直接间接接触电击防护课件_3

直接接触电击防护 间接接触电击防护 第一章 直接接触电击防护 n直接接触电击的基本防护原则是： 应当使危险的带电部分不会被有意 或无意地触及。 n最为常用的直接接触电击的防护措 施，即绝缘、屏护和间距。 n这些措施是各种电气设备都必须考 虑的通用安全措施，其主要作用是 防止人体触及或过分接近带电体造 成触电事故以及防止短路、故障接 地等电气事故。 第一节绝缘 n绝缘是指利用绝缘材料对带电体进行 封闭和隔离。长久以来， 绝缘一直是 作为防止电事故的重要措施，良好的 绝缘也是保证电气系统正常运行的基 本条件。 n一、绝缘材料的电气性能 n绝缘材料又称为电介质，其导电 能力很小，但并非绝对不导电。工程 上应用的绝缘材的电阻率一般都不低 于1107 m 。 n绝缘材料的主要作用是用于对带 电的或不同电位的导体进行隔离，使 电流按照确定线路流动。 绝缘材料的品种 n一般分为： n气体绝缘材料，常用的有空气、氮 、氢、二氧化碳和六氟化硫等； n液体绝缘材料，常用的有从石油原 油中提炼出来的绝缘矿物油，十二烷 基苯、聚丁二烯、硅油和三氯联苯等 合成油以及蓖麻油； n固体绝缘材料，常用的有树脂绝缘 漆，纸、纸板等绝缘纤维制品，漆布 、漆管和绑扎带等绝缘浸渍纤维制品 ，绝缘云母制品，电工用薄膜、复合 制品和粘带，电工用层压制品，电工 用塑料和橡胶、玻璃、陶瓷等。 n1.绝缘电阻率和绝缘电阻 n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。 n它们分别以绝缘电阻率 ( 或电 导) 、相对介电常数 、介质损 耗及击穿强度四个参数来表示。 n绝缘电阻率和绝缘电阻分别是绝缘结 构和绝缘材料的主要电性参数之一。 n为了检验绝缘性能的优劣，在绝缘材 料的生产和应用中，经常需要测定其 绝缘电阻率，包括体积电阻率和表面 电阻率，而在绝缘结构的性能和使用 中经常需要测定绝缘电阻。 n温度、湿度、杂质含量和电场强度的 增加都会降低电介质的电阻率。 n温度升高时，分子热运动加剧，使离 子容易迁移，电阻率按指数规律下降 。 n湿度升高，一方面水分的浸入使电介 质增加了导电离子，使绝缘电阻下降 ；另一方面，对亲水物质，表面的水 分还会大大降低其表面电阻率。电气 设备特别是户外设备，在运行过程中 ，往往因受潮引起绝缘材料电阻率下 降，造成泄漏电流过大而使设备损坏 。因此，为了预防事故的发生，应定 期检查设备绝缘电阻的变化。 n杂质的含量增加，增加了内部的导电 离子，也使电介质表面污染并吸附水 分，从而降低了体积电阻率和表面电 阻率。 n在较高的电场强度作用下，固体 和液体电介质的离子迁移能力随 电场强度的增强而增 大，使电 阻率下降。当电场强度临近电介 质的击穿电场强度时，因出现大 量电子迁移，使绝 缘电阻按指 数规律下降。 2. 介电常数 n电介质在处于电场作用下时，电介质中 分子、原子中的正电荷和负电荷发生偏移、 使得 正、负电荷的中心不再重合，形成电 偶极子。电偶极子的形成及其定向排列称为 电介质的极 化。电介质极化后，在电介质 表面上产生束缚电荷。束缚电荷不能自由移 动。 n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。 n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。 n随频率增加，有的极化过程在半周期内来不 及完成，以致极化程度下降，介电常数减小 。 n随温度增加，偶极子转向极化易于进行，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。 n随湿度增加，材料吸收水分，由于水的相对 介电常数很高 ( 在 80 左右 )，且水分的 侵入能增加极化作用，使得电介质的介电常 数明显增加。因此，通过测量介电常数，能 够判质受潮程度等。 n大气压力对气体材料的介电常数有明显影响 ，压力增大，密度就增大，相对介电增大。 n3. 介质损耗 n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。介质损耗一种是由漏导电 流引起的；另一种是由于极化引 起的。介质损耗使介质发热，是 电介质热击穿的根源。 二、绝缘的破坏 n在电气设备的运行过程中，绝缘 材料会由于电场、热、化学、机械、 生物等因素的作用，使绝缘性能发生 劣化。 n1. 绝缘击穿 n当施加于电介质上的电场强度高 于临界值时，会使通过电介质的电流 突然猛增，这时绝缘材料被破坏，完 全失去了绝缘性能，这种现象称为电 介质的击穿。发生击穿时的电压称为 击穿电压，击穿时的电场强度简称击 穿场强。 (1) 气体电介质的击穿。 n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，最后形成一条具有高电导的通道，导致气 体击穿。 n在均匀电场中，当温度一定，电极距离不变， 只有更高的电压才能使电子积聚足够的能量以 产生碰撞游离，击穿电压也逐渐升高。利用此 规律，在工程上常采用高真空和高气压的方法 来提高气体的击穿场强。 n空气的击穿场强约为 253OkV/cm 。 (2) 液体电介质的击穿。 n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。 n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。如液体中含有乳化状水滴 和纤维时，由于水和纤维的极性强，在强电 场的作用下使纤维极化而定向排列，并运动 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。例如，变压器油中含有极少量水分 就会大大降低油的击穿场强。 n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。 n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。 n固体电介质的击穿有电击穿、热击穿 、电化学击穿、放电击穿等形式。 n电击穿。这是固体电介质在强电场 作用下，其内少量处于导带的电子剧 烈运动，与晶格上的原子( 或离子 ) 碰撞而使之游离，并迅速扩展下去导 致的击穿。电击穿的特点是电压作用 时间短，击穿电压高。电击穿的击穿 场强与电场均匀程度密切相关，但与 环境温度及电压作用时间几乎无关。 n热击穿。 n这是固体电介质在强电场作用下 ，由于介质损耗等原因所产生的 热量不能够及时散发出去，会因 温度上升，导致电介质局部熔化 、烧焦或烧裂，最后造成击穿。 热击穿的特点是电压作用时间长 ，击穿电压较低。热击穿电压随 环境温度上升而下降，但与电场 均匀程度关系不大。 n电化学击穿。这是固体电介质在强 电场作用下，由游离、发热和化学反 应等因素的综合效应造成的击穿。其 特点是电压作用时间长，击穿电压往 往很低。它与绝缘材料本身的耐游离 性能、制造工艺、工作条件等因素有 关。 n放电击穿。这是固体电介质在强电 场作用下，内部气泡首先发生碰撞游 离而放电，继而加热其他杂质，使之 气化形成气泡，由气泡放电进一步发 展，导致击穿。放电击穿的击穿电压 与绝缘材料的质量有关。 n固体电介质一旦击穿，将失去其绝缘性能。 n实际上，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，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。 n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 n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。 n绝缘老化过程十分复杂。就其老化机 理而言，主要有热老化机理和电老化 机理。 n(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。 热老化包括低分子挥发性成分的逸出 ，包括材料的解聚和氧化裂解、热裂 解、水解 , 还包括材料分子链继续聚 合等过程。 n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。在电工 技术中，常把电机和电器中的绝缘结 构和绝缘系统按耐热等级进行分类。 绝缘耐热分级及其极限温度 耐热分级极限温度/ Y90 A105 E120 B130 F155 H180 C180 n(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。 n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 n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。 n另外，动物和植物也可能破坏电气设 备和电气线路的绝缘结构。 三、绝缘检测和绝缘试验 n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。 n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。 n绝缘电阻试验是最基本的绝缘试验； n耐压试验是检验电气设备承受过电压的 能力，主要用于新品种电气设备的型式 试验及投入运行前的电力变压器等设备 、电工安全用具等； n泄漏电流试验和介质损耗试验只对一些 要求较高的高压电气设备才有必要进行 。 n1. 绝缘电阻的测量。绝缘材料的电阻 可以用比较法( 属于伏安法 )测量， 也可以用泄漏法来进行测量，但通常 用兆欧表( 摇表 )测量。 n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。 在兆欧表上有三个接线端钮，分别标为接地 E 、电路 L 和屏蔽 G 。一般测量仅用 E，L 两端 ，E 通常接地或接设备外壳，L 接被测线路，电 机、电器的导线或电机绕组。测量电缆芯线对外 皮的绝缘电阻时，为消除芯线绝缘层表面漏电引 起的误差，还应在绝缘上包以锡箔，并使之与 G 端连接，如图 2-5 所示。这样就使得流经绝缘 表面的电流不再经过流比计的测量线圈，而是直 接流经 G 端构成回路，所以，测得的绝缘电阻 只是电缆绝缘的体积电阻。 使用兆欧表测量绝缘电阻时， 应注意下列事项： n 应根据被测物的额定电压正确 选用不同电压等级的兆欧表。所用兆 欧表的工作电压应高于绝缘物的额定 工作电压。 n或设备的绝缘电阻，应采用工作电压 为 500V 或 100OV 的兆欧表； n测量额定电压 500V 以上的线路或设 备的绝缘电阻，应采用工作电压为 1000V 或 2500V 的兆欧表。 n 与兆欧表端钮接线的导线应用单线 ，单独连接，不能用双股绝缘导线， 以免测量时因双股线或绞线绝缘不良 而引起误差。 n 测量前，必须断开被测物的电源， 并进行放电；测量终了也应进行放电 。放电时间一般不应短于 23 min。 对于高电压、大电容的电缆线路，放 电时间应适当延长，以消除静电荷， 防止发生触电危险。 n 测量前，应对兆欧表进行检查。首 先，使兆欧表端钮处处于开路状态， 转动摇把，观察指针是否在 “” 位；然后，再将 E 和 L 两端短接起 来，慢慢转动摇把，观察指针是否迅 速指 向 “ 0 ” 位。 n 进行测量时，摇把的转速应由慢至 快，到 120 r/min 左右时，发电机输 出额定电压。摇把转速应保持均匀、 稳定，一般摇动 1min 左右，待指针 稳定后再进行读数。 n 测量过程中，如指针指向 “0”， 表明被测物绝缘失效，应停止转动摇 把，以防表内线圈发热烧坏。 n 禁止在雷电时或邻近设备带有 高电压时用兆欧表进行测量工作。 n 测量应尽可能在设备刚刚停止 运转时进行，这样，由于测量时的温 度条件接近运转时的实际温度，使测 量结果符合运转时的实际情况。 第二节 屏护和间距 n屏护和间距是最为常用的电气安 全措施之一。 n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 n1屏护的概念、种类及其应用 n屏护是一种对电击危险因素进行隔离的手段 ，即采用遮栏、护罩、护盖、箱匣等把危险 的带电体同外界隔离开来，以防止人体触及 或接近带电体所引起的触电事故。屏护还起 到防止电弧伤人，防止弧光短路或便利检修 工作的作用。 n屏护可分为屏蔽和障碍 ( 或称阻挡物 ), 两者的区别在于：后者只能防止人体无意识 触及或接近带电体，而不能防止有意识移开 、绕过或翻越该障碍触及或接近带电体。从 这点来说，前者属于一种完全的防护，而后 者是一种不完全的防护。 n屏护装置的种类又有永久性屏 护装置和临时性屏护装置之分，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 。 n屏护装置还可分为固定屏护装 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