1、第二章 直接接触电击防护第一节 绝缘 本节知识点： 1.绝缘材料的电气性能 2.绝缘的破坏 3.绝缘检测和绝缘试验 一、绝缘材料的电气性能 绝缘材料的电气性能主要表现在电场作用下材料的导电性能、介电性能及绝缘强度。它们分别以绝缘电阻率(或电导) 、相对介电常数r 、介质损耗角tan及击穿强度EB四个参数来表示。,1、绝缘电阻率和绝缘电阻任何电介质都不可能是绝对的绝缘体，总存在一些带电质点，主要为本征离子和杂质离子。在电场的作用下，它们可作有方向的运动，形成漏导电流，通常又称为泄漏电流。在外加电压作用下的绝缘材料的等效电路如图2-1a所示；在直流电压作用下的电流如图2-1b所示。图中，电阻支路的
2、电流Ii即为漏导电流；流经电容和电阻串联支路的电流Ia称为吸收电流，是由缓慢极化和离子体积电荷形成的电流；电容支路的电流 IC 称为充电电流，是由几何电容等效应构成的电流。,(1) 在正常工作时（稳态），漏导电流决定了绝缘材料的导电性，因此，漏导支路的电阻越大，说明材料的绝缘性能越好。 （2）温度、湿度、杂质含量、电磁场强度的增加都会降低电介质材料的电阻率。,2. 介电常数 介电常数是表明电介质极化特征的性能参数。介电常数愈大，电介质极化能力愈强，产生的束缚电荷就愈多。束缚电荷也产生电场，且该电场总是削弱外电场的。现用电容器来说明介电常数的物理意义。设电容器极板间为真空时，其电容量为 Co，而
3、当极板间充满某种电介质时，其电容量变为C， 则C与Co的比值即该电介质的相对介电常数，即：,在填充电介质以后，由于电介质的极化，使靠近电介质表面处出现了束缚电荷，与其对应，在极板上的自由电荷也相应增加，即填充电介质之后，极板上容纳了更多的自由电荷，说明电容被增大。因此，可以看出，相对介电常数总是大于1的。绝缘材料的介电常数受电源频率、温度、湿度等因素而产生变化。频率增加，介电常数减小。温度增加，介电常数增大；但当温度超过某一限度后，由于热运动加剧，极化反而困难一些，介电常数减小。湿度增加，电介质的介电常数明显增加，因此，通过测量介电常数，能够判断电介质受潮程度。大气压力对气体材料的介电常数有明
4、显影响，压力增大，密度就增大，相对介电增大。,3. 介质损耗 在交流电压作用下，电介质中的部分电能不可逆地转变成热能，这部分能量叫做介质损耗。单位时间内消耗的能量叫做介质损耗功率。介质损耗使介质发热，是电介质热击穿的根源。施加交流电压时，电流、电压的相量关系如图2-2所示。 总电流与电压的相位差，即电介质的功率因数角。功率因数角的余角称为介质损耗角。根据相量图，不难求出单位体积内介质损耗功率为 ：,式中 : 电源角频率 , =2f; 电介质介电常数 ; E 电介质内电场强度 ; tans 一一介质损耗角正切 。 由于P值与试验电压、试品尺寸等因素有关，难于用来对介质品质作严密的比较，所以，通常
5、是以tan 来衡量电介质的介质损耗性能。 总结： 1、发热，是介质热击穿的根源。 2、电气设备中使用的电介质，要求它的tan值愈小愈好。而当绝缘受潮或劣化时，因有功电流明显增加，会使tan值剧烈上升。也就是说，tan能敏感地反映绝缘质量。因此，在要求高的场合，需进行介质损耗试验。, 影响绝缘材料介质损耗的因素主要有频率、温度、湿度、电场强度和辐射。影响过程比较复杂，从总的趋势上来说，随着上述因素的增强，介质损耗增加。,二、绝缘的破坏 1. 绝缘击穿绝缘材料所具备的绝缘性能一般是指其承受的电压在一定范围内所具备的性能。当承受的电压超出了相应的范围时，就会出现击穿现象。电介质击穿是指电介质在强电场
6、作用下遭到急剧破坏，丧失绝缘性能的现象。击穿电压是指使电介质产生击穿的最小电压。击穿强度是指使电介质产生击穿的最小电场强度（也叫耐压强度）。对于电介质通常用平均击穿强度表示：EB=UB/d (KV/cm),UB:击穿电压 d:击穿处绝缘厚度 (1) 气体电介质的击穿气体击穿是由碰撞电离导致的电击穿。在强电场中，带电质点(主要是电子)在电场中获得足够的动能，当它与气体分子发生碰撞时，能够使中性分子电离为正离子和电子。新形成的电子又在电场中积累能量而碰撞其他分子，使其电离，这就是碰撞电离。碰撞电离过程是一个连锁反应过程，每一个电子碰撞产生一系列新电子，因而形成电子崩。电子崩向阳极发展，最后形成一条
7、具有高电导的通道，导致气体击穿。 (2) 液体电介质的击穿液体电介质的击穿特性与其纯净度有关，一般认为纯净液体的击穿与气体的击穿机理 相似，是,由电子碰撞电离最后导致击穿。 但液体的密度大，电子自由行程短，积聚能量小，因此击穿场强比气体高。工程上液体绝缘材料不可避免地含有气体、液体和固体杂质。在强电场的作用下定向排列，运动到电场强度最高处联成小桥，小桥贯穿两电极间引起电导剧增，局部温度骤升，最后导致击穿。为了保证绝缘质量，在液体绝缘材料使用之前，必须对其进行纯化、脱水、脱气处理；在使用过程中应避免这些杂质的侵入。液体电介质击穿后，绝缘性能在一定程度上可以得到恢复。(3) 固体电介质的击穿固体电
8、介质的击穿有电击穿、热击穿、电化学击穿、放电击穿等形式。绝缘结构发生击穿，往往,是电、热、放电、电化学等多种形式同时存在，很难截然分开。一般来说，在采用tan值大、耐热性差的电介质的低压电气设备，在工作温度高、散热条件差时，热击穿较为多见。而在高压电气设备中，放电击穿的概率就大些。脉冲电压下的击穿一般属于电击穿。当电压作用时间达数十小时乃至数年时，大多数属于电化学击穿。 2. 绝缘老化电气设备在运行过程中,其绝缘材料由于受热、电、光、氧、机械力(包括超声波) 、辐射线、微生物等因素的长期作用， 产生一系列不可逆的物理变化和化学变化，导致绝缘材料的电气性能和机械性能的劣化。绝缘老化过程十分复杂。
9、主要是热老化和电老化。,(1) 热老化。一般在低压电气设备中，促使绝缘材料老化的主要因素是热。其热源可能是内部的也可能是外部的。每种绝缘材料都有其极限耐热温度，当超过这一极限温度时，其老化将加剧，电气设备的寿命就缩短。 (2) 电老化。它主要是由局部放电引起的。在高压电气设备中，促使绝缘材料老化的主要原因是局部放电。局部放电时产生的臭氧、氮氧化物、高速粒子都会降低绝缘材料的性能，局部放电还会使材料局部发热，促使材料性能 恶化。 3. 绝缘损坏绝缘损坏是指由于不正确选用绝缘材料，不正确地进行电气设备及线路的安装，不合理地使用电气设备等，导致绝缘材料受到外界腐蚀性液体、气,体、蒸气、潮气、粉尘的污
10、染和侵蚀，或受到外界热源、机械因素的作用，在较短或很短的时间内失去其电气性能或机械性能的现象。 对策： （1）避开有腐蚀性物质和外界高温的场所； （2）正确使用和安装电气设备和线路，保持过流、过热保护装置的完好； （3）严禁乱拉乱扯，防止机械性损伤绝缘物； （4）应采取防止小动物损伤绝缘的措施。 三、绝缘检测和绝缘试验绝缘检测和绝缘试验的目的是检查电气设备或线路的绝缘指标是否符合要求。绝缘检测和绝缘试验主要包括绝缘电阻试验、耐压试验、泄漏电流试,验和介质损耗试验等。 1.绝缘电阻试验绝缘电阻是衡量绝缘性能的最基本指标。通过绝缘电阻的测定，可以在一定程度上判定某些电气设备的绝缘好坏，判断某些电气
11、设备(如电机、变压器)的受潮情况等，以防因绝缘电阻降低或损坏而造成漏电、短路、电击等电气事故。 （1）绝缘材料的电阻常用兆欧表(摇表)测量。,兆欧表主要由作为电源的手摇发电机(或其他直流电源)和作为测量机构的磁电式流比计(双动线圈流比计)组成。测量时，实际上是给被测物加上直流电压，测量其通过的泄漏电流，在表的盘面上读到的是经过换算的绝缘电阻值。磁电式流比汁的工作原理如上图所示。在同一转轴上装有两个交叉的线圈，当两线圈通有电流时，两个线圈分别产生互为相反方向的转矩。其大小分别为 M1 = K1f1（）I1 M2= K2f2（）I2 式中 : K1 K2 比例常数； I1,I2 通过两个线圈的电流
12、； 线圈带动指针偏转的偏转角。,当M1M2时，线圈转动，指针偏转。 当M1=M2时，线圈停止转动，指针停止偏转，且两电流之比与偏转角满足如下的函数关系，即,在接入被测电阻 Rx 后，构成了两条相互并联的支路，当摇动手摇发电机时，两个支路分别通过电流 I1 和 I2 。可以看出,考虑到两电流之比与偏转角满足的函数关系，不难得出 =f(Rx) 可见，指针的偏转角仅仅是被测绝缘电阻 Rx 的函数，而与电源电压没有直接关系。 2 吸收比的测定吸收比是加压测量开始后 60S时读取的绝缘电阻值与加压测量开始后15S时读取的绝缘电阻值之比。吸收比测量的目的是判断绝缘材料受潮程度和内部有无缺陷。因此，高压变压
13、器、电动机和电力电容器等都应按规定测量吸收比。 3 绝缘电阻指标 绝缘电阻随线路和设备的不同，其指标要求也不一样。就一般而言，高压较低压要求高；新设备较老设备要求高；室外设备较室内设备要求高；,移动设备较固定设备要求高等。绝缘电阻应按规定进行定期测量，电动机的测量周期为1年，其它低压设备或线路为12年。,第二节 屏护和间距本节知识点：1.屏护2.间距 屏护和间距是最为常用的电气安全措施之一。从防止电击的角度而言，屏护和间距属于防止直接接触的安全措施。此外屏护和间距还是防止短路、故障接地等电气事故的安全措施之一。 一、屏护 1屏护的概念、种类及其应用屏护是指采用遮栏、护罩、护盖、箱匣等把危险的带
14、电体同外界隔离开来的安全防护措施。屏护的特点是屏护装置不直接与带电体接触，对所用材料的电气性能无严格要求，但应有足够的机械强度,和良好的耐火性能。 屏护的分类：屏护装置按使用要求分为永久性屏护装置和临时性屏护装置，前者如配电装置的遮栏、开关的罩盖等；后者如检修工作中使用的临时屏护装置和临时设备的屏护装置等。 屏护装置按使用对象分为固定屏护装置和移动屏护装置，如母线的护网就属于固定屏护装置；而跟随天车移动的天车滑线屏护装置就属于移动屏护装置。 屏护的应用：屏护装置主要用于电气设备不便于绝缘或绝缘不足以保证安全的场合。以下场合需要屏护：,(1) 开光电器的可动部分：闸刀开关的胶盖、铁壳开关的铁壳等
15、； (2) 人体可能接近或触及的裸线、行车滑线、母线等； (3) 高压设备：无论是否有绝缘； (4) 安装在人体可能接近或触及场所的变配电装置； (5) 在带电体附近作业时，作业人员与带电体之间、过道、入口等处应装设可移动临时性屏护装置。 2. 屏护装置的安全条件 尽管屏护装置是简单装置，但为了保证其有效性，须满足如下的条件： (1) 屏护装置所用材料应有足够的机械强度和良好,的耐火性能，金属屏护装置必须实行可靠接地或接零； (2) 屏护装置应有足够的尺寸，与带电体之间应保持必要的距离； (3) 遮栏、栅栏等屏护装置上应有“止步,高压危险!”等标志。(4) 必要时应配合采用声光报警信号和联锁装
16、置。 二、间距间距是指带电体与地面之间，带电体与其他设备和设施之间，带电体与带电体之间必要的安全距离。间距的作用是防止触电、火灾、过电压放电及各种短路事故，以及方便操作。其距离的大小取决于电压高低、设备类型、安装方式和周围环境等。,1 线路间距 （1）架空线路 架空线路导线在弛度最大时与地面或水面的距离不应小于表2-4所示的距离。 表 2-4 导线与地面或水面的最小距离,表 2-5 导线与建筑物的最小距离,未经相关部门许可的情况下，架空线路不得跨越建筑物，架空线路与有爆炸、火灾危险的厂房之间应保持必要的防火距离，且不应跨越具有可燃材料层无顶的建筑物。 表 2-6 导线与树木的最小距离,表2-7
17、 架空线路与工业设施的最小距离,同杆架设时，电力线路应位于弱电线路的上方，高压线路应位于低压线路的上方。横担之间的最小距离见表2-8,表2-8 同杆线路横担之间的最小距离,（2）户内线路户内低压线路有多种敷设方式，间距要求各不相同。户内低压线路与工业管道和工艺设备之间的最小距离见表 2-9,（3）电缆线路直埋电缆埋设深度不应小于0.7m ，并应位于冻土层之下。直埋电缆与工艺设备的最小距离见表2-10。当电缆与热力管道接近时，电缆周围土壤温升不应超过10，超过时，须进行隔热处理。表2-10 中的最小距离对采用穿管保护时，应从保护管的外壁算起。,表2-10 直埋电缆与工艺设备的最小距离,2用电设备
18、间距明装的车间低压配电箱底口的高度可取1.2m，暗装的可取1.4m。明装电能表板底距地面的高度可取1.8m。常用开关电器的安装高度为1.31.5m，开关手柄与建筑物之间保留150的距离，以便于操作。墙用平开关，离地面高度可取1.4m。明装插座离地面高度可取1.31.8m，暗装的可取0.20.3m。户内灯具高度应大于2.5m，受实际条件约束达不到时，可减为2.2m，低于2.2m时，应采取适当安全措施。当灯具位于桌面上方等人碰不到的地方时，高度可减为1.5m。户外灯具高度应大于3m；安装在墙上时可减为2.5m 。,起重机具至线路导线间的最小距离，1kV及1kV以下者不应小于1.5m ，10kV 者不应小于2m。 检修间距低压操作时，人体及其所携带工具与带电体之间的距离不得小于0.1m 。 高压作业时，各种作业类别所要求的最小距离见表2-11。 表2-11 高压作业的最小距离,
