谈计算机实验室电气设备漏电流测试

在校园信息化建设中，计算机基础教学和计算机网络广泛应用贯串于网络考试、仿真教学等各教学环节，计算机越来越成为一种基础教育设备。在计算机实验室建设和管理中，确保实验室电气设备的安全始终是关注的重点之一。对于实验设备安全性评价的工程学意义是对设备使用者、试验设备和周围环境产生尽可能小的伤害和危险。测试电气设备漏电流是设备验收、维护和运行的质量控制的主要内容之一。

漏电流及测试标准

漏电流的定义

所有电子仪器都存在一定量的泄漏电流，包括电容性的位移电流和电阻性的传导电流。基于IEC601系列标准转化的GB9706.1－2007作为我国现行的医用电气安全通用标准，专用安全要求针对特殊的医疗设备进行了更加具体的专项补充。在医用电气安全指标定义下，漏电流时指通过仪器的绝缘物而与功能电流无关的电流，主要分为对地漏电流、外壳漏电流、患者漏电流和患者辅助电流，作为非功能性电流，对地漏电流为电源部分经绝缘部分流入保护接地导线的电流，外壳漏电流为正常使用过程中，从操作者可触及外壳或部件，经外部导电连接流入大地或外壳其他部分的电流，患者漏电流为应用部分经过操作者流入地的电流。漏电流的概念现用于接触电流、保护导体电流和绝缘特性等术语的表达中，也是电气设备应用中安全性质量控制的主要内容之一。GB/T12113－2003是接触电流和保护导体电流的测量方法标准，为制定或修订“漏电流”测量方法制定的推荐标准，有利于产品的安全认证，也有利于产品的运行及维护。计算机产品组成的计算机实验室中，作为典型的电工电子产品，标准的制定，为电气安全设备中高频谐波电压和高频谐波电流的安全评估和实验室安全提供了依据和方法保证。基于安全主导的原则，漏电流的概念和测试内容包括正常条件和某些故障条件下有关生理效应和安装场合的电流的测量方法。漏电流的术语中，包括接触电流、保护导体电流、绝缘特性等。对漏电流效应研究中，就安全而言，主要考虑可能流过人体的有害电流，但该电流不一定等于流过保护导体的电流。电流对人体的效应也更为复杂。对连续波形，感知、反应、摆脱、电灼伤效应下，每一种效应都有单独的阈值，并且阈值的个体差异、频率差异也很大。已经确知需要单独测量的电流有接触电流和保护导体电流。接触电流仅在人体或人体模型形成电流通路时存在。传统测试通常将漏电流定义为流过电阻器的电流。推荐标准基于综合考虑，提出了代表性人体模型和四种人体效应电流的测试方法。计算机实验时主要考虑正常条件下从手到手和从手到脚之间发生接触的人体模型。每种效应下，从感知、反应、摆脱和电灼伤四种效应考虑，确定测试值。保护电流是在正常情况下，实验设备的保护导体电流，也包括剩余电流保护装置、符合GB/T16895.9中漏电流超过10mA要求。测试仪表中串联安培表的内阻应可忽略不计。

医用计算机实验机房设备漏电流分析

漏电流形成机制医学计算机实验室建设中，正常条件实验条件下，电流形成的电击以强电击为主，同时在医疗设备用计算机建设中，应注意微电击的形成。使用医疗用计算机设备时，操作者一只手触摸漏电仪器外壳，仪器漏电流超过1mA会有触电感，超过100mA，会有肌肉痉挛、呼吸困难、心室颤动等表现，引起伤亡等严重后果。强电击作用下，不规范操作等引起心脏的电流超过10uA阈值，会引起心脏纤颤。测量设备依据标准要求，充分考虑测量网络、测试电极、配置、测试期间电源的连接、电压、电源频率和测试程序，以最不利测试方式给出测试和评估。计算机实验机房供电考虑可靠性因素，应设计采用多种电源但同时要求一种电源供电方式，测试时应接一种电源进行。接地中线应采用带有隔离变压器的连接方式，设备应在中线与地之间电位差最小的情况下进行，标准推荐为1%以下。测试电源的连接结合三相四线制供电实际，以接到星形TN或TT系统的相间的单相设备和三相设备进行试验配置。

漏电流测试与仿真

基于各种电击以及形成微电击的影响因素，充分考虑电流、电压、频率、电击途径等，建立测试模型并测试漏电流的特点，有利于采取合理管理和技术措施避免漏电流危害。测试和仿真同时考虑测试场地要求，试验室建设中应考虑测试场地修正。

接触电流测试模型与仿真

基于推荐标准，综合基础标准和专用标准要求，结合计算机实验室建设要求和应用特点，重点对未加权及加权摆脱电流测试模型进行了分析。接触电流测试采用有效值为100uA～10mA，峰值为140uA～14mA的交直流电源，频率为0～1MHz的正弦波、混频波和非正弦波。1.未加权接触电流的测试网络与仿真R1两接触点之间的接触电阻，C1为皮肤接触电容，R2为模拟人体内部电阻。图1测试电路模拟人体以可能的方式触及设备时，可能流过人体的电流等级，给出了仿真测试值和测试曲线。依据GB9706.1－2007说明，不同时触及设备及正常使用时，图1电路在工频交流25V测试值为12.563mA，1MHz交流测试值为49.999mA；直流60V测试值为30mA。2.加权摆脱电流的测试与仿真电流流过人体内部时，超出一定阈值范围会使人体失去摆脱能力。摆脱电流限值的频率效应在1KHz以上更加明显。图2测试电路额外加权，以模拟人体对电流的频率效应。摆脱电流阈值接触电流用UC3峰值电压除以500Ω。图2电路在工频交流25V测试值为12.592mA，1MHz交流测试值为52.499mA；直流60V测试值为30mA。

保护导体电流测试

保护导体的电流和电流值与接触电流无关。考虑计算机实验室建设为结构独立、电气互连共用接地系统方式，保护导体电流是正常情况下共享保护接地导体电流的测试。需要强调，采用串联方式测试保护导体电流时，串联的测试安培表内阻应可忽略不计。计算机实验建设中，基于测试模型分析，应结合GB9706.1标准对测量供电电路、设备连接、测量布置、测量装置内容的规定合理进行安全测试和分析。

结语

在正常条件下，文章重点对外壳漏电流和保护接地导线电流进行了分析。综合推荐标准GB/T12113和强制性标准GB9706.1、GB4793.1，医用计算机实验设备验收、运行和维护时，非预期电压施加于应用部分与地之间时，漏电流的大小应符合安全规定和预期。实验室设置应充分考虑基本绝缘、电气距离和双重绝缘，并确保单一故障状态下的电击安全。基于安全主导性考虑，从操作者角度，应以接触电流的测试及验证为主。

作者：宋大鹏 程运福 单位：山东第一医科大学