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1、第二章 直接接触电击防护,张村峰Email：2012年4月,电气安全,内容,绝缘屏护和间距,概述,触及正常运行带电体所发生的电击，称为直接接触电击。直接接触电击的基本防护原则就是使危险的带电部分不会被有意或无意地触及。最为常用的直接接触电击的防护措施是绝缘、屏护和间距。这些措施可以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。,绝缘,概念,绝缘是指利用绝缘材料对带电体进行封闭和隔离。绝缘是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。,绝缘材料的电气性能,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
2、低于1107 m。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。,绝缘材料的电气性能,绝缘材料的电气性能,绝缘电阻率和绝缘电阻介电常数介质损耗,绝缘电阻率和绝缘电阻,在电场的作用下，它们可作有向运动，形成泄漏电流。电阻支路的电流 Ii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。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。,介电常数,介电常数是用来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
3、愈多。相对介电常数：介电常数受电源频率、温度、湿度等因素的影响会产生变化。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，相对介电常数也增大。,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。介质损耗可以是由漏导电流引起，也可以由极化所引起。介质损耗使电介质发热，是电介质发生热击穿的根源。,绝缘的破坏,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，其性能发生破坏。绝缘击穿绝缘老化绝缘损坏,绝缘击穿,施加于电介质上的电场强度高于临界值（击穿场强）时发生的破坏。气体电介质的击穿液体电介质的击穿固体电介质的击穿,
4、气体电介质的击穿,碰撞电离导致的击穿。电子崩向阳极发展，最后形成一条具有高电导的通道。击穿场强与气体压力有关，低压（真空）和高压时的击穿场强都很高。空气的击穿场强约为2530kV/cm。,液体电介质的击穿,纯净液体的击穿与气体的击穿机理相似，但击穿强度要高多。当液体中混有气体、液体和固体杂质时，击穿场强将大大降低。液体电介质击穿后，绝缘性能在一定程度上可以得到恢复。,固体电介质的击穿,电击穿：强电场的作用下，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。特点是电压作用时间短，击穿电压高。电击穿的击穿场强几乎只与电场的均匀程度有关。热击穿：介质损
5、耗等原因产生的热量不能及时散发所致。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，与电场均匀程度关系不大。,固体电介质的击穿,电化学击穿：游离、发热和化学反应等因素综合效应造成的击穿。特点是电压作用时间长，击穿电压往往很低。主要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。放电击穿：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。击穿电压与绝缘材料的质量有关。,固体电介质的击穿,固体电介质一旦击穿，将失去其绝缘性能。热击穿多发生在低压电气设备；放电击穿多发生于高压电气设备；而当电压作用时间达数十小时乃至数年时，
6、大多数属于电化学击穿。,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,热老化：促使绝缘老化的主要因素是热。多发生在低压电气设备上。原因包括：低分子挥发成分的逸出；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过程。绝缘材料都有其极限耐热温度。电老化：由局部放电所致。多发生于高压电气设备。原因包括：局部放电时产生的臭氧、氮氧化物、高速粒子；材料局部发热等。,我国绝缘材 料标准规定的绝缘耐热分级和极限温度,绝缘损坏,绝缘损坏是指
7、由于：绝缘材料选用不当、电气设备和线路安装不正确或使用不合理时，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。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。,绝缘检测和绝缘试验,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。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；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。,绝缘
8、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。兆欧表主要由作为电源的手摇发电机(或其他直流电源)和磁电式流比计组成。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,磁电式流比汁的工作原理如图 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（）I2,兆欧表的测量原理,兆欧表的测量原理如图示。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
9、时，两个支路分别通过电流 I1 和 I2。可以看出,=f(Rx),吸收比的测定,对于电力变压器、电力电容器、交流电动机等高压设备，要测量其吸收比。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。这是因为，绝缘材料加上直流电压时都有一充电过程，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，吸收比的值小，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。,绝缘电阻指标,一般高压设备绝缘电阻的指标较低压要求高；新设备较老设备要求高；室外设备较室内设备要求高；
10、移动设备较固定设备要求高。新装和大修后的低压线路和设备，要求绝缘电阻不低于 0.5M；运行中的线路和设备，要求每伏工作电压不小于 1000；安全电压下工作的设备同 220V 一样，不得低于 0.22M；在潮湿环境，要求可降低为每伏工作电压 500。携带式电气设备的绝缘电阻不应低于2M。配电盘二次线路的绝缘电阻应不低于1M，潮湿环境允许降为 0.5M。10kV 高压架空线路每个绝缘子的绝缘电阻应不低于 300M；35kV 及以上的应不低于 500M。运行中 610kV 和 35kV 电力电缆的绝缘电阻分别不应低于 4001000M 和6001500M。干燥季节取较大数值；潮湿季节取较小值。电力变
11、压器投入运行前，绝缘电阻应不低于出厂时的 70%，运行中的绝缘电阻可适当降低。,屏护和间距,概述,屏护和间距属于防止直接接触的常用安全措施之一。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。,屏护的概念,屏护即采用遮栏、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。屏护是一种对电击危险因素进行隔离的手段，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。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。,屏护的概念,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
12、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。前者属于一种完全的防护，而后者是一种不完全的防护。,屏护的概念,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。,屏护的概念,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；跟随天车移动的天车滑线屏护装置就属于移动屏护装置。,屏护的概念,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。对于高压设备，由于全部绝缘往往
13、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。当作业场所邻近带电体时，在作业人员与带电体之间、过道、入口等处均应装设可移动的临时性屏护装置。,屏护装置的安全条件,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。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下表规定距离。栅遮栏的高度户内不应小于 1.2 m,户外不小于 1.5m，栏条间距离不应大
14、于 0.2 m。对于低压设备，遮栏与裸导体之间的距离不应小于 0.8 m。户外变配电装置围墙的高度一般不应小于 2.5 m。遮栏、栅栏等屏护装置上应有“止步,高压危险!”等标志。必要时应配合采用声光报警信号和联锁装置。,间距的概念,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-机工效学的要求。不同电压等级、不同设备类型、不同安装方式、不同的周围环境所要
15、求的间距不同。,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下表所示的距离。,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。,架空线路导线与街道树木、厂区树木的最小距离见表，架空线路导线与绿化区树木、公园的树木的最小距离为 3 m。,表中：特殊管道指的是输送易燃易爆介质的管道,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,表中：单回线路采用0.6m，双回线路距上面的横担采用0.45m，距下面的横担采
16、用0.6m。,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于 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。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。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下表
17、 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 0.7 m，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。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 中的最小距离对采用穿管保护时，应从保护管的外壁算起。,用电设备间距,明装的车间低压配电箱底口的高度可取1.2 m，暗装的可取1.4 m。明装电能表板底距地面的高度可取1.8 m。常用开关电器的安装高度为1.31.5 m，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1.4 m。明装插座离地面高度可取1.31.8 m，暗装的可取0.20.3 m。户内灯具高度应大于2.5 m，受实际条件约束达不到时，可减为2.2 m，低于2.2 m 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1.5 m。户外灯具高度应大于3 m；安装在墙上时可减为2.5 m。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1.5 m，10kV 者不应小于 2 m。,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0.1 m。高压作业时，各种作业类别所要求的最小距离见表。,注：距离不足时，应装设临时遮拦。距离不足时，邻近线路应当停电。火焰不应喷向带电体。,
