)同樣會在線路中產(chǎn)生極大的瞬間高壓。總之,在進行過壓分類時,根本的原則是:地點,地點,還是地點………….
 
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(shè)計滿足於….”這類話時,往往就會想到獨立測試的機構(gòu)。當然實際的獨立測試絕非是儀器設(shè)計工程師一廂情愿。
你如何證明所設(shè)計的數(shù)位電表滿足三類或二類安全標準呢?可能并沒有經(jīng)過獨立測試機構(gòu)的測試,而是製造廠家自己驗證其產(chǎn)品滿足二類或三類規(guī)格。IEC委員會僅僅是制定并建議它的標準,但并不強制執(zhí)行。只有當一個產(chǎn)品經(jīng)測試*某個獨立驗證機構(gòu)的標準時,才能把諸如UL,CSA,TUV等驗證機構(gòu)的標誌標於儀器上。是否有這些標誌,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標誌的產(chǎn)品說明它符合了由歐洲委員會建立的,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”,就不能進口到該地區(qū)銷售。同時,滿足這些”指示”還是保證滿足相關(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)廠商被允許進行自我測試,聲明滿足CE標準并把’CE’標誌標示出來,因此’CE’標誌絕不是經(jīng)過獨立測試的保證。

瞬間高壓-----隱藏的危險
 
讓我們看一下zui糟的例子,一個技術(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控制電路, 以下是測量中可能發(fā)生的現(xiàn)象。
 
1.一個閃電在動力線上導(dǎo)致了一個瞬間過高壓,在數(shù)位電表內(nèi)部輸入端引發(fā)了電弧,如果恰好此時,電路的保護措施失效或使用的不是一個 CATⅢ三類等級電表。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(nèi)部形成后,*壓力的衝擊波會發(fā)出”碰”一聲巨響,很像槍聲或汽車回火。與此同時,操作者在探棒,看見藍色的電弧,它可以從探頭一直到探測點。

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,每個探針與電機末端的電弧會被拉長,這兩個電弧可以合併成一個電弧,這是另外一種相至相短路,這一次,短路會直接發(fā)生在電機兩個測試點。
 
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,電弧會逐漸生長,周圍的空氣會被電離,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,火球會把他掀翻到一邊,儘管受傷了,但卻保住了性命。zui壞的是可能他會成為火球和爆炸的犧牲品。除使用滿足較高安全標準的數(shù)位電表外,任何帶電電路上工作的人員應(yīng)穿防護衣,保護眼鏡,面罩和絕緣手套。
 

使用恰當?shù)母吣鼙ｋU絲
 
瞬間過壓并不是*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。我們看一個使用者正對一個信號迴路進行電流測量,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電壓源上,如此低的輸入阻抗會造成短路。對於某些電表,如Fluke 189,當檔位旋轉(zhuǎn)到電壓檔時,電表探棒連接到電流輸入端,會有蜂鳴聲的提示用戶探棒插入錯誤。但對於一般數(shù)位電表,保險絲就是災(zāi)難和安全之間的*屏障了。使用製造商推薦的高能量保險絲,不要用一般的保險絲替換它。這些保險絲可在很短的時間快速熔斷,以而確保儀器或你的安全。

過載保護
 
 
保險絲保護過流。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,所以保險絲是不必要的。而過壓保護是必須的。它通過保護電路把電壓水平鉗制在一個可接受的范圍內(nèi)。熱保護電路檢測過壓并保護數(shù)位電表,直到過壓消失再恢復(fù)到正常狀態(tài)。這種保護對於電阻檔來說尤為有用。總之,在所有測量功能上,只要電表探棒在電壓輸入插口上,都具有自動恢復(fù)的過壓保護。
 
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68公斤重的男人身體時會發(fā)生什麼?
 
˙當電流為10mA時,人的肌肉就會麻木,難以主動擺脫電源。
 
˙電流30mA時,由於呼吸麻痺,將導(dǎo)致死亡。
˙75mA～250mA時,時間超過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,電阻會下降,有害電壓會下降至15V。
 
所以,數(shù)位電表的製造商和使用者的目標是預(yù)防接觸帶電電路時發(fā)生的意外。
 
他們試圖採用以下方式來保護安全:
 
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,探頭可自動縮進的隔離套。
 
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
 
安全是每個人的責任，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踐組成的,它們才能給您zui大的保護,以下幾點會在工作上對你有所幫助:
 
1.儘可能不要帶電操作,使用恰當?shù)墓ぷ鞒绦?在程序無法確認的情況下,則假設(shè)其有帶電。
 
2.在帶電操作時,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.當在有電線路中進行測量時,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,防止瞬間過壓對人身體造成的傷害。
 
使用三點測量方法,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。他會確保您的數(shù)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,過壓危險越大.
 
2.在某一特定點可能的短路愈大,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,您會理解一個安裝在控制板上的TVSS設(shè)備應(yīng)比存在於計算機內(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載則列在過壓二類中。正像您所看見的,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
 
當安全標準在實際工作中應(yīng)用時,有時往往會讓人迷惑,一個簡單的設(shè)備往往有多個安全分類。
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存在是相當普遍的。
 
這種情況怎麼辦?在實際工作中,我們通常感覺到過壓分類愈高則越安全。實際上,讓使用者在所有環(huán)境工作中確認其安全分類是不實際的。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主要的可能因素:穩(wěn)定電壓,峰值過壓,源電阻。這三個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)格有三準則,穩(wěn)定電壓,峰值瞬間高壓和源電阻。這三準則合在一起規(guī)定一臺數(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-因為源電阻不同!

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
 
除了進行實際瞬間過壓測量,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間分析一下使用環(huán)境的zui壞情況。看看哪個過壓標準才能滿足需求。在選擇過程中,首先選擇過壓標準,然后在同一個過壓標準下選擇

耐壓規(guī)格。不要忘記測試探棒,IEC1010同時適用於測試探棒,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過壓保護設(shè)計功虧一簣,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