《电气安全》-第二章

第二章直接接触电击防护按照发生电击时电气设备的状态，电击可分为直接接触电击和间接接触电击。直接接触电击防护措施的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。返回

上一页第一节电击事故的防护准则及措施一、防止电击事故的基本原则和概念1.基本准则国际电工委员会(IEC)和我国的电气标准中提出的电击防护基本准则是:无论是在正常情况下，还是在单一故障情况下，电气装置和设备中的危险带电部分都不应是可触及的，而可触及的外露可导电部分均应是无危险的。2.带电部分和外露可导电部分带电部分是指正常使用时要通电的导体或可导电部分(含中性导体，但按惯例不包括PEN导体)，例如电气线路的芯线。下一页返回第一节电击事故的防护准则及措施外露可导电部分是指电气设备的能触及的可导电部分。它在正常情况下不带电，但在故障情况下可能带电。例如电气设备的金属外壳，正常时不带电，当内部绝缘损坏时，会导致外壳由不带电变为带电。3.直接接触电击和间接接触电击直接接触电击是指人体直接接触到上述的“带电部分”而引起的电击。间接接触电击是指人体接触到发生漏电故障电气设备的“外露可导电部分”而引起的电击。电击防护基本准则正是针对上述两种情况所提出的。4.正常情况和单故障情况正常情况是指正常操作和无故障的情况。上一页下一页返回第一节电击事故的防护准则及措施单故障情况是指以下几种情况之一:①正常情况下不带电的易触及可导电部分变为危险的带电部分。例如电动机的绕组与线槽间的基本绝缘失效，使电动机外壳由不带电变为带电。②易触及的无危险的带电部分变为危险的带电部分。例如提供交流12V特低电压的变压器其一、二次绕组之间绝缘失效，使二次绕组产生危险的对地电压。③正常不易触及的危险的带电部分变为易触及的。例如电源插座外壳机械性损坏，带电部分外露。防止电击事故的基本原则仅考虑单故障情况，而不考虑多故障情况，主要原因为:上一页下一页返回第一节电击事故的防护准则及措施①发现电气设备发生单故障不能工作时，应该立即停电维修，也就排除了继续使用导致第二种故障出现的可能性。②故障总是发生设备最薄弱处，两个及以上故障同时出现的概率极小。上一页下一页返回第一节电击事故的防护准则及措施二、防止电击事故的措施1.正常情况根据防止电击事故的基本原则，在电气设备正常情况下，直接接触电击防护措施包括基本绝缘、屏护、间距等基本防护措施，还包括双重绝缘和加强绝缘、安全电压、剩余电流保护、电气隔离和不导电环境等加强防护措施。2.单故障情况根据防止电击事故的基本原则，在电气设备发生单故障的情况下，间接接触电击防护应采取不依赖于基本防护的进一步防护措施，或兼有基本防护和故障防护的加强型防护。上一页下一页返回第一节电击事故的防护准则及措施具体措施是在基本防护的基础上，不仅包括双重绝缘和加强绝缘、安全电压、剩余电流保护、电气隔离和不导电环境等直接接触电击防护措施，还包括保护接地(IT,TT)、保护接零(TN)等措施。上一页返回第二节绝缘绝缘是指利用绝缘材料对带电体进行封闭和隔离，使电流按照确定的线路流动，防止出现电气短路、触电事故的电气安全措施。良好的绝缘是保证电气系统正常运行的基本保证。绝缘材料(也称为电介质)的主要作用是对带电体或不同电位的导体进行隔离。绝缘材料的导电能力很小，但不是绝对不导电。工程上常用的绝缘材料的电阻率一般都不低于1x107Ω·m。根据材料的物理状态，绝缘材料一般分为三类:(1)气体绝缘材料常用的气体绝缘材料有空气、氮、氢、二氧化碳和六氟化硫(SF6)等。例如，架空高压输电线路的对地绝缘，除了采用绝缘子，还需要利用空气作为绝缘介质。下一页返回第二节绝缘六氟化硫(SF6)作为性能优良的气体绝缘介质，广泛用于高压断路器等电气设备中。(2)液体绝缘材料常用的液体绝缘材料有从石油中提炼的绝缘矿物油，十二烷基苯、聚丁二烯、硅油、三氯联苯等合成油，以及蓖麻油天然油等。例如，在变压器、电容器和电缆中使用的均是液体绝缘材料。(3)固体绝缘材料常用的固体绝缘材料有树脂绝缘漆纸、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、复合制品和豁带，电工用层压制品，电工用塑料和橡胶，(钢化)玻璃、陶瓷、环氧树脂等。上一页下一页返回第二节绝缘固体绝缘材料同时具有绝缘和支撑作用，在电气系统中使用最广泛。电气设备的质量和使用寿命在很大程度上取决于绝缘材料的电、热、机械和理化性能，其中电气性能是决定设备电气安全性的重要指标。上一页下一页返回第二节绝缘一、绝缘材料的电气性能绝缘材料的电气性能主要指材料的导电性能、介电性能及绝缘强度等，分别以绝缘电阻率(或电导率)、相对介电常数、介质损耗角tan及击穿场强EB四个参数来表示。1.绝缘电阻率

和电导率(1)概念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。任何电介质都不会完全的绝缘，材料内部总存在一些带电质点，以本征离子和杂质离子为主。在电场的作用下，电介质中的带电质点作有方向的运动，其等效电路如图2-1(a)所示，在直流电压作用下的电流如图2-1(b)所示。上一页下一页返回第二节绝缘图中，流经电阻支路的电流

称为漏导电流(也称为漏电电流);流经电容和电阻串联支路的电流

称为吸收电流，是由缓慢极化和离子体积电荷形成的电流;流经电容支路的电流

称为充电电流，是由几何电容等效应构成的电流。对于固体，漏导电流有两条途径，即体积途径和表面途径。因此，对应有两种电阻率，即体积电阻率

和表面电阻率

。由于电流流经体积途径时遇到的体积电阻正比于流经材料长度而反比于电极的接触面积，可以推知体积电阻率

的单位是Ω·m。同样，由于电流流经表面途径时遇到的表面电阻正比于流经材料长度、而反比于电极的宽度，可以推知表面电阻率

的单位是Ω，为了便于与电阻的单位区别，有时也用Ω/sq.表示。上一页下一页返回第二节绝缘任何电介质中的带电粒子沿电场方向作有规则的运动，形成电流，这种物理现象称为电介质的电导。任何电介质都具有一定的电导，表征电导大小的物理量是电导率，通常用

表示，它决定着介质的绝缘性能。几种电介质的电导率参见表2-1。

(2)影响因素温度、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。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。上一页下一页返回第二节绝缘湿度升高时，一方面水分的浸入增加了电介质的导电离子，使绝缘电阻下降;另一方面，对亲水材料，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。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。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。上一页下一页返回第二节绝缘2.极化和介电常数一般电介质在没有外部电场情况下对外不显示电性，但当电介质在受到电场作用时，电介质中的正、负电荷发生偏移，出现极化。(1)概念电介质的极化是指处于电场作用下的电介质，其中的原子发生正电荷和负电荷偏移，使得正、负电荷的中心不再重合，形成的电偶极子及其定向排列。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。介电常数是表示电介质极化特征的性能参数。介电常数越大，电介质极化能力越强，产生的束缚电荷就越多。束缚电荷能产生电场，且该电场总是削弱外电场的。上一页下一页返回第二节绝缘因此，电介质周围的电场强度，总是低于同样带电体处在真空中时其周围的电场强度。现用电容器来说明介电常数的物理意义。如图2-2所示为一平行平板电容器，极板面积为A，距离为d，电极间所加直流电压为U。当极板间为真空时，如图2-2(a)所示，电压U对真空电容器充电，极板上出现的电荷量为Q0，此时真空电容器的电容(几何电容)C0;当极板间填充了某种电介质，如图2-2(b)所示，极板上出现的电荷量为Q，此时真空电容器的电容(几何电容)C0，则C与C0的比值即该电介质的相对介电常数，即(2-1)上一页下一页返回第二节绝缘由于电介质的极化，靠近电介质表面处出现了束缚电荷，同时极板上的自由电荷也相应增加。也就是说，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。(2)影响因素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。随频率增加，有些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。随温度增加，电偶极子更易于极化，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。上一页下一页返回第二节绝缘随湿度增加，材料吸收水分，由于水的相对介电常数很高，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，能够判断电介质受潮程度等。气压对气体材料的介电常数有明显影响，压力增大，密度就增大，相对介电常数也增大。3.介质损耗电介质在电压作用下都有能量损耗。损耗分为两种，一种是由极性介质中的电偶极子极化和多层介质的夹层极化等引起的极化损耗;另一种是由介质电导引起的电导损耗。在直流电压作用下，电介质中不存在周期性的极化过程，所以只存在由电导引起的电导损耗;在交流电压作用下，除了电导损耗外，还存在由周期性极化过程引起的极化损耗。上一页下一页返回第二节绝缘(1)概念在交流电压作用下，电介质中的部分电能不可逆地转变成热能，单位时间内消耗的能量称为电介质功率损耗，简称介质损耗。单位时间内消耗的能量叫做介质损耗功率。介质损耗产生的原因既可以是漏电电流，也可以是电介质极化。介质损耗使介质发热，加速绝缘老化，是电介质发生热击穿的根源。电介质在交流电压作用下的等值电路和相量图如图2-3所示。相量图中的总电流与电压的相位差，称为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，可以求出单位体积内介质损耗功率为(2-2)上一页下一页返回第二节绝缘式中—电源角频率，

—电介质介电常数;E—电介质内电场强度;tan—介质损耗角正切。由于介质损耗功率P值与试验电压、试品尺寸等因素有关，难以用来对电介质品质作严密的比较，所以通常是以介质损耗角正切tan来衡量电介质的介质损耗性能。对于电气设备中使用的电介质，要求它的tan值越小越好。而当绝缘受潮或劣化时，tan值剧烈上升，tan能敏感地反映绝缘质量。因此，在电气安全要求高的场合，需进行介质损耗试验。上一页下一页返回第二节绝缘(2)影响因素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。上一页下一页返回第二节绝缘二、绝缘的破坏很多因素会影响电气设备的绝缘性能，在制造、运输过程中可能产生潜伏性缺陷，在长期运行过程可能受到正常运行电压和过电压、热、化学、机械、生物等因素而逐渐劣化，并发展成为缺陷。绝缘的缺陷一般可分为集中性缺陷和分布性缺陷两大类。集中性(或局部性)缺陷是指绝缘的某个局部或某几个部分存在缺陷，而剩余部分完好无损。例如瓷件局部开裂、发电机绕组线棒端部绝缘局部磨损或开裂、绝缘内部有气泡等。这种缺陷在一定条件下发展很快，会波及整体。分布性缺陷是指绝缘在各种因素影响下导致的整体绝缘性能下降。上一页下一页返回第二节绝缘例如绝缘整体受潮、变压器油变质、固体有机绝缘的老化等。这种缺陷是缓慢发展的。绝缘出现缺陷后，在电场作用下，会发生诸如极化、电导、损耗和击穿等各种物理现象，其电气特性及其他绝缘性能就要发生变化，导致绝缘破坏。绝缘破坏的形式有绝缘击穿、绝缘老化和绝缘损坏三种。1.绝缘击穿电介质的极化、电导和损耗是电介质在弱电场作用下表现出的固有电气特性。在强电场作用下，当电场强度超过某一临界值时，会使通过电介质的电流突然猛增，电介质完全失去绝缘性能，形成导电通道，这种现象称为电介质的绝缘击穿。上一页下一页返回第二节绝缘击穿时加在介质两端的电压称为击穿电压，电介质击穿时的电场强度称为击穿场强。在均匀电场中，击穿场强等于击穿电压与介质两极间距离的比值，在不均匀电场中，该比值称为平均击穿场强。击穿场强(平均击穿场强)反映了电介质耐受电场的能力，即电气强度。(1)气体电介质的击穿空气、六氟化硫等气体介质是电力系统中应用相当广泛的绝缘材料，研究它们的击穿原理具有重要的现实意义。①气体电介质的击穿过程。气体击穿(也叫气体放电)是由碰撞电离导致的电击穿。在强电场中，气体的带电质点(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。上一页下一页返回第二节绝缘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。电子崩不断向阳极发展，最后形成一条具有高电导的通道，导致气体击穿。②提高气体电介质击穿电压的措施。气体绝缘在电力系统中应用非常广泛，为了减小高压电气设备的尺寸，总希望在保持安全运行的条件下尽可能地缩小间隙距离，这就要求尽量提高气体间隙的击穿电压。根据前述气体间隙击穿的基本过程，提高气体间隙击穿电压的途径有两个:一个是改善电场分布使其尽量均匀;另一个是采取措施尽可能地削弱气体间隙中的游离过程。上一页下一页返回第二节绝缘(a)改进电极形状及表面状态。均匀电场和稍不均匀电场中，气体间隙的平均击穿场强比极不均匀电场中气体间隙的要高得多。一般电场分布越均匀，气隙的击穿电压就越高，因此可以适当地改进电极形状，增大电极的曲率半径，使电场分布更加均匀，从而提高气隙的击穿电压。同时，电极表面及边缘应避免出现毛刺和尖角等。例如高压输电线路上所有金具应经加热镀锌处理，使其表面上覆盖光滑的锌层，以消除局部电场增强出现的电晕。(b)在极不均匀电场中采用极间障。在极不均匀电场的气体间隙中放入绝缘纸或纸板，在一定条件下可以显著提高间隙的击穿电压。放入的绝缘纸或纸板称为极间障，也叫屏障，它本身的击穿电压并不高，其主要作用是阻止了空间电荷的运动，使空间电荷均匀地分布在屏障上，起到改变电场分布的作用，从而使间隙的击穿电压提高。上一页下一页返回第二节绝缘实验证明，当屏障放置在棒一板间隙中距棒电极约15%~20%极间距离时，外施电压不论是直流还是交流，间隙的击穿电压提高的最多，可达无屏障时的2~3倍。屏障的存在使气体间隙80%~85%空间的电场分布得到改善，从而提高了间隙的击穿电压。(c)采用高气压气体。由巴申定律可以知道，提高气体压力可以提高间隙的击穿电压。在大气压下空气的电气强度约为变压器油的1/5~1/8，若将压力增加到(10~15)x101300Pa，其电气强度就与变压器油的相当。如高压空气断路器、标准电容器等采用压缩空气或其他气体作为内绝缘。提高气压后，电场均匀程度对击穿电压的影响较大，所以在高气压下应尽量改善电场分布。上一页下一页返回第二节绝缘在均匀电场中，压缩空气压力在10x101300Pa以下时，间隙击穿电压随气压的增加而线性增加，但当气压超过这个范围时，间隙击穿电压随气压的增加将呈现饱和的趋向。

(d)采用高真空气体。根据巴申定律，当间隙中的气体压力低至接近真空时，间隙的击穿电压将显著提高。此时间隙中的空气极为稀薄，基本上不会发生什么碰撞，在真空中发生放电现象的机理发生根本性的变化，主要靠强电场下阴极释放电子导致真空击穿。真空绝缘在电力系统中也有应用，如真空断路器等。

(e)采用高电气强度气体。实践证明，许多含有卤族元素的气体化合物，其耐电强度比空气高得多，称为高电气强度气体。如六氟化硫、氟利昂等，其耐电强度是空气的2.3~2.6倍。上一页下一页返回第二节绝缘高电气强度气体之所以具有较高的耐电强度(或绝缘强度)，是因为它们的分子具有很强的电负性，容易吸附一个自由电子成为活动能力很差的负离子，使游离能力很强的电子数减少，削弱了游离过程，且形成负离子后，增加了与正离子复合的机会。此外，这类气体的分子量较大，分子直径也较大，使得电子在两次碰撞之间经过的路径缩短，不易积聚起足够的动能，从而减弱了其碰撞游离的能力。(2)液体电介质的击穿①液体电介质的击穿过程。液体电介质的击穿特性与材料本身的纯净度有关，一般认为纯净液体的击穿与气体的击穿机理相似，是电子碰撞电离最后导致击穿。上一页下一页返回第二节绝缘但液体的密度大，电子自由行程短，积聚能量小，因此击穿场强比气体高。纯净的液体电介质在均匀电场小间隙中的击穿场强可达1MV/cm。然而，工程应用中的液体电介质可能从空气中吸收水分，各种纤维可能从固体电介质中脱落进入液体电介质中，液体电介质老化变质可能产生气体、水分和新聚合物等原因，所以工程上液体电介质中通常含有一定量的气体、水分和纤维等杂质。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，逐步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。上一页下一页返回第二节绝缘含有气体杂质的液体电介质的击穿可用气泡击穿机理来解释。气体杂质的存在使液体呈现不均匀性，液体局部过热，气体迁移集中，在液体中形成气泡。由于气泡的相对介电常数较低，使得气泡内的电场强度较高，约为液体内电场强度的2.2~2.4倍，而气体的临界场强比液体低得多，致使气泡电离，局部发热加剧，体积膨胀，气泡扩大，形成连通两电极的导电小桥，最终导致整个电介质击穿。液体电介质击穿后，绝缘性能在一定程度上可以得到恢复。②提高液体电介质击穿电压的措施。由于杂质的存在，工程用液体电介质的击穿过程与纯净液体电介质截然不同，其击穿场强也明显不同。如纯净的变压器油的击穿场强可达4000kV/cm以上，而工程用变压器油的击穿场强为120~250kV/cm。上一页下一页返回第二节绝缘因此，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，还要在使用过程中避免这些杂质的侵入。

(3)固体电介质的击穿电力系统中的一些电气设备常用固体电介质作为绝缘和支撑材料。固体电介质击穿后会出现烧痕或孔洞状的放电通道，再也不能自行恢复其绝缘性能，即击穿后便永远丧失了绝缘性能。①固体电介质的击穿过程。固体介质击穿会受到热、机械力、化学腐蚀等的影响，其击穿过程与击穿形式有关。固体介质的击穿有电击穿、热击穿、电化学击穿、放电击穿等形式。上一页下一页返回第二节绝缘(a)电击穿。电击穿是固体电介质在强电场作用下，内部少量电子剧烈运动，与晶格上的原子(或离子)碰撞后电离，破坏了固体电介质的晶格结构,并迅速扩展下去导致的击穿。电击穿的主要特点是击穿过程极快，约10-8~10-6s;击穿电压很高，击穿场强可达105~106kV/cm;介质发热不明显;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。当介质的电导或介质损耗很小，又有良好的散热条件，以及介质内部不存在局部放电的情况下，固体电介质的击穿通常为电击穿。上一页下一页返回第二节绝缘(b)热击穿。热击穿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，发热量大于散热量，则介质温度就会升高，导致电介质局部熔化、烧焦或烧裂，从而导致固体电介质完全丧失绝缘特性而被击穿。热击穿的特点是电压作用时间长，击穿电压较低，约为103~104kV/cm。热击穿电压与环境温度、电压作用时间、电源频率、散热条件有关，还与周围媒质的导热性能以及介质本身的导热系数、损耗、厚度等有关。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。上一页下一页返回第二节绝缘(c)电化学击穿。电化学击穿是固体电介质在强电场作用下，由电离、发热和化学反应等因素的综合效应造成的击穿。电化学击穿的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电离性能、制造工艺、工作条件等因素有关。(d)放电击穿。放电击穿是固体电介质在强电场作用下，内部气泡首先发生碰撞电离而放电，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。②提高固体电介质击穿电压的措施。上一页下一页返回第二节绝缘(a)提高固体介质的均匀致密程度。通过精选材料、改善工艺、真空干燥、加强浸渍(油、胶、漆等)等方法，尽可能地清除固体介质中残留的杂质、气泡和水分等。(b)改进绝缘设计。采取合理的绝缘结构使各部分的绝缘强度与其所承担的场强相配合;改善电极形状及表面粗糙度使电场分布均匀;改善电极与绝缘的接触状态，消除接触处的气隙或使接触处的气隙不承受电压(如采用半导体漆等)。(c)改善运行条件。如注意防潮、防污和防腐蚀，加强散热冷却，防止臭氧及有害气体与绝缘材料的接触等。上一页下一页返回第二节绝缘实际上，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，在采用tan值大、耐热性差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电击穿。当电压作用时间达数小时乃至数年时，大多数属于电化学击穿。

2.绝缘老化在运行过程中，电气设备的绝缘材料由于受热、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，就其老化机理而言，主要有热老化和电老化。上一页下一页返回第二节绝缘

(1)热老化一般在低压电气设备中，热是导致绝缘材料老化的主要因素。热老化形式包括低分子挥发性成分的逸出，材料的解聚和氧化裂解、热裂解、水解，材料分子链继续聚合等。每种绝缘材料都有极限耐热温度，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。表2-2所列是我国绝缘材料标准规定的绝缘耐热分级和极限温度。(2)电老化电老化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。上一页下一页返回第二节绝缘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，加速材料性能恶化。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、蒸汽、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。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。上一页下一页返回第二节绝缘三、绝缘检测绝缘检测的目的是检查电气设备或线路的绝缘指标，找出设备缺陷和薄弱环节，判断电气设备安全水平是否符合要求。绝缘检测的试验方法一般分为两类:(1)非破坏性试验非破坏性试验是指在较低的试验电压下或用其他不会损伤绝缘的办法来测量材料的电气性能，从而判断设备内部缺陷。例如绝缘电阻测量、吸收比试验、泄漏电流试验、介质损失角正切值tan试验等。这类试验方法，由于试验电压较低，所以有些缺陷难以充分暴露。上一页下一页返回第二节绝缘(2)破坏性试验破坏性试验(或称耐压试验)的电压是电气设备额定电压的数倍，因此对绝缘的考验很严格。通过这类试验，电气设备的绝缘一般能保证有一定水平和裕度。其缺点是，在试验过程中可能会对设备的绝缘造成一定的损伤。绝缘检测试验项目中绝缘电阻试验是最基本的绝缘试验。耐压试验是检验电气设备承受过电压的能力，主要用于新电气设备及投入运行前的电力变压器等设备、电工安全用具等。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。上一页下一页返回第二节绝缘除电气绝缘试验外，还有一类是通过特性试验测量设备技术参数的试验。例如变压器、互感器的变比试验、极性试验、线圈直流电阻测量、断路器分合闸时间和速度试验等。

1.绝缘电阻试验对各种电气设备，绝缘材料的好坏对设备的正常运行和安全发、供、用电有着重大影响。而绝缘电阻是衡量绝缘性能优劣的最基本指标。在绝缘结构的制造和使用中，经常需要测定其绝缘电阻。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，判断电气设备的受潮、受热、污染、老化等情况，避免因绝缘电阻降低或损坏而造成漏电、短路、电击等电气事故。上一页下一页返回第二节绝缘

(1)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(又称绝缘电阻表，俗称摇表)测量。兆欧表的主要部分是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)。兆欧表的测量原理如图2-4所示。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。磁电式流比计的测量机构是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，仪表指针的偏移度决定于两个线圈中通过的电流比值，上一页下一页返回第二节绝缘其大小分别为(2-3)(2-4)式中K1,K2—比例常数;I1,I2—通过两个线圈的电流;—线圈带动指针偏转的偏转角。当M1≠M2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(2-5)在接入被测电阻Rx后，构成了两条互相并联的支路，当摇动手摇发电机时，两个支路分别通过电流I1和I2。可以看出上一页下一页返回第二节绝缘(2-6)考虑到两电流之比与偏转角满足的函数关系，不难得出(2-7)可见，指针的偏转角

仅仅是被测绝缘电阻Rr的函数，而与电源电压没有直接关系。在兆欧表上有三个接线端子，分别标为接地端子E、电路端子L和屏蔽端子G。如图2-5所示为测量套管绝缘电阻的接线图。一般测量时仅用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。上一页下一页返回第二节绝缘测量电缆芯线对外皮的绝缘电阻时，为了避免套管表面泄漏对测量结果的影响，利用屏蔽电极使表面泄漏电流通过屏蔽端子G直接流入电源，不经过电流线圈，不会对结果造成影响。所以，测得的绝缘电阻只是电缆绝缘的体积电阻。当表面泄漏影响不大时，可不使用屏蔽端子。(2)吸收比的测定电力变压器、电力电容器、交流电动机等高压设备，不仅要测量绝缘电阻，还要求测量其吸收比。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。由吸收比的大小可以对绝缘受潮程度和内部有无缺陷存在进行判断。上一页下一页返回第二节绝缘这是因为，给绝缘材料加直流电压都有一个充电过程，在绝缘材料受潮或内部有缺陷时，泄漏电流增加很多，同时充电过程加快，吸收比减小，接近于1;绝缘材料干燥时，泄漏电流小，充电过程慢，吸收比明显增大。例如，干燥的发电机定子绕组，在10℃~30℃时的吸收比远大于1.3。吸收比原理如图2-6所示。(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。几种主要线路和设备应达到的绝缘电阻值要求如下:上一页下一页返回第二节绝缘①新装和大修后的低压线路和设备，要求绝缘电阻不低于0.5MΩ;运行中的线路和设备，要求可降低为每伏工作电压不小于1000Ω;安全电压下工作的设备同220V一样，不得低于0.22MΩ;在潮湿环境，要求可降低为每伏工作电压500Ω。②携带式电气设备的绝缘电阻不应低于2MΩ。③配电盘二次线路的绝缘电阻不应低于1MΩ，在潮湿环境，允许降低为0.5Ω。

④10kV高压架空线路每个绝缘子的绝缘电阻不应低于300MΩ;35kV及以上的不应低于500MΩ。上一页下一页返回第二节绝缘⑤运行中6~10kV和35kV电力电缆的绝缘电阻分别不应低于400~1000MΩ和600~1500MSZ。干燥季节取较大的绝缘电阻值，潮湿季节取较小的绝缘电阻值。⑥电力变压器投入运行前，绝缘电阻应不低于出厂时的70%，运行中的绝缘电阻值可适当降低。

2.耐压试验电气设备的耐压试验主要用以检查电气设备承受过电压的能力。在电力系统中，线路及发电、输变电设备的绝缘，除了在额定交流或直流电压下长期运行外，还要短时承受过电压的作用。另外，某些特殊用途电气设备也会遇到各种特殊类型的高电压。因此，耐压试验是保证电气设备安全运行的有效手段。上一页下一页返回第二节绝缘耐压试验主要有工频交流耐压试验、直流耐压试验和冲击电压试验等。其中，工频交流耐压试验最为常用，这种方法接近实际运行情况，所需设备简单。对电力电缆、高压电机等电气设备，因电容很大无法进行交流耐压试验时，则进行直流耐压试验。工频耐压试验是在电气设备上施加试验电压1min，如不发生绝缘闪络和击穿损坏，则认为设备绝缘是合格的。其优点是可准确地考验绝缘的裕度，能有效发现较危险的集中性缺陷，但对固体绝缘有累积效应，因此试验电压的选取要适当。耐压试验的电压波形见GB/T16927.1《高电压试验技术第一部分:一般试验要求》。上一页下一页返回第二节绝缘工频耐压试验的接线如图2-7所示。图中，T1为调压器，T2为试验变压器，R为保护电阻，CX表示被试品，PV1为低压交流电压表，PV4为静电电压表或其他测量交流高压的装置(如电容分压器等)。工频耐压试验的试验电压为被试设备额定电压的一倍多至数倍之间，但不得低于1kV。进行工频耐压试验时，先以任意速度加压至试验电压的40%左右，再以每秒3%试验电压的速度升高到试验电压，并持续规定时间，然后在5s内将电压降至试验电压的25%以下，再切断电源。通常，耐压试验的加压时间对瓷质和液体为60S，对以有机固体作为主要绝缘的设备为300S，但根据被试设备、线路种类的不同，也有其他不同的加压时间情况。上一页下一页返回第二节绝缘变配电设备的交流耐压试验电压标准见表2-3。3.泄漏电流试验测量泄漏电流的原理与测量绝缘电阻的相同，只是测量泄漏电流时所加的直流电压更高，并且可以直接测量试品的泄漏电流或泄漏电流随所加直流电压的变化曲线，而微安表的测量精度也比兆欧表要高，所以可以更有效地发现被试绝缘的缺陷，同时可结合直流耐压试验进行，可以有效地发现一些危险的、未贯通的集中性缺陷。测量泄漏电流所需的直流高压一般有两种方式获得。一种是工频低压电源通过倍压整流获得直流高压。上一页下一页返回第二节绝缘这种情况通常将整流装置与测量仪表及其保护装置组合在一起构成专用的便携式测量装置，特点是体积小、重量轻，便于现场测试，但得到的直流电压有限(通常在200kV以下)。另一种是将工频低压电源经试验变压器变成交流高压，再经过半波整流和滤波得到直流高压，泄漏电流由外接直流微安表直接测出，用其测量泄漏电流的接线如图2-8所示。图2-8中，T1为自耦调压器，用于调节电压大小。T2为试验变压器，用来升高交流电压。与电力变压器相比，试验变压器一般是单相的，变比很大(500~1000，甚至更大)，但容量有限。因其输出电压很高，故其高压绕组允许通过的最大电流较小(一般在几百毫安以下)。R为保护电阻(也称限流电阻)，是用来保护试验变压器等试验设备的。上一页下一页返回第二节绝缘当在加压过程中，绝缘突然发生放电或击穿，这时测试回路的阻抗很小，则直流高压电源几乎被短接，测试回路中将流过很大的电流，若不加限制，将损坏试验设备，特别是试验变压器。因此，测试回路中要接一个限流电阻，其阻值应较大，保证当试品突然被击穿时流过试验变压器高压绕组中的电流不超过允许值;但也不能太大，否则它上面的压降就会较大，当在低压侧测量电压时就会引起较大的误差。另外，保护电阻应有一定的长度和热容量，以免在承担高压时发生沿面闪络。VD为高压整流硅堆，它是由许多硅二极管串联经环氧树脂浇注而成，具有良好的单相导电性，可用来进行半波整流。上一页返回第三节屏护和间距C为滤波电容器，用来减小整流电压的脉动，其电容量越大，输出的直流电压越平稳，在测试大电容量绝缘如发电机、变压器和电缆等绝缘时，因其本身电容较大，则可不接滤波电容。PA为直流微安表，S为其保护开关，升压过程中S处于闭合状态将微安表短接，只有当读数时才拉开开关S，以免试品突然被击穿时过大的电流损坏微安表。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电击的安全措施。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。下一页返回第三节屏护和间距一、屏护1.屏护的概念、种类及其应用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、保护电气设备不受机械损伤和便于检修工作的作用。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。上一页下一页返回第三节屏护和间距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。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;而跟随天车移动的天车滑线屏护装置就属于移动屏护装置。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。如开关电气的可动部分一般不能包以绝缘，因此需要屏护。高压设备做到全部绝缘往往有困难，因此，不论高压设备是否有绝缘，均要求加装屏护装置。室内、外安装的变压器和变配电装置应装有完善的屏护装置。上一页下一页返回第三节屏护和间距当作业场所邻近带电体时，在作业人员与带电体之间、过道、人口等处均应装设可移动的临时性屏护装置。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。为防止因意外带电而造成触电事故，对金属材料制成的屏护装置必须实行可靠的接地或接零。(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。遮栏高度不应低于1.7m，下部边缘离地不应超过0.1m，网眼遮栏与带电体之间的距离不应小于表2-4所示的距离。上一页下一页返回第三节屏护和间距栅遮栏的高度户内不应小于1.2m，户外不应小于1.5m，栏条间距离不应大于0.2m。对于低压设备，遮栏与裸导体之间的距离不应小于0.8m。户外变配电装置围墙的高度一般不应小于2.5m。(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连锁装置。上一页下一页返回第三节屏护和间距二、间距间距(也称为安全距离)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最小空间距离。间距的作用是防止人体触及或接近带电体造成触电事故;避免车辆或其他器具碰撞或过分接近带电体造成事故;防止火灾、过电压放电及各种短路事故，以及方便操作。在间距的设计选择时既要考虑安全的要求，同时也要符合人一机工程学的要求。不同电压等级、设备类型、安装方式、周围环境等对间距的要求也不同。1.线路间距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2-5所示的距离。上一页下一页返回第三节屏护和间距在未经相关管理部门许可的情况下，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间距，且不应跨越具有可燃材料屋顶的建筑物。架空线路导线与建筑物的最小距离见表2-6。架空线路导线与街道树木、厂区树木的最小距离见表2-7。架空线路导线与绿化区树木、公园的树木的最小距离为3m。架空线路导线与铁路、道路、通航河流、电气线路及管道等设施之间的最小距离见表2-8。表中，特殊管道指的是输送易燃易爆介质的管道;各项中的水平距离在开阔地区不应小于电杆的高度。上一页下一页返回第三节屏护和间距同杆架设不同种类、不同电压的电气线路时，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2-9。从配电线路到用户进线处第一个支持点之间的一段导线称为接户线。10kV接户线对地距离不应小于4.5m;低压接户线对地距离不应小2.75m。低压接户线跨越通车街道时，对地距离不应小于6m;跨越通车困难的街道或人行道时，对地距离不应小于3.5m。从接户线引入室内的一段导线称为进户线。进户线的进户管口与接户线端头之间的垂直距离不应大于0.5m;进户线对地距离不应小于2.7m。上一页下一页返回第三节屏护和间距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2-10。表中无括号的数字为电缆管线在管道上方的数据，有括号的数字为电缆管线在管道下方的数据。电缆管线应尽可能敷设在热力管道的下方。当现场的实际情况无法满足表2-10所规定距离时，应采取包隔热层，对交叉处的裸母线外加保护网或保护罩等措施。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2-11。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2-11中的最小距离对采用穿管保护时，应从保护管的外壁算起。上一页下一页返回第三节屏护和间距

2.用电设备间距明装的车间低压配电箱底口距离地面高度可取1.2m，暗装的可取1.4m。明装电能表板底口距离地面的高度可取1.8m。常用开关电器的安装高度为1.3~1.5m，开关手柄与建筑物之间应保留150mm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1.3~1.8m，暗装插座可取0.2~0.3m。室内灯具高度应大于2.5m。受实际条件限制达不到时，可减为2.2m，但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。上一页下一页返回第三节屏护和间距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。

3.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2-12。

4.置于伸臂范围之外置于伸臂范围之外的防护是一种只用于防止人员无意识地触及电气装置带电部分的防护措施，图2-9所示为有人活动的场所人手臂能够达到的区域。这个范围是依照人一机工程学中的人体统计尺寸并考虑一定的安全余量所规定的。上一页下一页返回第三节屏护和间距图中S为可能有人活动的面。一般情况下，距离超出图中所给出的手臂可达到的界线，即可认为正常状态下不可触及。在伸臂范围以内，不允许出现可同时触及的不同电位的部分。通常如果两个部分之间的间隔不超过2.5m，则认为两个部分可同时触及。由于伸臂范围值是指无其他帮助物(例如工具或梯子)的赤手直接接触范围，因此，在正常情况下手持大的或长的导电物体的情形，计算伸臂距离时应加上物品的尺寸。上一页返回第四节双重绝缘和加强绝缘双重绝缘和加强绝缘是在基本绝缘的基础上，通过结构和材料设计，增强绝缘性能，使之具备了直接接触电击防护和间接电击防护的功能。下一页返回第四节双重绝缘和加强绝缘一、双重绝缘和加强绝缘的结构工作绝缘，又称基本绝缘或功能绝缘，是保证电气设备正常工作和防止触电的基本绝缘，位于带电体与不可触及金属件之间。保护绝缘又称附加绝缘，是在工作绝缘因机械破损或击穿等而失效的情况下，可防止触电的独立绝缘，位于不可触及金属件与可触及金属件之间。双重绝缘，是兼有工作绝缘和附加绝缘的绝缘。加强绝缘，是基本绝缘经改进后，在绝缘强度和机械性能上具备了与双重绝缘同等防触电能力的单一绝缘，在构成上可以包含一层或多层绝缘材料。典型的双重绝缘和加强绝缘的结构示意图如图2-10所示。上一页下一页返回第四节双重绝缘和加强绝缘具有双重绝缘和加强绝缘的设备属于11类设备。按外壳特征，11类设备可分为以下三类:(1)全部绝缘外壳的11类设备。此类设备其外壳上除了铭牌、螺钉、铆钉等小金属外，其他金属件都在无间断的封闭绝缘外壳内，外壳成为加强绝缘的补充或全部。(2)全部金属外壳的11类设备。此类设备有一个金属材料制成的无间断的封闭外壳。其外壳与带电体之间应尽量采用双重绝缘，无法采用双重绝缘的部件可采用加强绝缘。(3)兼有绝缘外壳和金属外壳两种特征的11类设备。上一页下一页返回第四节双重绝缘和加强绝缘二、双重绝缘和加强绝缘的安全条件由于具有双重绝缘或加强绝缘，11类设备无须再采取接地、接零等安全措施，因此，对双重绝缘和加强绝缘的设备可靠性要求较高。双重绝缘和加强绝缘的设备应满足以下安全条件:1.绝缘电阻和电气强度绝缘电阻在直流电压为500V的条件下测试，工作绝缘的绝缘电阻不得低于2MΩ，保护绝缘的绝缘电阻不得低于5MΩ，加强绝缘的绝缘电阻不得低于7MΩ。交流耐压试验的试验电压，工作绝缘为1250V，保护绝缘为2500V、加强绝缘为3750V。对于有可能产生谐振电压者，试验电压应比2倍谐振电压高出1000V。耐压持续时间为1min,试验中不得发生闪络或击穿。上一页下一页返回第四节双重绝缘和加强绝缘直流泄漏电流试验的试验电压，对于额定电压不超过250V的11类设备，应为其额定电压上限值或峰值的1.06倍;对于施加电压5s后读数，泄漏电流允许值为0.25mA。2.外壳防护和机械强度11类设备应能保证在正常工作时以及在打开门盖和拆除可拆卸部件时，人体不会触及仅用工作绝缘与带电体隔离的金属部件。其外壳上不得有易于触及上述金属部件的孔洞。若利用绝缘外护物实现加强绝缘，则要求外护物必须用钥匙或工具才能开启，其上不得有金属件穿过，并有足够的绝缘水平和机械强度。11类设备应在明显位置标上作为11类设备技术信息一部分的“回”形标志。例如标在额定值标牌上。上一页下一页返回第四节双重绝缘和加强绝缘3.电源连接线11类设备的电源连接线应符合加强绝缘要求，电源插头上不得有起导电作用以外的金属件，电源连接线与外壳之间至少应有两层单独的绝缘层。电源线的固定件应使用绝缘材料(如使用金属材料)，应加以保护绝缘等级的绝缘。对电源线截面的要求见表2-13。此外，电源连接线还应经受拉力试验而不损坏。一般场所使用的手持电动工具应优先选用11类设备。在潮湿场所或金属构架上工作时，除选用安全电压的工具之外，也应尽量选用11类工具。上一页下一页返回第四节双重绝缘和加强绝缘三、不导电环境不导电环境(也称为非导电场所)是利用不导电的材料制成地板、墙壁等，使人员所处的场所成为一个对地绝缘水平较高的环境。不导电环境应符合如下的安全要求:①地板和墙壁每一点对地的电阻:500V及以下者不应小于50kΩ认500V以上者不应小于100kΩ。②保持间距或设置屏障，使得在电气设备工作绝缘失效的情况下，人体也不可能同时角虫及不同电位的导体。③为了维持不导电的特征，场所内不得设置保护零线或保护地线，并应有防止场所内高电位引出场所外和场所外低电位引入场所内的措施。上一页返回下一页第四节双重绝缘和加强绝缘④场所的不导电性能应具有永久性特征，不应因受潮或设备的变动等原因使安全水平降低。上一页返回第五节特低电压特低电压(旧称安全电压)又称安全特低电压，是属于兼有直接接触电击防护和间接接触电击防护的安全措施。其保护原理是:通过对系统中可能作用于人体的电压进行限制，使触电时流过人体的电流受到抑制，将触电危险性控制在安全范围内。下一页返回第五节特低电压一、特低电压的限值和额定值1.特低电压限值特低电压限值是在任何运行条件下，允许存在于两个可同时触及的可导电部分间的最高电压值(交流为有效值;直流为无纹波直流电压值)。可以认为，限值范围内的电压在相应条件下对人是不会有危害的。(1)影响电压限值的因素各专业技术委员会在规定本专业电压限值时应考虑如下因素:①人体阻抗因素:接触电压、皮肤潮湿程度、电流通路、接触面积、接触压力、流过人体的电流的波形和频率。上一页下一页返回第五节特低电压②可触及部分:接触面积(指尖、手指、手掌)、被紧握住而不能摆脱的可能性、可能触及的部位、有意或无意被触及。③电气系统因素:交流、直流、波形频率及脉冲、接地情况、与其他系统的隔离情况、电源阻抗、断路装置、标称值、最大值及容差。④外部影响因素:温度、湿度、灰尘、电导率、接触情况、衣着。⑤人的能力因素:专业人员、经过培训的人员、一般人员、儿童、残疾人。⑥生理效应界限:感知阈、反应阈、疼痛阈、灼伤、摆脱阀、麻痹、心脏纤维性颤动阈。⑦电气参数界限:电压(交流/直流、方均根值、峰值、波形)、电流(交流/直流、方均根值)、电能、电荷、频率。上一页下一页返回第五节特低电压(2)环境状况分类本节规定的电压限值考虑了如下四类环境状况:①皮肤阻抗和对地电阻均可忽略不计(例如人体浸没在水中)。②皮肤阻抗和对地电阻降低(例如潮湿的环境)。③皮肤阻抗和对地电阻均不降低(例如干燥的环境)。④特殊状况(例如电焊、电镀)，特殊状况的影响由各专业标准化技术委员会负责定义。

2.特低电压额定值我国国家标准规定的特低电压额定值(工频有效值)等级为:42V,36V,24V,12V和6V。根据使用环境、人员和使用方式等，特低电压额定值见表2-14。上一页下一页返回第五节特低电压例如:特别危险环境中使用的手持电动工具应采用42V安全电压;有电击危险环境中使用的手持照明灯和局部照明灯应采用36V或24V安全电压;金属容器内、特别潮湿处等特别危险环境中使用的手持照明灯应采用12V安全电压;水下作业等场所应采用6V安全电压。当电气设备采用24V以上特低电压时，必须采取防护直接接触电击的其他措施。上一页下一页返回第五节特低电压二、特低电压防护的类型及安全条件1.类型特低电压电击防护的类型分为特低电压(ExtraLowVoltage，缩写ELV)和功能特低电压(FunctionalExtraLowVoltage，缩写FELV。其中ELV防护又包括了安全特低电压(SafetyExtraLowVoltage，缩写SELV)和保护特低电压(ProtectiveExtraLowVoltage，缩写PEL码两种类型的防护。但是，根据国际电工委员会相关的导则中有关慎用“安全”一词的原则，上述缩写仅作为特低电压保护类型的表示，而不再有原缩写字的含义，即不能认为仅采用了“安全”特低电压电源就能彻底防止电击事故的发生。因为，只有同时符合规定的条件和防护措施，系统才是安全的。上一页下一页返回第五节特低电压(1)SELV。作为不接地系统的安全特低电压用的防护，其特点是特低电压回路的带电部分不接地，也不与其他电路的带电部分或保护导体相连接，即SELV处于“悬浮状态”，安全性能最佳，是实际应用最为广泛的特低电压保护类型。(2)PELV。只作为保护接地系统的安全特低电压用防护。(3)FELV。由于功能上的原因(非电击防护目的)，采用了特低电压，但不能满足或没有必要满足SELV和PELV的所有条件。FELV防护是在这种前提下，补充规定了某些直接接触电击和间接接触电击防护措施的一种防护。2.安全条件要达到兼有直接接触电击防护和间接接触电击防护的保护要求，必须满足以下条件:上一页下一页返回第五节特低电压(1)线路或设备的标准电压不超过标准所规定的安全特低电压值。(2)SELV和PELV必须满足安全电源、回路配置和各自的特殊要求。(3)FELV必须满足其辅助要求。上一页下一页返回第五节特低电压三、SELV和PELV的安全电源及回路配置SELV和PELV对安全电源的要求完全相同，在回路配置上有共同要求，也有特殊要求。1.SELV和PELV的安全电源安全特低电压必须由安全电源供电。可以作为安全电源的主要有:(1)安全隔离变压器或与其等效的具有多个隔离绕组的电动发电机组，其绕组的绝缘至少相当于双重绝缘或加强绝缘。安全隔离变压器的电路图如图2-11所示。安全隔离变压器的一次与二次绕组之间必须有良好的绝缘，其间还可用接地的屏蔽隔离开来。安全隔离变压器各部分的绝缘电阻要求见表2-15。上一页下一页返回第五节特低电压安全隔离变压器的额定容量:单相变压器不得超过10kVA;二相变压器不得超过16kVA;电铃用变压器不得超过100VA;玩具用变压器不得超过200VA。安全隔离变压器的输入和输出导线应有各自的通道。导线进、出变压器处应有护套。固定式变压器的输入电路中不得采用接插件。此外，安全隔离变压器各部分的最高温升不得超过允许限值。例如:金属握持部分的温升不得超过20℃;非金属握持部分的温升不得超过40℃;金属非握持部分的外壳，其温升不得超过25℃;非金属非握持部分的外壳，其温升不得超过50℃;接线端子的温升不得超过35℃;橡皮绝缘的温升不得超过35℃;聚氯乙烯绝缘的温升不得超过40℃。上一页下一页返回第五节特低电压

(2)电化电源或与高于安全特低电压回路无关的电源，如蓄电池及独立供电的柴油发电机等。

(3)即使在故障时仍能够确保输出端子上的电压(用内阻不小于3kΩ的电压表测量)不超过特低电压值的电子装置电源等。2.SELV和PELV的回路配置SELV和PELV的回路配置都应满足以下要求:(1)SELV和PELV回路的带电部分相互之间、回路与其他回路之间应实行电气隔离，其隔离水平不应低于安全隔离变压器输入与输出回路之间的电气隔离。尤其是有些电气设备，如继电器、接触器、辅助开关的带电部分，与电压较高线路的任何部分的电气隔离不应小于安全隔离变压器的输入和输出绕组的电气隔离要求，但此要求不排除PELV回路与地的连接。上一页下一页返回第五节特低电压

(2)SELV和PELV回路的导线应与其他任何回路的导线分开敷设，以保持适当的物理隔离。当此要求不能满足时，必须采取诸如将回路的导线置于非金属外护物中或将电压不同的回路的导线以接地的金属屏蔽层，或接地的金属护套分隔开等措施。回路电压不同的导线置于同一根多芯电缆或导线组中时，其中SELV和PELV回路的导线的绝缘必须单独地或成组地按能够耐受所有回路中的最高电压考虑。上一页返回第六节剩余电流保护剩余电流保护是利用剩余电流保护装置来防止电气事故的一种安全技术措施。剩余电流保护装置又称为漏电保护装置(ResidualCurrentOperatedProtectiveDevice，缩写RCD，俗称漏电开关)，是一种低压安全保护电器，主要用于单相电击保护，也用于防止由漏电引起的火灾，还可用于检测和切断一相接地故障。剩余电流动作保护装置的功能是提供间接接触电击保护，而额定漏电动作电流不大于30mA的剩余电流动作保护装置，在其他保护措施失效时，也可作为直接接触电击的补充保护，但不能作为基本的保护措施。安全电压和剩余电流动作保护的保护原理，本质上都是将作用于人体的电流能量限制到没有危险的程度，不同之处是:前者的着眼点在于对带电部分的电压值进行限制，后者的着眼点在于对作用于人体的电流强度和作用时间进行限制。下一页返回第六节剩余电流保护一、剩余电流动作保护装置的原理电气设备漏电时，将呈现出异常的电流和电压信号。剩余电流动作保护装置通过检测此异常电流或异常电压信号，经信号处理，促使执行机构动作，借助开关设备迅速切断电源。根据故障电流动作的剩余电流动作保护装置是电流型剩余电流动作保护装置，根据故障电压动作的是电压型剩余电流动作保护装置。早期的剩余电流动作保护装置为电压型剩余电流动作保护装置，因其存在结构复杂、受外界干扰动作特性稳定性差、制造成本高等缺点，已逐步被淘汰。电流型剩余电流动作保护装置占据了主导地位。目前，国内外剩余电流动作保护装置的研制生产及有关技术标准均以电流型剩余电流动作保护装置为对象，下面主要对电流型剩余电流动作保护装置(即RCD)进行介绍。上一页下一页返回第六节剩余电流保护

1.剩余电流动作保护装置的组成图2-12是剩余电流动作保护装置的组成方框图。其构成主要有三个基本环节，即检测元件、中间环节(包括放大元件和比较元件)和执行机构。其次，还具有辅助电源和试验装置。(1)检测元件。检测元件是个零序电流互感器。如图2-13所示。图中，被保护主电路的相线和中性线穿过环行铁芯，构成了互感器的一次线圈N1，均匀缠绕在环行铁芯上的绕组构成了互感器的二次线圈N2。检测元件的作用是将漏电电流信号转换为电压或功率信号输出给中间环节。(2)中间环节。该环节对来自零序电流互感器的漏电信号进行处理。上一页下一页返回第六节剩余电流保护中间环节通常包括放大器、比较器、脱扣器(或继电器)等，不同形式的剩余电流动作保护装置的中间环节构成上形式各异。(3)执行机构。该机构用于接收中间环节的指令信号，实施动作，自动切断故障处的电源。执行机构多为带有分励脱扣器的自动开关或交流接触器。(4)辅助电源。当中间环节为电子式时，辅助电源的作用是提供电子电路工作所需的低压电源。(5)试验装置。这是对运行中的剩余电流动作保护装置进行定期检查时所使用的装置。通常是用一只限流电阻和检查按钮相串联的支路来模拟漏电的路径，以检验装置能否正常动作。上一页下一页返回第六节剩余电流保护2.剩余电流动作保护装置的工作原理图2-14是某三相四线制供电系统的剩余电流动作保护电气原理图，图中TA为零序电流互感器，QF为主开关，TL为主开关QF的分励脱扣器线圈。在被保护电路工作正常、没有发生漏电或触电的情况下，由克希荷夫定律可知，通过TA一次侧电流的相量和等于零。这使得TA铁芯中磁通的相量和也为零。TA二次侧不产生感应电动势，剩余电流动作保护装置不动作，系统保持正常供电。当被保护电路发生漏电或有人触电时，由于漏电电流的存在，通过TA一次侧各相负荷电流的相量和不再等于零，即产生了剩余电流。上一页下一页返回第六节剩余电流保护这就导致了TA铁芯中磁通的相量和也不再为零，即在铁芯中出现了交变磁通。在此交变磁通作用下，TA二次侧线圈就有感应电动势产生。此漏电信号经中间环节进行处理和比较，当达到预定值时，使主开关分励脱扣器线圈TL通电，电驱动主开关QF自动跳闸，迅速切断被保护电路的供电电源，从而实现保护。零序电流互感器作为检测元件，可以安装在系统工作接地线上，构成全网保护方式，如图2-15所示。全网保护方式的工作原理是:当系统内发生人身触电事故时，流过人体的电流经大地及接地装置返回变压器中性点，在零序电流互感器的二次绕组中便产生感应电动势。上一页下一页返回第六节剩余电流保护该电动势加在与之相连的触电保安器的脱扣线圈上，当触电电流达到某一规定值时，零序电流互感器的二次感应电动势就足够大，使脱扣器动作，主开关便迅速切断电源，达到安全保护的目的。全网保护方式由于断电范围较大，所以一般只用于规模较小的电网。零序电流互感器也可安装在干线或分支线上，构成干线或分支线保护，如图2-16所示。正常时，零序电流互感器的环形铁芯所包围的电流的矢量和为零，这时在铁芯中产生的磁通也为零，零序电流互感器二次绕组没有感应电动势产生，触电保护器不动作。上一页下一页返回第六节剩余电流保护当有人触电或发生其他故障时，有漏电电流入地，破坏环形铁芯中电流平衡状态，在铁芯中将产生交变磁通

，零序电流互感器的二次线圈产生感应电动势，感应电动势的大小决定于零序电流互感器中电流不平衡情况，也就是决定于触电电流大小。当感应电动势达到一定值时，二次线圈电流I2也足够大，这时脱扣器动作，使主开关迅速切断电源，达到触电保护目的。上一页下一页返回第六节剩余电流保护二、剩余电流动作保护装置的分类1.按剩余电流动作保护装置中间环节的结构特点分类①电磁式剩余电流动作保护装置。其中间环节为电磁元件，有电磁脱扣器和灵敏继电器两种形式。电磁式剩余电流动作保护装置因全部采用电磁元件，使得其耐过电流和过电压冲击的能力较强，因而无需辅助电源，当主电路缺相时仍能起剩余电流动作保护作用。但其灵敏度不易提高，且制造工艺复杂，价格较高。②电子式剩余电流动作保护装置。其中间环节使用了由电子元件构成的电子电路，有的是分立元件电路，也有的是集成电路。中间环节的电子电路用来对漏电信号进行放大、处理和比较。上一页下一页返回第六节剩余电流保护其特点是灵敏度高、动作电流和分断时间调整方便、使用耐久。但电子式剩余电流动作保护装置对使用条件要求严格，抗电磁干扰性能较差，当主电路缺相时，可能会因失去辅助电源而丧失保护功能。2.按结构特征分类①开关型剩余电流动作保护装置。它是一种将零序电流互感器、中间环节和主开关组合安装在同一机壳内的开关电器，通常称为漏电开关或漏电断路器。其特点是:当检测到触电、漏电后，保护器本身即可直接切断被保护主电路的供电电源。这种保护器有的还兼有短路保护及过载保护功能。上一页下一页返回第六节剩余电流保护②组合型剩余电流动作保护装置。它是一种由漏电继电器和主开关通过电气连接组合而成的剩余电流动作保护装置。当发生触电、漏电故障时，由漏电继电器进行信号检测、处理和比较，通过其脱扣器或继电器动作发出报警信号;也可通过控制触点去操作主开关，切断供电电源。漏电继电器本身不具备直接断开主电路的功能。3.按安装方式分类按安装方式，剩余电流动作保护装置分为固定位置安装、固定接线方式和带有电缆的可移动使用式。4.按极数和线数分类上一页下一页返回第六节剩余电流保护按照主开关的极数和穿过零序电流互感器的线数可将剩余电流动作保护装置分为:单极二线剩余电流动作保护装置、二极剩余电流动作保护装置、二极三线剩余电流动作保护装置、三极剩余电流动作保护装置、三极四线剩余电流动作保护装置和四极剩余电流动作保护装置。5.按运行方式分类①不需要辅助电源的剩余电流动作保护装置;②需要辅助电源的剩余电流动作保护装置。此类中又分为辅助电源中断时可自动切断的剩余电流动作保护装置和辅助电源中断时不可自动切断的剩余电流动作保护装置。上一页下一页返回第六节剩余电流保护6.按分断时间分类按分断时间可将剩余电流动作保护装置分为:快速动作型剩余电流动作保护装置、延时型剩余电流动作保护装置和反时限型剩余电流动作保护装置。7.按动作灵敏度分类按动作灵敏度可将剩余电流动作保护装置分为:高灵