21直接接触电击防护

电化学击穿
穿电压高。电击穿的击穿
场强与电场均匀程度密切
放电击穿
相关，但与环境温度及电
• 介电常数εr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 极化电场，极化电场总是削弱外电场的。
• 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。
此外，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。
• 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。rj.lc因tu/d此q/ind，ex.h通tml 过测量介电常数，能够 判质受潮程度等。
2. 介电常数
• 液体电介质击穿后，绝缘性能在一定程度上可以恢复。
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1. 绝缘击穿 (3) 固体电介质的击穿
固体电介质
固体电介质在强电场作用
电击穿
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
热击穿
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
采用基本绝缘和rj.lct安u/dq/全inde电x.htm压l 措施的电气设备
第一节 绝缘
• 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。
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一、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 的电阻率一般都不低于1×107 Ω·m 。
热老化机理
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电老化机理
1. 绝缘击穿
• 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。
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• 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。rj.lctu/dq/index.html
2. 介电常数
• 介电常数εr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 极化电场，极化电场总是削弱外电场的。
• 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。
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1.绝缘电阻率和绝缘电阻
• 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。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。
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。
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1.绝缘电阻率和绝缘电阻
• 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。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。
• 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。
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，造成泄漏电流过大 而使设备损坏。
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1.绝缘电阻率和绝缘电阻
单相电气设备分类简介
0类设 备
仅仅依靠基本绝缘来防止触电的电气设备
0I 类wenku.baidu.com设备
依靠基本绝缘来防止触电的，也可以有双重 绝缘或加强绝缘的部件，以及在安全电压下 工作的部件的电气设备
I 类 依靠基本绝缘外，还有接零或接地等附加措 设备 施的电气设备
II 类 设备
具有双重绝缘和加强绝缘措施的电气设备
III 类 设备
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
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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ρ( 或电导率γ) 、相 对介电常数εr、介质损耗角 tanδ 及击穿强度 EB四个参数来表示。
• 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。
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2. 介电常数
• 介电常数εr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 极化电场，极化电场总是削弱外电场的。
• 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。
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一、绝缘材料的电气性能
气体 绝缘 材料
液体 绝缘 材料
固体 绝缘 材料
空气、氮、氢、二氧化碳和六氟化硫等
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
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1.绝缘电阻率和绝缘电阻
• 电介质的带电质点主要为本征离 子和杂质离子。在电场的作用下， 它们可作有向运动，形成泄漏电 流。在外加电压作用下的绝缘材 料的等效电路如图，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。
1. 绝缘击穿 (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，最后形成一条具 有高电导的通道，导致气体击穿。
3. 介质损耗
• 施加交流电压时，电
流、电压的相量关系
如图 示。总电流与电
压的相位差φ，即电介
质的功率因数角。功
率因数角的余角δ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
P= E2tan
式中：ω—— 电源角频率 ；
ε—— 电介质介电常数 ；
rj.lctu/dq/index.html E —— 电介质内电场强度；
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1. 绝缘击穿 (1) 气体电介质的击穿
• 规律：在均匀电场中，当温度一定，电极距离不 变，气体压力很低时，气体中分子稀少，碰撞游 离机会很少，因此击穿电压很高。随着气体压力 的增大，碰撞游离增加，击穿电压有所下降，在 某一特定的气压下出现最小值；但当气体压力继 续升高，密度逐渐增大，平均自由行程很小，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。空气的击穿场强约为 25～ 30kV/cm 。
• 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。
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二、绝缘的破坏
绝缘的破坏
绝缘击穿
气体电介质的击穿
液体电介质的击穿
固体电介质的击穿
电、热、放电、电化学击穿
绝缘老化
• 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。
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。
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2. 介电常数
• 介电常数εr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 极化电场，极化电场总是削弱外电场的。
tan δ—— 介质损耗角正切。
3. 介质损耗
• 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，通常是 以 tanδ 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 tanδ 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 tanδ 值剧烈上升。也就是说，tanδ能更敏感 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。
21直接接触电击防护
简介
• 触及正常运行带电体所发生的电击，称为 直接接触电击。
• 直接接触电击防护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。
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• 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。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。
• 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。
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1. 绝缘击穿 (2) 液体电介质的击穿
• 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，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，约为油内电场强度的 2.2～2.4 倍， 而气体的临界场强比油低得多，致使气泡游离，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。为此，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；在使用过程中 应避免这些杂质的侵入。
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3. 介质损耗
• 在交流电压作用下，电介质中的部分电能 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。
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1.绝缘电阻率和绝缘电阻
• 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。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。
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1. 绝缘击穿 (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，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。 当液体绝缘材料中含有气体、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。