談計算機實驗室電氣設備漏電流測試

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在校園信息化建設中，計算機基礎教學和計算機網(wǎng)絡廣泛應用貫串于網(wǎng)絡考試、仿真教學等各教學環(huán)節(jié)，計算機越來越成為一種基礎教育設備。在計算機實驗室建設和管理中，確保實驗室電氣設備的安全始終是關注的重點之一。對于實驗設備安全性評價的工程學意義是對設備使用者、試驗設備和周圍環(huán)境產(chǎn)生盡可能小的傷害和危險。測試電氣設備漏電流是設備驗收、維護和運行的質(zhì)量控制的主要內(nèi)容之一。

漏電流及測試標準

漏電流的定義

所有電子儀器都存在一定量的泄漏電流，包括電容性的位移電流和電阻性的傳導電流。基于IEC601系列標準轉(zhuǎn)化的GB9706.1－2007作為我國現(xiàn)行的醫(yī)用電氣安全通用標準，專用安全要求針對特殊的醫(yī)療設備進行了更加具體的專項補充。在醫(yī)用電氣安全指標定義下，漏電流時指通過儀器的絕緣物而與功能電流無關的電流，主要分為對地漏電流、外殼漏電流、患者漏電流和患者輔助電流，作為非功能性電流，對地漏電流為電源部分經(jīng)絕緣部分流入保護接地導線的電流，外殼漏電流為正常使用過程中，從操作者可觸及外殼或部件，經(jīng)外部導電連接流入大地或外殼其他部分的電流，患者漏電流為應用部分經(jīng)過操作者流入地的電流。漏電流的概念現(xiàn)用于接觸電流、保護導體電流和絕緣特性等術語的表達中，也是電氣設備應用中安全性質(zhì)量控制的主要內(nèi)容之一。GB/T12113－2003是接觸電流和保護導體電流的測量方法標準，為制定或修訂“漏電流”測量方法制定的推薦標準，有利于產(chǎn)品的安全認證，也有利于產(chǎn)品的運行及維護。計算機產(chǎn)品組成的計算機實驗室中，作為典型的電工電子產(chǎn)品，標準的制定，為電氣安全設備中高頻諧波電壓和高頻諧波電流的安全評估和實驗室安全提供了依據(jù)和方法保證?；诎踩鲗У脑瓌t，漏電流的概念和測試內(nèi)容包括正常條件和某些故障條件下有關生理效應和安裝場合的電流的測量方法。漏電流的術語中，包括接觸電流、保護導體電流、絕緣特性等。對漏電流效應研究中，就安全而言，主要考慮可能流過人體的有害電流，但該電流不一定等于流過保護導體的電流。電流對人體的效應也更為復雜。對連續(xù)波形，感知、反應、擺脫、電灼傷效應下，每一種效應都有單獨的閾值，并且閾值的個體差異、頻率差異也很大。已經(jīng)確知需要單獨測量的電流有接觸電流和保護導體電流。接觸電流僅在人體或人體模型形成電流通路時存在。傳統(tǒng)測試通常將漏電流定義為流過電阻器的電流。推薦標準基于綜合考慮，提出了代表性人體模型和四種人體效應電流的測試方法。計算機實驗時主要考慮正常條件下從手到手和從手到腳之間發(fā)生接觸的人體模型。每種效應下，從感知、反應、擺脫和電灼傷四種效應考慮，確定測試值。保護電流是在正常情況下，實驗設備的保護導體電流，也包括剩余電流保護裝置、符合GB/T16895.9中漏電流超過10mA要求。測試儀表中串聯(lián)安培表的內(nèi)阻應可忽略不計。

醫(yī)用計算機實驗機房設備漏電流分析

漏電流形成機制醫(yī)學計算機實驗室建設中，正常條件實驗條件下，電流形成的電擊以強電擊為主，同時在醫(yī)療設備用計算機建設中，應注意微電擊的形成。使用醫(yī)療用計算機設備時，操作者一只手觸摸漏電儀器外殼，儀器漏電流超過1mA會有觸電感，超過100mA，會有肌肉痙攣、呼吸困難、心室顫動等表現(xiàn)，引起傷亡等嚴重后果。強電擊作用下，不規(guī)范操作等引起心臟的電流超過10uA閾值，會引起心臟纖顫。測量設備依據(jù)標準要求，充分考慮測量網(wǎng)絡、測試電極、配置、測試期間電源的連接、電壓、電源頻率和測試程序，以最不利測試方式給出測試和評估。計算機實驗機房供電考慮可靠性因素，應設計采用多種電源但同時要求一種電源供電方式，測試時應接一種電源進行。接地中線應采用帶有隔離變壓器的連接方式，設備應在中線與地之間電位差最小的情況下進行，標準推薦為1%以下。測試電源的連接結(jié)合三相四線制供電實際，以接到星形TN或TT系統(tǒng)的相間的單相設備和三相設備進行試驗配置。

漏電流測試與仿真

基于各種電擊以及形成微電擊的影響因素，充分考慮電流、電壓、頻率、電擊途徑等，建立測試模型并測試漏電流的特點，有利于采取合理管理和技術措施避免漏電流危害。測試和仿真同時考慮測試場地要求，試驗室建設中應考慮測試場地修正。

接觸電流測試模型與仿真

基于推薦標準，綜合基礎標準和專用標準要求，結(jié)合計算機實驗室建設要求和應用特點，重點對未加權及加權擺脫電流測試模型進行了分析。接觸電流測試采用有效值為100uA～10mA，峰值為140uA～14mA的交直流電源，頻率為0～1MHz的正弦波、混頻波和非正弦波。1.未加權接觸電流的測試網(wǎng)絡與仿真R1兩接觸點之間的接觸電阻，C1為皮膚接觸電容，R2為模擬人體內(nèi)部電阻。圖1測試電路模擬人體以可能的方式觸及設備時，可能流過人體的電流等級，給出了仿真測試值和測試曲線。依據(jù)GB9706.1－2007說明，不同時觸及設備及正常使用時，圖1電路在工頻交流25V測試值為12.563mA，1MHz交流測試值為49.999mA；直流60V測試值為30mA。2.加權擺脫電流的測試與仿真電流流過人體內(nèi)部時，超出一定閾值范圍會使人體失去擺脫能力。擺脫電流限值的頻率效應在1KHz以上更加明顯。圖2測試電路額外加權，以模擬人體對電流的頻率效應。擺脫電流閾值接觸電流用UC3峰值電壓除以500Ω。圖2電路在工頻交流25V測試值為12.592mA，1MHz交流測試值為52.499mA；直流60V測試值為30mA。

保護導體電流測試

保護導體的電流和電流值與接觸電流無關?？紤]計算機實驗室建設為結(jié)構獨立、電氣互連共用接地系統(tǒng)方式，保護導體電流是正常情況下共享保護接地導體電流的測試。需要強調(diào)，采用串聯(lián)方式測試保護導體電流時，串聯(lián)的測試安培表內(nèi)阻應可忽略不計。計算機實驗建設中，基于測試模型分析，應結(jié)合GB9706.1標準對測量供電電路、設備連接、測量布置、測量裝置內(nèi)容的規(guī)定合理進行安全測試和分析。

結(jié)語

在正常條件下，文章重點對外殼漏電流和保護接地導線電流進行了分析。綜合推薦標準GB/T12113和強制性標準GB9706.1、GB4793.1，醫(yī)用計算機實驗設備驗收、運行和維護時，非預期電壓施加于應用部分與地之間時，漏電流的大小應符合安全規(guī)定和預期。實驗室設置應充分考慮基本絕緣、電氣距離和雙重絕緣，并確保單一故障狀態(tài)下的電擊安全?；诎踩鲗钥紤]，從操作者角度，應以接觸電流的測試及驗證為主。

作者：宋大鵬 程運福 單位：山東第一醫(yī)科大學