趙秋生

(中國勞動(dòng)關(guān)系學(xué)院安全工程學(xué)院 北京 100048)

0 引言

觸電(電擊)防護(hù)基本規(guī)則、基本準(zhǔn)則及觸電防護(hù)措施分類是觸電防護(hù)的最基本問題。國際電工委員會(huì)(IEC)標(biāo)準(zhǔn)《電擊防護(hù) 裝置和設(shè)備的通用部分》[1-3]和《建筑物電氣裝置 第4-41部分：安全防護(hù) 電擊防護(hù)》[4-5]是回答和解決這些基本問題的權(quán)威文獻(xiàn)(我國頒布了相應(yīng)等效或等同標(biāo)準(zhǔn)[6-9])。回顧梳理這些標(biāo)準(zhǔn)修訂調(diào)整過程，發(fā)現(xiàn)即使是科技高度發(fā)展的最近20多年，我們?nèi)匀皇褂昧嗽S多存在“明顯”甚至是“根本性”錯(cuò)誤的觸電防護(hù)措施及分類概念，甚至2016年最新版《IEC 61140》[3]仍有許多存疑問題。因此，完全有必要對這些觸電防護(hù)基本問題進(jìn)行再探討。

1 IEC“電擊防護(hù)基本規(guī)則”演變

上世紀(jì)90年代《IEC 1140：1992》[1]給出的“電擊防護(hù)的基本規(guī)則”(Fundamental Rule of Protection against Electric Shock)總體要求是：在正常及單一故障條件下人體都不能觸及危險(xiǎn)帶電導(dǎo)體；在“正常條件”下采取“直接接觸防護(hù)措施”；“單一故障條件”下采取采用兩個(gè)“獨(dú)立”的防護(hù)措施”或“加強(qiáng)防護(hù)措施。

2001年《IEC 61140》進(jìn)一步增加了“特殊條件”下的觸電防護(hù)要求：采用附加防護(hù)措施[2]。2016年，將“單一故障條件”下的采用“兩個(gè)”獨(dú)立的防護(hù)措施改為采用“數(shù)個(gè)”獨(dú)立的防護(hù)措施，此外還增加了對電氣燒傷和生理健康負(fù)效應(yīng)的基本防護(hù)要求[3]?，F(xiàn)行電擊防護(hù)基本規(guī)則主要內(nèi)容見表1。

表1 現(xiàn)行IEC標(biāo)準(zhǔn)給出的電擊防護(hù)基本規(guī)則

2 IEC觸電防護(hù)措施分類演變與糾錯(cuò)

2.1 IEC觸電防護(hù)措施分類演變

IEC觸電防護(hù)措施分類與應(yīng)用是對其電擊防護(hù)基本規(guī)則的進(jìn)一步體現(xiàn)與細(xì)化。上世紀(jì)90年代IEC主要依據(jù)防護(hù)功能將觸電防護(hù)措施分為三大類[4,5,8-9]，見圖1。

圖1 2000年前IEC觸電防護(hù)措施分類框架

2001年IEC標(biāo)準(zhǔn)[2]對觸電防護(hù)措施分類框架做了根本性改變，不再把所有防護(hù)措施并行放在同一個(gè)分類層級，而是將觸電防護(hù)措施首先分為“protective provision(element of protective measure)”和“protective measure”兩個(gè)層級，然后再做進(jìn)一步分類。這是觸電防護(hù)措施分類的一個(gè)“革命性”進(jìn)步，因?yàn)閺拇碎_始區(qū)分單項(xiàng)措施和組合措施了。然而，我國等同標(biāo)準(zhǔn)對這兩個(gè)分類術(shù)語的翻譯卻未能充分體現(xiàn)這一根本性改進(jìn)，將其不加區(qū)分地都翻譯成了“防護(hù)措施”[7]。為此本文將“protective provision”譯為“單項(xiàng)防護(hù)措施”；將“protective measure”譯為“復(fù)合防護(hù)措施”。此外，2001年IEC標(biāo)準(zhǔn)[2]沒有采用“直接接觸和間接接觸兩者兼有的防護(hù)措施”分類概念，并將原來屬于這個(gè)類別的“安全特低電壓(SELV)”、“雙重絕緣”等防護(hù)措施歸為“復(fù)合防護(hù)措施”，同時(shí)新增“加強(qiáng)防護(hù)措施”分類概念?？紤]到“加強(qiáng)防護(hù)措施”在結(jié)構(gòu)上屬于單項(xiàng)防護(hù)措施，在功效上相當(dāng)于復(fù)合防護(hù)措施，所以這兩個(gè)分類層級上都包括了該項(xiàng)防護(hù)措施，見圖2。

圖2 2001年IEC觸電防護(hù)措施分類框架

2016年IEC對所謂觸電“高風(fēng)險(xiǎn)條件”新增一類單項(xiàng)防護(hù)措施“附加防護(hù)措施(Provisions for additional protection)”，具體包括“不超過30 mA的剩余電流保護(hù)裝置”和“輔助等電位聯(lián)結(jié)”兩個(gè)單項(xiàng)防護(hù)措施。相應(yīng)地，復(fù)合防護(hù)措施的類型也增加了一些項(xiàng)目[3]，見圖3。

圖3 2016年版IEC觸電防護(hù)措施分類框架

2.2 IEC觸電防護(hù)措施分類與應(yīng)用糾錯(cuò)回顧

從上世紀(jì)90年代至今，IEC自我糾正了許多觸電防護(hù)措施分類概念及應(yīng)用方法錯(cuò)誤，見表2。這些“明顯”甚至“根本性”錯(cuò)誤說明IEC對觸電防護(hù)基本問題的認(rèn)識一直處在探索中。

表2 上世紀(jì)90年代至今IEC已經(jīng)自我糾正的主要觸電防護(hù)錯(cuò)誤概念

3 觸電防護(hù)基本安全準(zhǔn)則探討

3.1 現(xiàn)行IEC“電擊防護(hù)基本規(guī)則”存在的問題

(1)視角基于防護(hù)功能而不是防護(hù)的安全可靠性

IEC電擊防護(hù)基本規(guī)則總體上是基于“防護(hù)功能”，沒有從觸電風(fēng)險(xiǎn)的角度與高度正面明確回答什么樣的防護(hù)才是安全可靠的。換言之，IEC過于關(guān)注“圓滿完成基本防護(hù)和故障防護(hù)任務(wù)”，忽略對防護(hù)深層次本質(zhì)問題的考慮，出發(fā)點(diǎn)和視角存在根本性的問題。

(2)理念上視功能區(qū)別為安全作用與地位差別

IEC把防護(hù)措施的功能區(qū)別不自覺地認(rèn)定為安全作用的地位差別，其所說的“單一故障”只是基本防護(hù)的故障，而“故障防護(hù)措施”只是專門服務(wù)于基本防護(hù)的措施。這種觀念在暗含假定：故障防護(hù)措施是不會(huì)出現(xiàn)故障，或者即使出現(xiàn)故障也總是在基本防護(hù)措施之后，這種假設(shè)顯然與實(shí)際不符。事實(shí)上兩種防護(hù)措施都有可能出現(xiàn)故障，從安全可靠性的角度而言它們是互為保險(xiǎn)的“平等”關(guān)系，彼此都因?qū)Ψ降拇嬖谔岣吡朔雷o(hù)的安全可靠性。

2016年IEC新增的“附加防護(hù)措施”[3]強(qiáng)化了防護(hù)措施安全地位的不平等性。其結(jié)果是人為弱化了“剩余電流保護(hù)裝置”和“輔助等電位聯(lián)結(jié)”這類防護(hù)措施的作用，并人為限制了其使用范圍。

(3)“單項(xiàng)防護(hù)措施”界定存在問題

貫徹實(shí)施IEC觸電防護(hù)基本規(guī)則的關(guān)鍵性工作就是明確界定什么是“單項(xiàng)防護(hù)措施”。為此，2016年版的IEC標(biāo)準(zhǔn)給出了定義：“用于特定條件下防止電擊的獨(dú)立防護(hù)措施”。然而僅憑這樣一個(gè)“模糊”的定義是不能解決其界定問題的。

首先，該定義沒有對單項(xiàng)防護(hù)措施所能達(dá)到安全水平提出明確要求，導(dǎo)致“保護(hù)導(dǎo)體”這類只能降低觸電危險(xiǎn)但達(dá)不到安全水平的防護(hù)措施被用作了單項(xiàng)防護(hù)措施。其次，IEC所給出的某些具體單項(xiàng)防護(hù)措施內(nèi)涵外延不具有唯一確定性。此外，單項(xiàng)防護(hù)措施“自動(dòng)切斷電源”的使用前提是提供“保護(hù)等電位聯(lián)結(jié)”，這與定義所要求的“獨(dú)立”性相矛盾。

3.2 基于觸電風(fēng)險(xiǎn)及防護(hù)可靠性的“觸電防護(hù)基本安全準(zhǔn)則”探討

導(dǎo)致觸電的帶電導(dǎo)體與一般導(dǎo)體在外觀上沒有任何區(qū)別，觸電隱患往往具有高度隱蔽性。觸電事故一旦發(fā)生，瞬間就可能導(dǎo)致人的死亡，躲避逃生的機(jī)會(huì)很小。觸電是死亡率很高的一類事故，80%以上觸電事故伴隨著人員死亡。

鑒于觸電事故風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)，采用單一防護(hù)措施顯然是不夠安全可靠的，必須至少準(zhǔn)備兩個(gè)防護(hù)措施，“雙保險(xiǎn)”是起碼要求。此外，還要考慮用電環(huán)境及用電條件對觸電風(fēng)險(xiǎn)的影響，采取足夠的“保險(xiǎn)重?cái)?shù)”以確保防護(hù)的可靠性?；诖?，觸電防護(hù)基本安全準(zhǔn)則可表述為：①觸電防護(hù)的最低要求是采取兩個(gè)獨(dú)立的“單保險(xiǎn)防護(hù)措施”，即防護(hù)的安全可靠水平不低于“雙保險(xiǎn)”；②一般用電環(huán)境或條件下觸電防護(hù)要做到“雙保險(xiǎn)”；③危險(xiǎn)用電環(huán)境或條件下觸電防護(hù)要做到“三保險(xiǎn)”。

為了正確理解和運(yùn)用該基本安全準(zhǔn)則，對比IEC觸電防護(hù)規(guī)則有以下兩個(gè)方面需要說明。

(1)運(yùn)用該基本安全準(zhǔn)則關(guān)鍵是對“單保險(xiǎn)防護(hù)措施”進(jìn)行定義和界定。本文所指“單保險(xiǎn)防護(hù)措施”是“可獨(dú)立使用的能夠避免觸電傷害后果的基本防護(hù)措施單元”。與IEC“單項(xiàng)防護(hù)措施”概念相同的是二者都強(qiáng)調(diào)防護(hù)的獨(dú)立性(Independent)，不同的是IEC“單項(xiàng)防護(hù)措施”只強(qiáng)調(diào)防護(hù)性(Protect)沒有明確強(qiáng)調(diào)其所能達(dá)到的安全水平，而“單保險(xiǎn)防護(hù)措施”明確規(guī)定了防護(hù)所能達(dá)到的安全水平是能夠避免(Prevent)觸電后果。因此盡管IEC把“接地保護(hù)”、“接零保護(hù)”這類能降低觸電電壓但不能避免觸電死亡防護(hù)措施視為單項(xiàng)防護(hù)措施，而“單保險(xiǎn)防護(hù)措施”將這類措施排除在外。

(2)雖然各單保險(xiǎn)防護(hù)措施防護(hù)功能有差別，有的實(shí)現(xiàn)基本(直接接觸)防護(hù)功能，有的實(shí)現(xiàn)故障(間接接觸)防護(hù)功能，有的甚至同時(shí)能實(shí)現(xiàn)兩種防護(hù)功能，但從安全可靠性的角度而言，每種防護(hù)措施只能起到“一重”保險(xiǎn)作用。比如，盡管剩余電流保護(hù)(RCD)同時(shí)具備直接接觸和間接接觸兩種防護(hù)功能，一旦出現(xiàn)故障，這兩種防護(hù)功能一同消失。也就是說一種防護(hù)措施的安全可靠性并不因?yàn)楣δ懿顒e和功能多少而不同，一種防護(hù)措施只是起到“一重”保險(xiǎn)作用。因此說單保險(xiǎn)防護(hù)措施之間是互為保險(xiǎn)的“平等”關(guān)系。

4 觸電防護(hù)措施分類探討

4.1 現(xiàn)有IEC觸電防護(hù)措施分類存疑問題

基于“觸電防護(hù)基本安全準(zhǔn)則”及“單保險(xiǎn)防護(hù)措施”定義，可對最新《IEC 61140：2016》[3]提出各種存疑問題，見表3。

表3 《IEC 61140：2016》存疑問題一覽表

現(xiàn)行IEC標(biāo)準(zhǔn)最大的問題之一是2016年新增的“附加防護(hù)措施”分類，這是一個(gè)多余且使用要求存在嚴(yán)重問題的分類，強(qiáng)烈建議取消該分類。

(1)存在分類邏輯錯(cuò)誤：分類依據(jù)不一致?！盎?直接接觸)防護(hù)措施”和“故障(間接接觸)防護(hù)措施”是從防護(hù)功能角度劃分的，而“附加防護(hù)措施”顯然不是從防護(hù)功能角度給出的分類。

(2)存在重疊分類問題。附加防護(hù)措施所含“剩余電流保護(hù)裝置RCD”屬于“自動(dòng)切斷電源”防護(hù)措施范疇；所含“輔助等電位聯(lián)聯(lián)結(jié)”屬于“保護(hù)等電位聯(lián)結(jié)”防護(hù)措施范疇，實(shí)際上它們都屬于故障防護(hù)措施。新增“附加防護(hù)措施分類”導(dǎo)致一些單項(xiàng)防護(hù)措施內(nèi)涵重疊、外延不確定的問題(見圖4)，而這最終會(huì)導(dǎo)致使用者產(chǎn)生迷茫：到底是采用“保護(hù)等電位聯(lián)結(jié)”還是采用“輔助等電位聯(lián)結(jié)”足夠安全？

(3)弱化了RCD和輔助等電位聯(lián)結(jié)的作用，人為地限制了其使用范圍。RCD是最為普遍使用的自動(dòng)斷電保護(hù)裝置，如果將其列為“附加防護(hù)措施”，從“自動(dòng)切斷電源”分類中刨除，那么“自動(dòng)切斷電源”近乎成為空殼(因?yàn)槠渌詣?dòng)斷電裝置如過流保護(hù)裝置完成漏電自動(dòng)斷電保護(hù)是不可靠的)。而且RCD即使作為“附加防護(hù)措施”，其使用范圍又被進(jìn)一步加以限制，比如RCD作為附加防護(hù)措施的使用范圍不包括加強(qiáng)防護(hù)措施[3]，這顯然是有悖常識的。實(shí)際上，在危險(xiǎn)環(huán)境使用II類(雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣)電動(dòng)工具通常采用RCD作為“附加”防護(hù)措施。類似的情況也發(fā)生在“輔助等電位聯(lián)結(jié)”身上，見圖4。

圖4 IEC內(nèi)涵重疊、外延不確定的單項(xiàng)防護(hù)措施

4.2 基于觸電防護(hù)基本安全準(zhǔn)則的防護(hù)措施分類

基于觸電防護(hù)基本安全準(zhǔn)則，根據(jù)其所能達(dá)到的安全及可靠水平將觸電防護(hù)措施分為4個(gè)層級，分別是：輔助防護(hù)措施、單保險(xiǎn)防護(hù)措施、雙保險(xiǎn)防護(hù)措施、三保險(xiǎn)防護(hù)措施，見表4。

表4 基于“觸電防護(hù)基本安全準(zhǔn)則”的觸電防護(hù)措施分類

“輔助防護(hù)措施”是指自己不能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)足夠安全的保護(hù)功能，而是用于配合其他裝置或措施一起完成保護(hù)功能的防護(hù)措施，如接地保護(hù)，用于配合剩余電流保護(hù)裝置RCD完成自動(dòng)切斷電源保護(hù)。

“單保險(xiǎn)防護(hù)措施”定義及界定要求見上文。參比IEC相應(yīng)分類“單項(xiàng)防護(hù)措施”，取消其名下的“加強(qiáng)防護(hù)措施”和“附加防護(hù)措施”兩個(gè)子分類，只保留“基本防護(hù)措施”和“故障防護(hù)措施”。加強(qiáng)防護(hù)措施只保留在“雙保險(xiǎn)防護(hù)措施”分類層級。

“雙保險(xiǎn)”和“三保險(xiǎn)”防護(hù)措施對應(yīng)IEC“復(fù)合防護(hù)措施”范疇，但構(gòu)成“三保險(xiǎn)防護(hù)措施”的第3個(gè)防護(hù)措施不再稱為“附加防護(hù)措施”，而是“第二故障措施”。

需要特別說明的是安全特低電壓(SELV)系統(tǒng)和保護(hù)特低電壓(PELV)系統(tǒng)屬于三保險(xiǎn)防護(hù)措施。其中特低電壓是基本防護(hù)措施，其故障防護(hù)措施是保護(hù)分隔，而保護(hù)分隔是一種采用“基本絕緣”和“附加絕緣”的電氣分隔，實(shí)際上起到了“雙保險(xiǎn)”作用。因此，最終將其歸為“三保險(xiǎn)防護(hù)措施”。

5 結(jié)論

(1)IEC在觸電防護(hù)的基本出發(fā)點(diǎn)、整體視角以及防護(hù)理念上存在根本性問題，導(dǎo)致其在觸電防護(hù)基本問題上走了不少彎路，而且仍在不正確的方向上徘徊。

(2)IEC基于“防護(hù)功能”的電擊防護(hù)基本規(guī)則忽視了對安全可靠性這個(gè)最本質(zhì)問題的考量，因而對防護(hù)措施的分類及使用要求缺少統(tǒng)一尺度，從而出現(xiàn)了防護(hù)措施分類依據(jù)不統(tǒng)一、分類內(nèi)涵重疊以及使用要求與分類定義沖突等問題。這給單項(xiàng)防護(hù)措施的選擇帶來困惑，同時(shí)也給出了一些不夠安全可靠的復(fù)合防護(hù)措施。

(3)IEC觸電防護(hù)措施分類方法弱化了一些防護(hù)措施或裝置的作用，并人為限制了其使用范圍，RCD就是典型。RCD是一種身兼直接接觸和間接接觸兩種防護(hù)功能應(yīng)用最為廣泛的觸電防護(hù)措施之一，必須為其正名，摘掉“附加防護(hù)措施”的帽子。

(4)提出的“觸電防護(hù)防護(hù)基本安全準(zhǔn)則”及防護(hù)措施分類是基于防護(hù)的“安全性和可靠性”：安全性強(qiáng)調(diào)對“單保險(xiǎn)防護(hù)措施”安全水平的界定；可靠性強(qiáng)調(diào)采用“多重保險(xiǎn)”措施。在理念上認(rèn)為具有不同功能的單保險(xiǎn)防護(hù)措施是互為保險(xiǎn)的“平等”關(guān)系，這與IEC出發(fā)角度及理念有著本質(zhì)不同。

(5)“單保險(xiǎn)”、“雙保險(xiǎn)”等防護(hù)措施分類方法，使得各類各層級防護(hù)措施的安全可靠性非常明確，且與觸電防護(hù)基本安全準(zhǔn)則有著高度一致的對接，因此，觸電防護(hù)基本安全準(zhǔn)則易于貫徹實(shí)施。

(6)界定篩選“單保險(xiǎn)防護(hù)措施”是運(yùn)用“觸電防護(hù)基本安全準(zhǔn)則”的關(guān)鍵且首要工作。例如，面對IEC給出的“保護(hù)等電位聯(lián)結(jié)”、“輔助等電位聯(lián)結(jié)”一對內(nèi)涵重疊的單項(xiàng)防護(hù)措施，以及屬于同一范疇的“總等電位聯(lián)結(jié)”、“局部等電位聯(lián)結(jié)”，到底哪種等電位聯(lián)結(jié)才能算的上是達(dá)到安全水平的“單保險(xiǎn)防護(hù)措施”仍有待研究界定。