实验室工程师知识点分享：灯具的泄漏电流测试概论，避免踩坑！

物理学上，泄漏电流可以定义为从带电部件（通过绝缘）流到导电部件的电流。

一、“泄漏电流”效应研究的初步结论

1、 从对“泄漏电流”效应的研究中得出两个结论
（1）就安全而言，主要考虑可能流过人体的有害电流，该电流不一定等于流过保护导体的电流。
（2）电流对人体的效应比早期标准中假设的几种要考虑的效应更复杂，对于确定连续波形情况下的安全限值，Zui为重要的效应有四种：a、感知；b、反应；c、摆脱；d、电灼伤。这四种人体效应中任一种都具有唯一的阈值，但其中的某些阈值随着频率变化的差异是很大的。电灼伤是由于电流流过或穿过人体表皮而引起的皮肤或器官的灼伤。
2、 根据其不同的测量方法对两种电流的定义
泄漏电流测量方法包括在正常条件和某些故障条件下的有关生理效应和安装场合的电流测量方法。泄漏电流有两种电流组成：接触电流和保护导体电流。
IEC61140:1997《防电击-设施和设备公共方面》第3.9条接触电流定义为“当在正常条件或在故障条件下，人体或动物体接触电气设备或设施的一个或者多个可触及部件时，流过人体或动物体的电流（类似定义还见IEC60990）。”接触电流（仅在人体是电流通道时存在）还可定义为流入代表人体的阻抗网络的电流。

保护导体电流定义为用内阻可忽略不计的电流表测得的保护导体中的电流。保护导体电流是在设备接地线上流过的泄漏电流。保护导体电流对连接在同一电路中的RCD(剩余电流保护装置)的工作可能有影响，保护导体电流测试目的之一可以根据保护导体电流选择剩余电流保护装置。另一个目的IEC364-7-707《建筑物电气设备-第7部分：特殊设施或场所-第707章：数据处理设备安装的接地要求》第707.471.3.3“地泄漏电流大于10mA的要求”的需要。该标准中把地泄漏电流超过规定限值叫高泄漏电流，对于有高泄漏电流的设备有附加的防触电保护的要求。该标准把超过10mA的泄漏电流认为是高泄漏电流。对于超过10mA的地泄漏电流，设备应按照满足下列三种要求的一种进行连接。（1）高完全保护（地）线路。这些要求的目的使用坚固或加倍的导体与连接件或坚固的连接器，以提供高完全保护线路。所用的保护导体如果是单根导体截面积应不小于10mm2，如果是两根导体单独端接的，每一根导体截面积应不小于4mm2。（2）地连续性监控。这些要求的目的是监视保护地连接的连续性，提供在故障情况下自动切断电源的装置。（3）使用双绕组变压器。这些要求的目的限制泄漏电流的通路，且将地连续性中断的可能减少到Zui小。
两种电流可以用下列图1加以解释。

由于保护导体电流取决于设备的阻抗，IECTC64为了这种测量已开发了标准化的阻抗。这个阻抗假定是不大于0.5Ω。这种电流仅对于由消费者连接到电源（例如在你屋内用插头连接）的灯具是重要的。IECTC64认为这种电流对于连接到插座的所有产品是重要的。由于在灯具的型式试验期间测量的保护导体电流是具有限值的，IECTC64不考虑连接到同一个RCD(剩余电流保护装置)的产品数量是重要的事实。对于打算连接到电源的“大的”灯具，可能需要进行该测量，如果保护导体电流超过10mA，灯具应有相应的警告标签（参见64/1120A/CDV文件）。

二、泄漏电流的要求取决于灯具的绝缘等级

Ⅰ类灯具：要求测量接触电流和保护导体电流。
Ⅱ类灯具：要求测量接触电流。在图G1保护（地）导体断开时，测量Ⅱ类灯具的接触电流。
有Ⅱ类绝缘部件的Ⅰ类灯具：要求测量接触电流和保护导体电流。
Ⅲ类灯具：要求正在考虑之中。

图1 接触电流和保护导体电流示意图

三、关于IEC60598-1第5版泄漏电流的修改趋势

1、 IEC60598-1第5版10.3可能的变化
原10.3由下列条款内容取代。
10.3接触电流和保护导体电流
灯具正常工作期间可能出现的泄漏电流，按附录G测量时，应不超过下列值：
-接触电流： Zui大限值（峰值）
所有Ⅱ类(和0类)灯具以及配有可与未接地的插座连接的 0.7mA
额定电流不超过16A插头的Ⅰ类灯具
-保护导体电流： 额定电流 Zui大限值（有效值）
1） 配有额定电流不超过 ≤4A 2mA
32A单相或多相 >4A,但≤10A 0.5mA/A
插头的Ⅰ类灯具 >10A 5mA
2） 打算连接的 ≤7A 3.5mA
Ⅰ类灯具 >7A,但≤20A 0.5mA/A
>20A 10mA
合格性按附录G进行检验。
注-对于装有交流电子镇流器的灯具，由于光源的高频工作，接触电流可能在很大程度上取决于光源和接地启动装置之间的间距。
注-关于接触电流和保护导体电流的测量的解释可以在IEC990和IEC61140标准（7.5，现行文件64/1120A/CDV）中找到。
2、 IEC60598-1第5版附录G可能的变化
重新引入附录G。

附录G(规范性附录)
接触电流和保护导体电流的测量
本附录G的试验和要求是从IEC60990摘录出来的。完整的细节见IEC60990。
G.1 灯具在25℃±5℃环境温度以及额定电源电压和额定频率下进行试验，试验线路如图G.1所示。
G.2灯具带有预期型号的光源进行工作，在额定电压下达到稳定时，荧光灯和其他气体放电灯的光源功率和电压在其额定值的5%范围内。
G.3对于有Ⅱ类绝缘部件的Ⅰ类灯具，应测量两种部件的接触电流。
G.4灯具按12.4.2的规定连接，测量保护导体电流。将可忽略不计内阻（小于0.5Ω且可测量有效值）的电流表连接在地接线端子或灯具的外露部件与保护地之间。
G.5对于接触电流的测量，使用图G1、图G2、图G3规定的线路。
试验顺序应详见G.6。用符合IEC60529的标准试验指作为试验探极且施加到可触及的金属部件，或灯具壳体裹着尺寸10cm×20cm金属箔的可触及的绝缘部件。本测量不包括光源。
这里描述的测量方法是基于灯具用于星形TN或TT系统，例如灯具连接在火线（L）和中心线（N）之间。对于其他的系统，见IEC60990的有关部分。
对于多相连接的情况，程序相同，但没一次测量是在一相上进行。相同的限值适用于每一相。
测量网络G3用于带插头的Ⅰ类灯具，G2用于所有其他情况，除了保护导体电流以外。
测得在测量网络G2和G3中电压U2和电压U3的峰值电压。
如果频率在30kHz以上，接触电流的测量，除了图G2测量以外，应包括关于电灼伤影响的测量。对于灼伤影响，未加权的有效值接触电流是适当的。对未加权的接触电流由测得的跨接在图G2中500Ω电阻两端的有效值电压U1加以计算。
试验端子A电极（标准试验指）应依次施加于每一个可触及的部件。
对于每一次施加试验端子A电极，试验端子B电极应施加到地，依次施加其他的可触及部件。
对于Ⅱ类灯具，保护导体测量不考虑。
图G1的试验线路应使用隔离变压器。
注-对于Ⅲ类灯具、导轨和接线系统的要求，正在考虑之中。
G.6试验顺序：
接触电流按表G1测量：


*这些测量适用于仅含有Ⅱ类绝缘部件的Ⅰ类灯具。

装有开关的使用荧光灯或其他气体放电灯的可移式灯具，测量以后灯具应断开开关。将灯具开关闭合，在光源启动前按表G1所述的规定测量接触电流。

图G1 星形TN或TT系统的单相设备的试验配置

图G2 加权接触电流（感知电流或反应电流）的测量网络

图G3 加权接触电流（摆脱电流）的测量网络

四、即将修改的灯具泄漏电流的标准与原先标准内容的比较

1、 增加了测量保护导体电流的要求
将泄漏电流一分为二，分成接触电流与保护导体电流二种加以测量。原先标准未要求测保护导体电流。

2、 接触电流的限值由原来的有效值改峰值
在四种效应中，感知、反应和摆脱与接触电流的峰值有关，并且随频率变化而不同。由于测量有效值Zui为方便，习惯上将电击作为正弦波形来处理。IEC60990推荐采用峰值测量方法，它更适合非正弦波，但同样适合正弦波形。电灼伤与接触电流的有效值有关，而与频率无关。对可能发生电灼伤的设备，需要分别进行两种不同的测量，即对电击是测量电流的峰值，对电灼伤是测量电流的有效值。原来标准中表10.3泄漏电流要求值是有效值，其一与上述理由不一致，其二与IEC60990测量网络要求测量峰值也不一致，显然不尽合理。

3、 增加后的测试方法、步骤明了，试验可操作性强
原来标准只是原则提及根据IEC60990测试，直接按该标准测试时对于大多数的人而言，使用上有困难，现在引入图G1和表G1后，测试方法、步骤一目了然，具有较强的操作性。

五、泄漏电流测量网络的剖析

过去，各种设备标准采用两种传统的技术测量泄漏电流，无论是测量保护导体中的实际电流，还是采用简单的电阻-电容网络，都是把泄漏电流定义为流过电阻的电流。现采用更有代表性的人体模型，给出关于电流的四种人体效应的测量方法。此人体模型是针对普通情况下，一般意义上的电击而选择的，考虑到电流通路和接触条件，使用正常条件下几乎完全是从手到手或手到脚接触的人体模型。对较小区域的接触（例如一个手指接触）选择其他不同的模型可能比较合适，这样的模型正在考虑之中。

1、人体阻抗网络
图G2和图G3中的由元件RS、CS、RB和试验端子A、试验端子B构成的网络是模拟总的人体阻抗(ZT)。其中图G2和图G3中的元件RS和CS模拟两个接触点间总的皮肤阻抗（Zp）。Cs阻抗是由皮肤接触区域决定的，对于较大接触区域，可以使用较大的电容值。图G2和图G3中的元件RB模拟人体的内部阻抗（Zi）。

总的人体阻抗(ZT)的定义是人体的内部阻抗（Zi）与皮肤阻抗（Zp）的向量和（如图2）。人体的内部阻抗（Zi）的定义是与人体的两个部分接触的两个电极之间的阻抗，忽略皮肤阻抗（如图3、图4）。皮肤阻抗（Zp）的定义是在皮肤的一个电极与在下面的导电纸之间的阻抗。

（1）正弦交流50/60Hz时总的人体阻抗（ZT）频率特性
表1中给出的总的人体阻抗的值对于有生命的人和手到手大区域接触（5000mm2到10000mm2）的电流通路和干燥条件是有效的。在不大于50V电压处，用淡水变湿的接触区域测得的值比在干燥条件的值低10%到25%，导电溶液使得阻抗显著地降低到干燥条件测得值的一半。在大于约150V电压处，总的人体的阻抗越来越少的取决于湿度和接触的表区域。

测量是在成年的男性和女性上进行。接触电压不大于5000V的总的人体阻抗的范围在图5中给出，接触电压不大于220V的总的人体阻抗的范围在图6（虚线）中给出。

表1和图5和图6的值提供了有生命的成年人的总的人体阻抗地知识。关于当前适
用于儿童的总的人体阻抗方面的知识，预计是稍微高一点但有相同的数量级。

表1 大的接触表区域、电流通路手到手、交流50/60Hz的总的人体阻抗ZT

（2）正弦交流频率不超过20kHz时总的人体阻抗（ZT）频率特性
由于皮肤电容的影响，50/60Hz时的总的人体阻抗的值在较高频率下减少，在5kHz频率以上接近内部人体阻抗Zi。

图7说明频率对电流通路手到手且大的接触区域、接触电压10V的总的人体阻抗ZT的关系，频率从25Hz到20kHz。

图8说明频率对电流通路手到手且大的接触区域、接触电压25V的总的人体阻抗ZT的关系，频率从25Hz到2kHz。从结果得出，曲线可推导出接触电压从10V到1000V的50%的总体电流通路手到手或手到脚的总的人体阻抗ZT对频率50Hz到2kHz的的关系。曲线如图9所示。

图G2和图G3中的由元件RS、CS、RB和试验端子A、试验端子B构成的网络的总的人体阻抗(ZT)计算得出是1990Ω(50Hz)或是1986Ω(60Hz),接近表1中总体的95%、接触电压220V处，不超过总的人体阻抗的数值2125Ω。如果考虑接触电压230V，在图6的基础上，图G2和图G3中总的人体阻抗(ZT)就非常接近于表1实际测得的总体的95%、接触电压220V总的人体阻抗。

2、 感知电流、反应电流测量网络（含人体阻抗）
人体对电流的感知和反应是由流过人体内部器官的电流引起的。为了准确测量这些效应，要求对感知电流和反应电流随频率变化进行研究和补偿。对于引起感知或不自主的反应电流，图G2的网络给出了人体阻抗，并且给出了加权值，以符合人体阻抗的频率特性(图7、图8、图9)。为了设计测量网络，假定在正弦、混合频率正弦和50Hz或60Hz的非正弦交流下，大约0.7mA峰值即可感知。对于感知和反应的接触电流，测量交流值是用U2峰值除以500Ω，测量直流值是用U1除以500Ω。测量网络考虑到了较高频率的电流对人体的作用，并模拟了人体阻抗随着频率增高而降低的情况。

3、 摆脱电流测量网络（含人体阻抗）
人体丧失摆脱能力是由于流过人体内部（例如通过肌肉）的电流所致。摆脱电流限值的频率效应不同于感知电流、反应电流或电灼伤电流的频率效应，特别是频率在1kHz以上时更是如此。图G3的网络模拟了人体阻抗，并额外加权以模拟人体对电流的频率效应。该电流应能引起肌肉收缩，丧失摆脱可握紧零部件的能力。表示摆脱阈值的接触电流是用U3峰值除以500Ω。

六、试验时灯具的正常条件和故障条件

1、 灯具的正常操作
正常操作包括：电源开关的接通、断开、启动、预热。单相设备应在接地导体和中性导体原封不动的情况下，以正常极性和极性(图G1中的开关P)进行测量。
2、 灯具和电源的故障条件
应在下列故障条件下进行测量：
a.没有可靠接地的单相设备应在断开保护接地（图G1中的开关e）的情况下。以正常极性和极性(图G1中的开关P)进行测量。
b.单相设备应将中性导体断开（图G1中的开关n），接地导体原封不动的情况下，以正常极性和极性(图G1中的开关P)进行测量。

七、接触电流限值

感知阈值定义为电流流过时引起感觉的Zui小电流值。反应阈值定义为引起不自主的肌肉收缩的Zui小电流值。摆脱阈值定义为握住电极的人可以摆脱电极的Zui大电流值。

感知阈值和反应阈值取决于几个参数，如人体与电极（接触区域）接触的面积，接触条件（干、湿、压力、温度）以及个人的生理特性。反应阈值一般为0.5mA有效值。

摆脱阈值取决于几个参数，如接触面积，电极的形状和大小以及个人的生理特性。假定平均值为10mA。

如果规定了感知电流的限值0.5mA有效值或0.7mA峰值，人将不会感到电流存在，不大可能出现不自主的反应。现在IEC60598-1的接触电流规定0.7mA峰值，均在感知阈值、反应阈值和摆脱阈值的范围内。

用接触电流限值和总的人体阻抗来解释IEC60598-1附录A(规范性附录)“确定导电部件是否会引起触电的试验”中的a）条：“测量被测件与地线之间的电流，测量线路的无感电阻为2000Ω±50Ω。如果测得的交流电流大于0.7mA(峰值)或直流电流大于2mA，则该部件为带电部件”。由于附录A中a)条的交流电流0.7mA峰值的限值与上述的接触电流限值以及测量部位均为一致，故附录Aa)条需要测量的电流相当于接触电流。由于直流/交流等效因子(具有相同的心室纤维性颤动可能性的直流与其等效的交流有效值的比率)k=3.75，得出直流电流限值理论计算值为1.875mA,取整数后即为现附录A直流电流限值2mA。附录A中a)条测量线路的电阻2000Ω是模拟总的人体阻抗，约等于上述的总的人体阻抗(ZT)理论计算值1990Ω(50Hz)。