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GB/T 13870.1-2022

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GB/T 13870.1-2022 英文版 1194 GB/T 13870.1-2022 有增值税发票,[PDF]天数 <=8 电流对人和家畜的效应 第1部分:通用部分 GB/T 13870.1-2022 有效

基本信息
标准编号 GB/T 13870.1-2022 (GB/T13870.1-2022)
中文名称 电流对人和家畜的效应 第1部分:通用部分
英文名称 Effects of current on human beings and livestock - Part 1: General aspects
行业 国家标准 (推荐)
中标分类 K09;P63
国际标准分类 13.200; 29.020
字数估计 66,641
发布日期 2022-10-12
实施日期 2023-05-01
旧标准 (被替代) GB/T 13870.1-2008; GB/T 13870.3-2003
起草单位 中机中电设计研究院有限公司、北京兴电国际工程管理有限公司、余姚市嘉荣电子电器有限公司、施耐德电气(中国)有限公司、西门子(中国)有限公司
归口单位 全国建筑物电气装置标准化技术委员会(SAC/TC 205)
提出机构 全国建筑物电气装置标准化技术委员会(SAC/TC 205)
发布机构 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会

GB/T 13870.1-2022
Effects of current on human beings and livestock - Part 1: General aspects
ICS 13.200;29.020
CCSK09;P63
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 13870.1-2008,GB/T 13870.3-2003
电流对人和家畜的效应
第1部分:通用部分
Part1:Generalaspects
(IEC 60479-1:2018,IDT)
2022-10-12发布
2023-05-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅴ
引言 Ⅵ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
3.1 一般定义 2
3.2 在15Hz~100Hz范围内的正弦交流电流的效应 3
3.3 直流电流的效应 4
4 人体与家畜的阻抗 4
4.1 通则 4
4.2 人体内阻抗(Zi) 4
4.3 皮肤阻抗(ZS) 4
4.4 人体总阻抗(ZT) 5
4.5 影响人体初始电阻(R0)的因素 5
4.6 人体总阻抗值(ZT) 5
4.6.1 大、中、小接触表面积的人体总阻抗 5
4.6.2 关于大的接触表面积的50Hz/60Hz的正弦交流电流 5
4.6.3 关于中等的和小的接触表面积的50Hz/60Hz的正弦交流电流 7
4.6.4 频率20kHz及以上的正弦交流电流 10
4.6.5 直流电流 10
4.7 人体初始电阻(R0)值 11
4.8 家畜躯体阻抗的特征 11
5 在15Hz~150Hz范围内正弦交流电流的效应 11
5.1 通则 11
5.2 感知阈 12
5.3 反应阈 12
5.4 活动抑制阈 12
5.5 摆脱阈 12
5.6 心室纤维性颤动阈 12
5.7 与电击相关的其他效应 13
5.8 电流对皮肤的效应 13
5.9 时间/电流区域的说明(见图20) 13
5.10 心脏电流系数(F)的应用 14
6 直流电流的效应 15
6.1 通则 15
6.2 感知阈和反应阈 15
6.3 活动抑制阈和摆脱阈 15
6.4 心室纤维性颤动阈 15
6.5 电流的其他效应 15
6.6 时间/电流区域的说明(见图22) 16
6.7 心脏系数 16
6.8 直流对阳极和阴极的效应 32
附录A(规范性) 对活人和尸体进行的人体总阻抗ZT 的测定及其结果的系统分析 35
附录B(规范性) 频率对人体总阻抗(ZT)的影响 38
附录C(规范性) 直流电流的人体总电阻(RT) 39
附录D(资料性) ZT 计算的示例 40
附录E(资料性) 心室纤维性颤动理论 42
附录F(资料性) 易损性上限(ULV)和易损性下限(LLV)的值 43
附录G(资料性) 电击评估中的电路仿真方法 44
附录H (规范性) 电流通过家畜躯体的效应 46
H.1 通则 46
H.2 家畜心室纤维性颤动风险的主要考虑因素 46
H.3 家畜躯体阻抗特性 46
H.4 动物的内阻(Zi) 47
H.5 毛皮和皮肤的阻抗(ZP) 47
H.6 蹄的阻抗(电阻)(Zh、Rh) 47
H.7 躯体总阻抗(ZT) 48
H.8 躯体总电阻(R0) 48
H.9 躯体总阻抗的数值(ZT) 48
H.10 躯体的初始电阻的数值(R0) 49
H.11 15Hz~100Hz范围交流正弦电流通过家畜的效应(R0) 49
H.11.1 通则 49
H.11.2 反应阈 49
H.11.3 心室纤维性颤动阈 50
参考文献 53
图1 人体阻抗 17
图2 人体内部的部分阻抗Zip 17
图3 人体内部阻抗的简化示意图 18
图4 干燥、水湿润和盐水湿润条件,大的接触表面积,电流路径为手到手,50Hz/60Hz交流,接触
电压UT 为25V~700V,50%被测对象的人体总阻抗ZT(50%) 19
图5 干燥条件,50Hz交流接触电压时,一个活人的总阻抗ZT 与接触表面积之间的关系曲线 20
图6 干燥条件,50Hz交流接触电压UT 为25V~200V,电流最大持续时间为25ms,从右手到
左手的两食指尖的电流路径与从右手到左手的大的接触表面积的路径相比较,一个活人的
人体测定总阻抗ZT 与接触电压UT 之间的关系曲线 21
图7 干燥条件,大的、中等的和小的接触表面积(数量级分别为10000mm2、1000mm2 和
100mm2),活人的50%被测对象的人体总阻抗ZT 与50Hz/60Hz交流接触电压UT
为25V~200V的关系曲线 22
图8 水湿润条件,大的、中等的和小的接触表面积(数量级分别为10000mm2、1000mm2 和
100mm2),活人50%被测对象的人体总阻抗ZT 与50Hz/60Hz交流接触电压UT 为
25V~200V的关系曲线 23
图9 盐水湿润条件,大的、中等的和小的接触表面积(数量级分别为10000mm2、1000mm2
和100mm2),活人50%被测对象的人体总阻抗ZT 与50Hz/60Hz交流接触电压UT 为
25V~200V的关系曲线 24
图10 干燥条件,手到手的电流路径,大的接触表面积,接触电压为10V时,10个活人测定的人体
总阻抗ZT 与频率从25Hz~20kHz的关系曲线 24
图11 干燥条件,手到手的电流路径,大的接触表面积,接触电压为25V时,一个活人测定的人体
总阻抗ZT 与频率从25Hz~2kHz的关系曲线 25
图12 干燥条件,手到手或手到脚的电流路径,大的接触表面积,接触电压为10V~1000V时,
一个活人测定的人体总阻抗ZT 与频率从50Hz~150kHz的关系曲线 25
图13 干燥条件,电流路径为手到手,大的接触表面积,50Hz/60Hz交流和直流接触电压至
700V时,活人50%被测对象的人体总阻抗ZT 和总电阻RT 测定的统计值 26
图14 人的皮肤状况与电流密度IT 和电流的持续时间之间的关系曲线 26
图15 测定人体阻抗ZT 与接触表面积之间关系曲线的电极 27
图16 干燥条件,电流路径为手到手,大的接触表面积测定的交流接触电压UT 和接触电流IT
的示波图 28
图17 心搏期间心室图 29
图18 易损期心室纤维性颤动的触发---对心电图(ECG)和血压的影响 29
图19 取自实验的狗、猪和羊的心室纤维性颤动的数据;交流接触电压为220V和380V,人体
总阻抗ZT(5%),电流路径为手到手横向流动方向的电气事故统计的人的心室纤维性颤
动数据 30
图20 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11) 31
图21 干燥条件,电流路径为手到手,大的接触表面积,关于直流的接触电压UT 和接触电流IT
的示波图 31
图22 电流路径为纵向向上的直流电流对人效应的约定的时间/电流区域(说明见表13) 32
图23 60Hz正弦电流的摆脱电流 32
图24 直流电流对阳极和阴极的影响 33
图25 直流电压脉冲刺激单个心脏的细胞 34
图G.1 Hart[33]的电气模型中的电击包括惊吓反应效应 44
图H.1 用于电流通过母牛躯体相关部位从鼻子到腿部的路径的电流和阻抗 47
图H.2 电流路径从鼻到四肢(路径A)和从前腿到后腿(路径B)的动物阻抗图 47
图H.3 牛的总躯体阻抗图,占总数量百分比的5% 49
图H.4 羊的心室纤维性颤动 51
图H.5 羊的最小致颤电流与重量的关系,电击持续时间为3s[55] 52
图H.6 各种家畜的最小致颤电流(平均值)与重量的关系,电击持续时间为3s[53] 52
表1 干燥条件,大的接触表面积,50Hz/60Hz交流电流路径为手到手的人体总阻抗ZT 5
表2 水湿润条件,大的接触表面积,50Hz/60Hz交流电流路径为手到手的人体总阻抗ZT 6
表3 盐水湿润条件,大的接触表面积,50Hz/60Hz交流电流路径为手到手的人体总阻抗ZT 7
表4 干燥条件,中等的接触表面积,电流路径为手到手,50Hz/60Hz交流接触电压UT 为
25V~200V的人体总阻抗ZT(舍入到25Ω的数值) 8
表5 水湿润条件,中等的接触表面积,电流路径为手到手、50Hz/60Hz交流接触电压UT 为
25V~200V的人体总阻抗ZT(舍入到25Ω的数值) 8
表6 盐水湿润条件,中等的接触表面积,电流路径为手到手,50Hz/60Hz交流接触电压UT 为
25V~200V的人体总阻抗ZT(舍入到5Ω数值) 9
表7 干燥条件,小的接触表面积,电流途径为手到手,50Hz/60Hz交流接触电压UT 为
25V~200V的人体总阻抗ZT(舍入到25Ω的数值) 9
表8 水湿润条件,小的接触表面积,电流路径为手到手,50Hz/60Hz交流接触电压UT 为
25V~200V的人体总阻抗ZT(舍入到25Ω的数值) 9
表9 盐水湿润条件,小的接触表面积,电流路径为手到手,50Hz/60Hz交流接触电压UT 为
25V~200V的人体总阻抗ZT(舍入到5Ω的数值) 10
表10 干燥条件,大的接触表面积,直流电流路径为手到手的人体总电阻RT 11
表11 一手到双脚的通路,交流15Hz~100Hz的时间/电流区域(图20区域的简要说明) 13
表12 不同电流路径的心脏电流系数F 14
表13 直流---手到双脚通路的时间/电流区域(图22区域的简要说明) 16
表A.1 干燥条件,A型电极,偏差系数FD(5%和95%)和人体总阻抗ZT 35
表A.2 干燥、水湿润和盐水湿润条件,B型电极,偏差系数FD(5%和95%)和人体总阻抗ZT 35
表A.3 干燥、水湿润和盐水湿润条件,偏差系数FD(5%和95%)的人体总阻抗ZT 35
表A.4 大的、中等的和小的接触表面积,干燥和水湿润条件,接触电压UT 为25V~400V的偏
差系数FD(5%)和FD(95%) 36
表D.1 干燥条件,双手到双脚的电流路径,手为中等的接触表面积,双脚为大的接触表面积,降低
系数0.8,50%被测对象的人体总阻抗数值和接触电流IT 的电生理效应 41
表G.1 身体阻抗示例(未补偿) 45
表H.1 交流电压直到230V,50Hz/60Hz,牛蹄的阻抗(电阻)(Zh、Rh) 48
表H.2 交流50Hz/60Hz,接触电压直到230V,牛的躯体总阻抗(ZT) 48
表H.3 牛的躯体初始阻抗(R0) 49
表H.4 对于不同种类的家畜,在交流50Hz/60Hz[53],[54]电击持续时间为3s的心室颤动阈值 51
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本文件是GB/T 13870《电流对人和家畜的效应》的第1部分。GB/T 13870已经发布了以下部分:
---第1部分:通用部分;
---第2部分:特殊情况;
---第4部分:雷击效应;
---第5部分:生理效应的接触电压阈值。
本文件代替GB/T 13870.1-2008《电流对人和家畜的效应 第1部分:通用部分》和GB/T 13870.3-2003
《电流对人和家畜的效应 第3部分:电流通过家畜躯体的效应》。本文件以GB/T 13870.1-2008为
主,整合了GB/T 13870.3-2003中的内容。与GB/T 13870.1-2008相比,除结构调整和编辑性改动
外,主要技术变化如下:
---增加了总体阻抗的适用范围,将总体阻抗的适用范围扩展到150kHz的频率范围(见4.6.4,图
12);
---增加了直流对阳极和阴极的效应,澄清阳极与阴极的直流脉冲的差异(见6.8);
---增加了心室纤维性颤动阈值,将单脉冲的心室纤维性颤动阈值扩展至1μs脉冲宽度(见附录
E);
---增加了GB/T 13870.3-2003关于电流通过家畜躯体效应的特别内容,此内容已纳入规范性
附录H(见附录H)。
本文件等同采用IEC 60479-1:2018《电流对人和家畜的效应 第1部分:通用部分》。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由全国建筑物电气装置标准化技术委员会(SAC/TC205)提出并归口。
本文件起草单位:中机中电设计研究院有限公司、北京兴电国际工程管理有限公司、余姚市嘉荣电
子电器有限公司、施耐德电气(中国)有限公司、西门子(中国)有限公司。
本文件主要起草人:陈彤、王殿光、胡建平、钱加灿、唐颖、胡宏宇、杨宏峰、甄灼。
本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为:
---1992年首次发布为GB/T 13870.1-1992,2008年第一次修订;
---2003年首次发布为GB/T 13870.3-2003;
---本次为第二次修订。
引 言
GB/T 13870旨在提供电流对人和家畜的效应,并用于制定电气安全的要求。拟由以下部分构成。
---第1部分:通用部分。目的在于提供了电流对人和家畜的效应的基本导则。
---第2部分:特殊情况。目的在于阐述频率在100Hz以上的正弦交流通过人体的效应。
---第4部分:雷击效应。目的在于阐述雷电对人和家畜效应的基本参数及其可变性。
---第5部分:生理效应的接触电压阈值。目的在于对第1部分中人体阻抗和生理效应的电流阈
值进行分析,提供接触电压-持续时间组合阈值曲线。
为了避免在解释本文件时出现错误,必须强调的是,所列举的数据主要是根据对动物进行的试验以
及由临床观察所获得的资料。只有少数短时间电击电流的试验是在活人身上进行的。
由于对动物进行研究所获得的数据偏于保守,因此本文件对包括儿童在内的生理条件正常的人都
适用,而与年龄和体重无关。
然而,还有其他方面要予以考虑,诸如故障的概率、与带电或故障部件接触的概率、接触电压与故障
电压的比值、获得的经验、技术可行性和经济性。在确定安全要求时需要认真考虑这些参数,例如:电气
装置内保护电器的操作特性。
通过本文件形式总结了迄今取得的成果,而这些成果正被IEC TC64技术委员会用作制定电击防
护要求的依据。考虑到这些成果的重要性,有充分理由使之成为一份IEC 出版物,以使需要这种资料
的其他IEC 委员会和国家,可将其作为导则使用。
本文件适用于主要由电流引起死亡的心室纤维性颤动阈。最近对心脏生理学和纤维性颤动阈研究
工作成果的分析,得出了有可能更好地理解主要物理参数的影响,尤其是电流流过持续时间的影响。
本文件包含有关人体阻抗和人体电流阈对各种生理效应的资料,这种资料可以被组合,以便引用于
电流通过人体的路径,接触的潮湿条件以及皮肤的接触面积等交流、直流接触电压阈的评估。
本文件更适用于电流的效应。在对人和家畜的有害效应进行评估时,其他的非电气现象,包括跌
倒、发热、起火或其他现象都要被考虑。这些问题超出了本文件的范围,但就其本身而言,可能是极为重
要的。
目前正在考虑进一步的实验数据,例如最近正在进行的“用离散傅里叶光谱激发的电流诱发心室纤
维性颤动”的实验工作,旨在提供频率系数数据。
家畜躯体的阻抗特性和正弦交流电的效应在附录H中进行了描述。
电流对人和家畜的效应
第1部分:通用部分
1 范围
本文件提供了电流对人和家畜的效应的基本导则。
就通过人体的一条给定的电流路径而言,对人的危险主要取决于电流的数值和通电时间。但是在
许多情况下,以下各条款规定的时间/电流区域,实际上并不直接用于电击防护的设计。必须以时间为
函数的接触电压(即通过人体的电流与人体阻抗的乘积)的允许极限值作为判据。由于人体的阻抗随接
触电压而变化。所以电流与电压的关系不是线性的,因此需要给出其关系数据。人体的不同部分如皮
肤、血液、肌肉、其他的组织和关节对电流呈现的阻性和容性分量组成了人体阻抗。
人体阻抗的数值取决于若干因素,特别是电流路径,接触电压、电流的持续时间、频率、皮肤潮湿程
度、接触表面积、施加的压力和温度。
本文件中所列阻抗值主要是对尸体和少数活人身上进行测定所得的数据仔细审核而得的。
交流电流对人体的效应,基本上以电气装置中最常用的频率为50Hz或60Hz的交流电流效应的
有关研究结果为依据,但所给出的数据被认为可适用于15Hz~100Hz的频率范围,在此范围起始端
频率的阈值比50Hz或60Hz的阈值要高,主要是要考虑心室纤维性颤动的危险,因为它是致命事故的
主要机制。
从直流应用的数量来看,直流发生的事故比预期的要少得多,只有在其非常......
   
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