第二章直接接触电击防护解析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。 气体电介质击穿机理 液体电介质击穿机理 固体电介质击穿机理（电、热、放电、电化学 ）
传导带
能区 价带
传导带的概念 在高压绝缘理论中，纯净均匀介质材料的原子结构，其
∴ sinδ＝tanδ
cosφ＝sin（90°－φ）＝sinδ＝tanδ
（2）
Wc＝0.5CU 2＝0.5（εS／d）×（Ed）2 ＝0.5εE 2Sd
即 CU 2＝εE 2Sd
（3）
将（2）、（3）代入（1）式
得Pc＝ωεE 2Sd tanδ
P＝Pc／Sd＝ωεE 2 tanδ
3 绝缘的破坏
①绝缘击穿 当施加于电介质上的电场强度高于临界值时，
电气设备举例：
油浸式变压器、多油断路器、
少油断路器、充油电缆、电容器
注意：防水、防杂质（变压器）
2020/8/10
6
③ 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。
电力工程系
Department of Electrical Engineering
电气安全技术
第二章 直接接触电击防护
电击防护基本准则：在正常情况或在单故障情况下， 易触及的可导电部分均应是无危险的。
所谓“易触及的可导电部分”包括了电气设备上 的“带电部分”和“外漏可导电部分”。 带电部分：正常使用时要被通电的导体或可导电部分 外漏可导电部分：电气设备能触及的可导电部分。正 常情况下不带电，但在故障情况下可能带电。
介质热击穿的根源。
②电气设备中使用的电介质，
要求它的tanδ值愈小愈好。
③ 影响绝缘材料介质损耗的
因素 ：频率、温度、湿度、
辐射、电场强度
2020/8/10
13
单位体积内介质损耗功率公式推导
Pc＝UIcosφ＝U 2cosφ／Xc＝ωcU 2cosφ （1）
∵ δ＝90°－φ，对介质来说δ值很小约3度左右
1Ωm＝ 106Ω mm2/m，含义是：如果该材料的电阻率为1Ωm，则 用该材料作成1m长、截面为1mm2的细棒时，从两端测得的电阻 为106Ω。
表面电阻率的单位为Ω
Rs＝ρsL／Ss ，即ρs＝RsSs／L
则得
ρs＝RsLs／L
2020/8/10
Ls
r
L
C C0
11
介电常数
介电常数是表征电介质极化特征的性 能参数。(储电能力，又称相对电容率)
电子所在各轨道层的位置，从内到外分为价带、能区和传导 带三个区域。其中价带中的电子被共价键所约束，活动能力 低；能区就是一个门坎，电子越不过这个门坎就到不了传导 带。传导带又叫导电带，其内的电子活动性强，处于价带中 的电子只有获得各种刺激或激发，得到足够的能量，才能越 过能区的阻挡进入传导带，成为活动性强的电子。当电介质 传导带中的电子无限增加到一定程度时，电介质的绝缘性能 就遭到破坏。
的物质构成的材料，在电工技术上便称为 绝缘材料。 种类： ①气体绝缘材料，常用的有空气、氮、氢、二氧 化碳和六氟化硫等； 电气设备举例： 空气断路器、真空断路器、氢冷发电机、 SF6断路器
2020/8/10
5
②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；
分类：有机、无机、复合
绝缘子、干式变压器
2020/8/10
7
钢化玻璃绝缘子串、 支柱式绝缘子 干式变压器
2 绝缘材料的电气性能
①对绝缘材料的基本要求 良好的介电性能 良好的耐热性能 导热性与耐潮性，较高的力学强度，且又便
于加工 ②绝缘材料的性能指标 绝缘电阻率ρ( 或电导γ) 、 相对介电常数εr 、 介质损耗角 tanδ
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。 热老化（低压设备） 电老化（高压设备，局部放电）
2020/8/10
17
局部放电的概念
2020/8/10
9
绝缘电阻和绝缘电阻率
泄漏电流Ii 吸收电流Ia 充电电流IC
(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。
2020/8/10
10
（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。
表面电阻率ρs ：指材料表面对电流流通的阻力系数。
-
局部放电是一种在高压设备绝缘
E +U
中发生的非击穿性放电现象。它会降低
材料的绝缘性能 。一般分为以下三种类型：
（a）内部放电
（b）表面放电 ：从带电导体到介质表面所发生的放电现象。 它常常发生在电缆接头和电动机绕组的出线端，也就是绝 缘材料与导体的表面结合处。
（c）电晕放电 ：高压带电导体在气体介质中的局部放电现象
2020/8/10
直接接触防护 a．防止电流经由身体的任何部位通过； b．限制可能流经人体的电流，使之小于电击电流。 基本措施：绝缘、屏护、间距
间接接触防护 a．防止故障电流经由身体的任何部位通过； b．限制可能流经人体的故障电流，使之小于电击电流 c．在故障情况下触及外露可导电部分时，可能引起流
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。
通过测量介电常数，能够判断电介质 受潮程度。
介质损耗和介质损耗角
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。
介质损耗一种是由漏导电流引起的；另一种是由于 极化引起的。
总结：
①介质损耗将使介质发热，是
经人体的电流等于或大于电击电流时，能在规定的 时间内自动断开电源。
2020/8/10
3
第一节 绝缘
定义：利用绝缘材料对带电体进行封闭 和隔离。
作用： 防止设备、元件短路；防止触电。
绝缘是衡量电气设备寿命的指标
2020/8/10
4Fra Baidu bibliotek
1 绝缘材料
定义：又称电介质，凡由电阻系数大于 107 cm
③绝缘损坏
传导带
能区 价带
传导带的概念 在高压绝缘理论中，纯净均匀介质材料的原子结构，其
∴ sinδ＝tanδ
cosφ＝sin（90°－φ）＝sinδ＝tanδ
（2）
Wc＝0.5CU 2＝0.5（εS／d）×（Ed）2 ＝0.5εE 2Sd
即 CU 2＝εE 2Sd
（3）
将（2）、（3）代入（1）式
得Pc＝ωεE 2Sd tanδ
P＝Pc／Sd＝ωεE 2 tanδ
3 绝缘的破坏
①绝缘击穿 当施加于电介质上的电场强度高于临界值时，
电气设备举例：
油浸式变压器、多油断路器、
少油断路器、充油电缆、电容器
注意：防水、防杂质（变压器）
2020/8/10
6
③ 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。
电力工程系
Department of Electrical Engineering
电气安全技术
第二章 直接接触电击防护
电击防护基本准则：在正常情况或在单故障情况下， 易触及的可导电部分均应是无危险的。
所谓“易触及的可导电部分”包括了电气设备上 的“带电部分”和“外漏可导电部分”。 带电部分：正常使用时要被通电的导体或可导电部分 外漏可导电部分：电气设备能触及的可导电部分。正 常情况下不带电，但在故障情况下可能带电。
介质热击穿的根源。
②电气设备中使用的电介质，
要求它的tanδ值愈小愈好。
③ 影响绝缘材料介质损耗的
因素 ：频率、温度、湿度、
辐射、电场强度
2020/8/10
13
单位体积内介质损耗功率公式推导
Pc＝UIcosφ＝U 2cosφ／Xc＝ωcU 2cosφ （1）
∵ δ＝90°－φ，对介质来说δ值很小约3度左右
1Ωm＝ 106Ω mm2/m，含义是：如果该材料的电阻率为1Ωm，则 用该材料作成1m长、截面为1mm2的细棒时，从两端测得的电阻 为106Ω。
表面电阻率的单位为Ω
Rs＝ρsL／Ss ，即ρs＝RsSs／L
则得
ρs＝RsLs／L
2020/8/10
Ls
r
L
C C0
11
介电常数
介电常数是表征电介质极化特征的性 能参数。(储电能力，又称相对电容率)
电子所在各轨道层的位置，从内到外分为价带、能区和传导 带三个区域。其中价带中的电子被共价键所约束，活动能力 低；能区就是一个门坎，电子越不过这个门坎就到不了传导 带。传导带又叫导电带，其内的电子活动性强，处于价带中 的电子只有获得各种刺激或激发，得到足够的能量，才能越 过能区的阻挡进入传导带，成为活动性强的电子。当电介质 传导带中的电子无限增加到一定程度时，电介质的绝缘性能 就遭到破坏。
的物质构成的材料，在电工技术上便称为 绝缘材料。 种类： ①气体绝缘材料，常用的有空气、氮、氢、二氧 化碳和六氟化硫等； 电气设备举例： 空气断路器、真空断路器、氢冷发电机、 SF6断路器
2020/8/10
5
②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；
分类：有机、无机、复合
绝缘子、干式变压器
2020/8/10
7
钢化玻璃绝缘子串、 支柱式绝缘子 干式变压器
2 绝缘材料的电气性能
①对绝缘材料的基本要求 良好的介电性能 良好的耐热性能 导热性与耐潮性，较高的力学强度，且又便
于加工 ②绝缘材料的性能指标 绝缘电阻率ρ( 或电导γ) 、 相对介电常数εr 、 介质损耗角 tanδ
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。 热老化（低压设备） 电老化（高压设备，局部放电）
2020/8/10
17
局部放电的概念
2020/8/10
9
绝缘电阻和绝缘电阻率
泄漏电流Ii 吸收电流Ia 充电电流IC
(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。
2020/8/10
10
（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。
表面电阻率ρs ：指材料表面对电流流通的阻力系数。
-
局部放电是一种在高压设备绝缘
E +U
中发生的非击穿性放电现象。它会降低
材料的绝缘性能 。一般分为以下三种类型：
（a）内部放电
（b）表面放电 ：从带电导体到介质表面所发生的放电现象。 它常常发生在电缆接头和电动机绕组的出线端，也就是绝 缘材料与导体的表面结合处。
（c）电晕放电 ：高压带电导体在气体介质中的局部放电现象
2020/8/10
直接接触防护 a．防止电流经由身体的任何部位通过； b．限制可能流经人体的电流，使之小于电击电流。 基本措施：绝缘、屏护、间距
间接接触防护 a．防止故障电流经由身体的任何部位通过； b．限制可能流经人体的故障电流，使之小于电击电流 c．在故障情况下触及外露可导电部分时，可能引起流
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。
通过测量介电常数，能够判断电介质 受潮程度。
介质损耗和介质损耗角
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。
介质损耗一种是由漏导电流引起的；另一种是由于 极化引起的。
总结：
①介质损耗将使介质发热，是
经人体的电流等于或大于电击电流时，能在规定的 时间内自动断开电源。
2020/8/10
3
第一节 绝缘
定义：利用绝缘材料对带电体进行封闭 和隔离。
作用： 防止设备、元件短路；防止触电。
绝缘是衡量电气设备寿命的指标
2020/8/10
4Fra Baidu bibliotek
1 绝缘材料
定义：又称电介质，凡由电阻系数大于 107 cm
③绝缘损坏