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电气安全技术,电气安全技术,主要内容：,1 电气安全概述 2 直接接触电击防护 3 间接接触电击防护 4 第四章 双重绝缘、加强绝缘、安全电压和漏电保护 5 电气线路 6 电气设备安全 7 电气防火防爆 8 雷电和静电 9 电气安全管理,主要内容：1 电气安全概述,1.1 工业企业供配电 一、电力系统 电力系统的组成组成：发电厂、送电线路、变电所、配电网和电力负荷。 发电：火力、水力、核能、地热、风力、太阳能等。 送电线路：35kv及其以上的电力线路，分为架空线路和电缆线路。 变电所：汇集电源、升降电压和分配电力。区域（中心）、用户变电所。 配电网：10kv及其以下的配电线路和相应的变电所构成。有架空和电缆线路之分。 电力负荷：经济部门和居民生活用电负荷。,1.1 工业企业供配电,国家标准：高压装置：1kv低压装置：1kv对地高压：250v对地低压：250v 高压：中压（110kv）、高压（10330kv）、超高压（3301000kv）、特高压（1000kv以上）。优选高压：10kv，35kv，110kv和220kv。常用工频低压：380v和220v，井下及其他场合常采用127v和660v，安全要求高的场合采用50v以下的电压。直流电压：常用110v，220v和440v。用于电力牵引的有250v，550v，750v，1500v，3000v等。电网与电器设备电压差值率为5%。,国家标准：,二、工业企业供电 工业企业供电系统的组成高压配电线路、配电所、低压配电线路。常见供电方式：35kv 10kv 0.4kv 配电箱或用电设备。适用于大型企业和大中型企业。10kv 0.4kv 配电箱或用电设备。适用于大中型企业和中型企业。 企业高压供电供电方式取决于电力负荷：一、二、三级负荷。,二、工业企业供电,三、工业企业配电 企业高压配电放射式、树干式、环式三种基本接线方式。 放射式：由一条母线分别给大型电动机、电路变压器、电力变压器送电。适用于具有位置分散、大型集中负荷的企业。 树干式：由一条高压配电干线引出若干支线，向用电负荷送电。 环式：实质上是两端供电的树干式接线。 企业低压配电企业低压配电同样有放射式、树干式、环式三种接线方式。,三、工业企业配电,1.2 电气事故电气事故是电气安全工程主要研究和管理的对象。一、电气事故概要电气事故：电能的传递和转换过程中发生的异常情况。电气事故具有以下特点： 电气事故危害大严重的电气事故常伴有重大的经济损失和人员的伤亡。电击：电能直接作用于人体；烧伤或烫伤：电能转换为热能作用于人体；火灾与爆炸事故致因：漏电、接地或短路。我国触电死亡人数占全部事故死亡人数的5%左右。 电气事故危险直观识别难电能本身不具备直观识别的特征。（不直接刺激人们的视、听、嗅觉器官）,1.2 电气事故, 电气事故涉及领域广一是除了用电领域的触电、设备和线路故障外，雷电、静电和电磁伤危害也属于电气事故的范畴；二是用电领域非常广。 电气事故的防护研究综合性强一方面，电气事故的机理涉及电学、力学、化学、生物学、医学等学科；另一方面，电气事故的预防措施包含有技术和管理两个方面。电气事故多具有重复性和频发性，实践中注意依照客观规律办事，电气事故是可以避免的。, 电气事故涉及领域广,二、电气事故的类型电气事故的类型取决于电能作用于人体或系统的作用形式。 触电事故 电击电流通过人体，刺激肌体组织，使肌肉非自主地发生痉挛性收缩而造成的伤害。按照人体触及带电体的方式，电击可分为以下几种情况： 单相触电。包括直接接触电击和间接接触电击。单相触电事故占全部触电事故的70%以上。 两相触电。 跨步电压触电。,二、电气事故的类型, 电伤电流的热效应、化学效应、季节效应等对人体所造成的伤害。电伤可分为电烧伤、电烙印、皮肤金属化、机械损伤、电光眼等。电烧伤又可分为电流灼伤和电弧烧伤； 电流灼伤：热能引起的伤害； 电弧烧伤：弧光放电造成的烧伤。包括直接电弧烧伤和间接电弧烧伤。电烙印：电流通过人体后，皮肤上留下的近似于带电体形状的瘢痕；皮肤金属化：高温电弧使周围金属熔化、蒸发并飞溅渗透到皮肤表层内部所造成；, 电伤,机械损伤：电流作用于人体，使肌肉产生非自主的剧烈收缩所造成；电光眼：眼结膜和角膜发炎。,机械损伤：电流作用于人体，使肌肉产生非自主的剧烈收缩所造成；, 静电危害事故静电危害事故是由静电电荷或静电场能量引起的。其（由高压所致的）危害在于： 爆炸和火灾事故的点火源； 引发二次事故； 静电的物理现象会对生产产生妨碍。 雷电灾害事故雷电是大气中的放电现象。其破坏作用在于： 引起火灾和爆炸； 造成人员的伤亡； 导致电气设备击穿或烧毁；建筑物、构筑物的毁坏。, 静电危害事故, 射频电磁场危害射频：无线电波的频率或者相应电磁振荡频率，泛指100kHz以上的频率。射频伤害是由电磁场能量造成的，主要有： 在射频电磁场作用下，人体因吸收辐射能量会受到不同程度的伤害。如：中枢神经系统的机能障碍；植物神经紊乱；眼睛受伤害；睾丸发生功能失常；皮肤表面的灼伤或深度灼伤等。 高强度的射频电磁场作用，可能产生感应放电，引起火灾或爆炸事故；放电电压较高时，会给人以明显的电击。, 射频电磁场危害, 电气系统故障危害电气系统故障，由电能在输送、分配、转换过程中失去控制。其主要危害： 引起火灾和爆炸； 异常带电； 异常停电。三、触电事故的分布规律季节性明显； 低压设备触电事故多； 携带式设备和移动式设备触电事故多； 电气联接部位触电事故多； 农村触电事故多； 冶金、矿业、建筑、机械行业触电事故多； 青年、中年人以及非电工人员触电事故多； 误操作事故多。, 电气系统故障危害,1.3 电流对人体的作用一、电流对人体的作用电流通过时，人体会有发麻、刺痛、压迫、打击等感觉，会产生痉挛、血压升高、昏迷、心律不齐、窒息、心室颤动等症状，严重时会导致死亡。伤害程度与电流大小的关系 伤害程度与电流持续时间的关系 伤害程度与电流途径的关系 伤害程度与电流种类的关系,1.3 电流对人体的作用,二、人体阻抗人体阻抗包括皮肤阻抗和体内阻抗，其等效电路： 皮肤阻抗皮肤阻抗是指表皮阻抗，即皮肤上电极与真皮之间的电阻抗，以皮肤电阻和皮肤电容并联来表示。皮肤电容是指皮肤上电极与真皮之间的电容。当皮肤被击穿后，其阻抗可忽略不计。 体内阻抗体内阻抗是除去表皮之后的人体阻抗，虽存在少量电容，但可以忽略不计。因此，体内阻抗基本上可以视为纯电阻。不同电流途径的体内阻抗值不同： 人体总阻抗,二、人体阻抗,2 直接接触电击防护基本原则：使危险的带电部分不会被有意或无意地触及。 2.1 绝缘绝缘是指利用绝缘材料对带电体进行封闭和隔离。 一、绝缘材料的电气性质绝缘材料又称为电介质，其导电能力很小（电阻率10Mm），但并非绝对不导电。绝缘材料一般分为：气体（空气、氮、氢、二氧化碳和六氟化硫等）、液体（绝缘矿物油：十二烷基苯、聚丁二烯、硅油和三氯联苯等，蓖麻油）和固体（树脂绝缘漆，纸、纸板，漆布、漆管和邦扎带，绝缘云母，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）绝缘材料。,2 直接接触电击防护, 绝缘电阻率和绝缘电阻漏电电流（泄漏电流）：绝缘材料的本征离子和杂质离子在电场作用左右方向的运动所形成的电流。（等效电路及电流曲线）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。, 绝缘电阻率和绝缘电阻,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，电解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，也可以有极化所引起。介质损耗使介质发热是电介质发生热击穿的根源。电气设备使用过程中，对电介质要求高的场所，需进行介质损耗试验。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。总的趋势是随着上述因素的增强，介质损耗增加。,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,二、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。 气体电介质的击穿碰撞电离导致的击穿。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。,二、绝缘的破坏, 固体电介质的击穿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。 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。 热击穿。介质损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。 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。, 固体电介质的击穿, 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，有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，大多数属于电化学击穿。, 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, 绝缘老化绝缘老化过程十分复杂，主要有热老化机理和电老化机理： 热老化。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。, 绝缘老化, 绝缘损坏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器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。, 绝缘损坏,三、绝缘监测和绝缘试验 绝缘电阻试验 绝缘电阻的测量。 吸收比的测定。 绝缘电阻指标。 耐压试验用以检查电气设备承受过电压的能力。工频高压试验装置电路：,三、绝缘监测和绝缘试验,2.2 屏护和间距防止直接接触电击的安全措施。同时还可以防止短路、故障接地等电气事故。一、屏护 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。屏蔽和障碍；永久性屏护装置和临时性屏护装置；固定屏护装置和移动屏护装置。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。 屏护装置的安全条件,2.2 屏护和间距,二、间距带电体与地面之间，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。不同电压等级、不同设备类型、不同安装方式、不同的周围环境等所要求的间距不同。 线路间距 用电设备间距 检修间距,二、间距,3 间接接触电击防护 防止间接接触电击的基本技术措施是保护接地和保护接零。 3.1 IT系统 I：配电网不接地或经高阻抗接地；T：电气设备外壳接地。 一、接地的基本概念接地即将设备的某一部位经接地装置与大地紧密联结起来。 接地分类正常接地：工作接地和安全接地； 工作接地：正常情况下有电流，利用大地代替导线的接地，以及正常情况下没有或只有很小不平衡电流流过，用以维持系统安全运行的接地；,3 间接接触电击防护,安全接地：正常情况下没有电流流过的起防止事故作用的接地。故障接地：带电体与大地之间的意外连接。 接地电流和接地短路电流接地电流：从接地点流入地下的电流；接地短路电流：系统单项接地可能导致发生短路的接地电流。 小接地短路电流系统：高压系统中接地短路电流500A； 大接地短路电流系统：高压系统中接地短路电流500A。 流散电阻和接地电阻流散电阻：自接地体向四周流散的接地电流（流散电流）在土壤中遇到的全部电阻；接地电阻：接地体的流散电阻与接地线的电阻之和。,安全接地：正常情况下没有电流流过的起防止事故, 对地电压和对地电压曲线对地电压：带电体与电位为零的大地之间的电位差；对地电压曲线：接地体及其周围各点对地电压的曲线。 接触电动势和接触电压接触电动势：设备外壳与水平距离0.8m处之间的电位差；接触电压：加于人体某两点之间的电压。忽略人体对地的流散电阻，接触电动势等于接触电压。 跨步电动势和跨步电压跨步电动势：地面上水平距离为0.8m两点之间的电位差；跨步电压：加于人的两脚之间的电压。, 对地电压和对地电压曲线,二、IT系统的安全原理在故障情况下，将可能呈现危险对地电压的金属部分经接地线、接地体同大地紧密地连接起来，把故障电压限制在安全范围以内的做法就称为保护接地。只有在不接地配电网中，由于其对地绝缘阻抗较高，单相接地电流较小，才有可能通过保护接地把漏电设备故障对地电压限制在安全范围之内。(安全原理参见P3840),二、IT系统的安全原理,三、保护接地的应用范围 各种不接地配电网凡由于绝缘损坏或其他原因而可能呈现危险对地电压的金属部分，除另有规定外，均应接地。主要包括： 电气设备的某些金属部分除另有规定的外，下列电气设备金属部分可不接地： 四、接地电阻的确定保护接地的基本原理是在故障情况下，将可能呈现危险对地电压的金属部分经接地线、接地体同大地紧密地连接起来，把故障电压限制在安全限值UL以内，即漏电设备对地电压UE满足： UE=IEREUL保护接地的接地电阻就是根据这个原则来确定的。,三、保护接地的应用范围, 低压设备接地电阻 高压设备接地电阻 小接地短路电流系统 大接地短路电流系统 发电厂和区域变电站的接地电阻 架空线路和电缆线路的接地电阻五、绝缘监视六、过电压的防护, 低压设备接地电阻,3.2 TT系统TT系统即电源直接接地的保护系统。第一个字母表示电源直接接地。一、TT系统的原理一般情况下不能采用TT系统。除非采用其他防止间接接触电击的措施确有困难，且土壤电阻率较低的情况下，才可考虑采用TT系统。而且在这种情况下，还必须同时采取快速切除接地故障的自动保护装置或其他防止电击的措施，并保证零线没有电击的危险。二、TT系统的应用TT系统主要用于低压公用用户，即用于未装备配电变压器，从外面引进低压电源的小型用户。采用TT系统时，被保护设备的所有外漏导电部分均应同接向接地体的保护导体连接起来。应当保证在允许故障持续时间内漏电设备的故障对地电压不超过某一限值，即： UE=IEREUL,3.2 TT系统,3.3 TN系统TN系统即保护接零系统。字母N表示电气设备在正常情况下不带电的金属部分与配电网中性点之间金属性的连接，亦即与配电网保护零线（保护导体）的紧密连接。一、TN系统的安全原理及类别保护接零的原理：当某相带电部分碰连设备外壳（即外漏导电部分）时，通过设备外壳形成该相对零线的单相短路，短路电流能促使线路上的短路保护元件迅速动作，从而把故障部分设备断开电源，消除电击危险。TN系统分为TN-S、TN-C-S、TN-C三种方式，（参见P50 图3-12）。分别代表：保护零线（PE）与工作零线（中性线N）完全分开、干线部分的前一部分保护零线与工作零线公用、干线部分保护零线与工作零线完全公用。,3.3 TN系统,二、TN系统速断和限压的要求在接零系统中，单相短路电流越大，保护元件动作越快；反之，动作越慢。三、保护接零的应用范围保护接零用于中性点直接接地的220/380V三相四线配电网。TN-S系统可用于有爆炸危险、火灾危险性较大或安全要求较高的场所，宜用于独立附设变电站的车间。TN-C-S系统宜用于场内设有总变电站，厂内低压配电的场所及民用楼房。TN-C系统可用于无爆炸危险、火灾危险性不大、用电设备较少、用电线路简单且安全条件较好的场所。,二、TN系统速断和限压的要求,四、重复接地重复接地：零线上除工作接地以外的其他点的再次接地。 重复接地的作用 减轻零线断开或接触不良时电击的危险性； 降低漏电设备的对地电压； 缩短漏电故障持续时间； 改善架空线路的防雷性能。,四、重复接地, 重复接地的要求电缆或架空线路引入车间或大型建筑物处、配电线路的最远端及每1km处、高低压线路同杆架设时，共同敷设的两端应做重复接地。线路上的重复接地宜采用集中埋设的接地体，车间内宜采用环形重复接地或网络重复接地。零线与接地装置至少有两点连接，除进线处的一点外，其对角线最远点也应连接，而且车间周围过长，超过400m者，每200m应有一点连接。一个配电系统可敷设多处重复接地，并尽量均匀分布，以等化个点电位。, 重复接地的要求,五、工作接地工作接地指配电网的一点在变压器或发电机近处的接地。工作接地的主要作用是抑制故障时配电网对地电压不致升高太多，以免过分增加触电的危险性，并减轻绝缘的额外负担或防止绝缘击穿。其次，由于接地的配电网中单相接地故障电流可达到数安乃至数十安，故障比较容易被检测，故障点也比较容易确定。,五、工作接地,六、保护接零的计算保护接零的计算主要是单相短路电流的计算。 短路电流的特征 单相短路电流的计算单相短路电流决定于相-零线回路阻抗，即决定于相零线回路的设计。 相零线回路阻抗 变压器的阻抗 电路元件的阻抗 导线的阻抗,六、保护接零的计算,七、速断保护元件速断保护元件：短路保护元件或剩余电流保护（漏电保护）元件。常见的短路保护元件是熔断器和低压断路器的电磁式过电流脱扣器。在不致错误切断线路、不影响正常工作的前提下，保护元件的动作电流越小越好。,七、速断保护元件,3.4 保护导体一、保护导体的组成保护导体包括保护接地线、保护接零线和等电位联接线。保护导体分为人工保护导体和自然保护导体。二、保护导体的截面积为满足导电能力、热稳定性、机械稳定性、耐化学腐蚀的要求，保护导体必须有足够的截面积。,3.4 保护导体,三、等电位连接等电位连接：保护导体与建筑物的金属结构、生产用的金属装备以及允许用作保护线的金属管道等用于其它目的的不带电导体之间的连接（包括IT系统和TT系统中各用电设备金属外壳之间的连接）。总等电位联接：总开关柜内保护导体端子排与自然导体之间的连接。通过等电位联接可以实现等电位环境。等电位环境内可能的接触电压和跨步电压应限制在安全范围内。采用等电位环境时应采取防止环境边缘处危险跨步电压的措施，并应考虑防止环境内高电位引出和环境外低电位引入的危险。,三、等电位连接,四、保护导体的安装由变压器中性点引出的保护导体应与配电方式相适应；五、相-零线回路检测相-零线回路检测是TN系统的主要检测项目，主要包括保护零线完好性、连续性检查和相-零线回路阻抗测量。测量相-零线回路阻抗是为了检验接零系统是否符合规定的速断要求。 相-零线回路阻抗停电测量法 相-零线回路阻抗不停电测量法 零线连续性测试,四、保护导体的安装,3.5 接地装置接地装置是接地体（极）和接地线的总称。一、自然接地体和人工接地体自然接地体：用于其它目的且与土壤保持紧密接触的金属导体。人工接地体：采用钢管、角钢、圆钢或废钢铁等材料制成的接地体。人工接地网：复合接地体。二、接地线交流电气设备应优先利用自然导体作接地线。接地线的涂色和标志应符合国家标准。非经允许，接地线不得作其他电器回路使用；不得用蛇皮管、管道保温层的金属外皮或金属网以及电缆的金属护层作接地线。,3.5 接地装置,三、接地装置的安装典型角钢垂直接地体：（参见P70 图3-27）接地体敷设安全事项：四、接地装置的连接接地体装置的连接必须保证设备至接地体之间导电的连续性。五、接地装置设计的条件设计接地体时，首先应考虑的是接地电阻允许值、接触电动势和跨步电动势允许值、可靠的连接、足够的防腐蚀能力和热稳定性等安全要求。当然，作为设计也必须考虑到节省投资和施工方便等经济原则。另外应考虑以下条件：,三、接地装置的安装, 土壤类型 土壤分层 岩层性质及深度 水源位置 静水位变化 冻土层深度 最大接地短路电流, 土壤类型,六、降低接地电阻的施工法 高土壤电阻率地区 外引接地法 接地体延长法 深埋法 化学处理法 换土法 冻土地区 P76 ,六、降低接地电阻的施工法,七、流散电阻的计算流散电阻是接地电阻的主要成分。在工频条件下，如果接地线不长，可以认为流散电阻就是接地电阻。流散电阻主要决定于接地装置的结构和土壤条件。 土壤电阻率；主要影响因素有： 土壤种类 土壤含水量 土壤温度 土壤化学成分 土壤物理性质 季节的影响,七、流散电阻的计算, 人工接地体的流散电阻 静电比拟法的应用 单一接地体 球形接地体 竖埋管形接地体 水平管形接地体 框形接地体 板形接地体, 人工接地体的流散电阻, 复合接地体两个以上的接地体互相连接起来组成复合接地体。利用系数：单一接地体流散电阻的并联值与复合接地体流散电阻的比值。简单接地体的利用系数可以计算：参见P84 简化计算 等效计算 多层土壤的流散电阻 自然接地体的流散电阻 电缆和管道的流散电阻 钢筋混凝土基础的流散电阻 架空地线的流散电阻, 复合接地体,八、接地测量各种接地装置的接地电阻应当定期测量，以检查其可靠性，一般应当在雨季前或其他土壤最干燥的季节测量。雨天一般不应测量接地电阻，雷雨天不的测量防雷装置的接地电阻。对于易于受热、受腐蚀的接地装置应适当缩短测量周期。凡新安装或设备大修后的接地装置，均应测量接地电阻。 接地电阻的测量接地电阻可用电流表-电压表法测量或接地电阻测量仪法测量。 土壤电阻率的测量土壤电阻率可用电流表-电压表法测量或接地电阻测量仪测量。,八、接地测量,九、接地装置的检查和维护定期检查的主要内容：各部位连接是否牢固，有无松动，有无脱焊，有无严重锈蚀，接地线有无机械损伤或化学腐蚀，涂漆有无脱落，人工接地体周围有无堆放强烈腐蚀性物质，地面以下50cm以内接地线的腐蚀和锈蚀情况如何，接地电阻是否合格等。应对接地装置进行维修的情况有：焊接连接处开焊，螺丝连接处松动，接地线有机械损伤、或有严重锈蚀、腐蚀，锈蚀或腐蚀30%以上者应于更换，接地体露出地面，接地体超过规定值。,九、接地装置的检查和维护,4 第四章 双重绝缘、加强绝缘、安全电压和漏电保护 4.1 双重绝缘和加强绝缘一、双重绝缘和加强绝缘的结构双重绝缘和加强绝缘的典型结构：（参见P94 图4-1）工作绝缘：（基本绝缘或功能绝缘）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：（附加绝缘）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：兼有工作绝缘和附加绝缘的绝缘；加强绝缘：基本绝缘经改进后，在绝缘强度和机械性能上剧具备了与双重绝缘同等防触电能力的单一绝缘，构成上可以包含一层或多层绝缘材料。具有双重绝缘和加强绝缘的设备属于类设备。,4 第四章 双重绝缘、加强绝缘、安全电压和漏电保护,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，类设备无需再采用接地、接零等安全措施。双重绝缘和加强绝缘的设备应满足以下安全条件： 绝缘电阻和电气强度 外壳防护和机械强度 电源连接线三、不导电环境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，这种场所称为不导电环境或非导电环境。其安全要求：,二、双重绝缘和加强绝缘的安全条件,4.2 安全电压安全电压有成安全特底电压，属于兼有直接接触电击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，从而使触电时流过人体的电流受到抑制，将触电危险性控制在没有危险的范围内。一、降低电压的区段、限值和安全电压额定值 降低电压区段交流：（工频）相对相或地对地之间不大于50V(有效值)；直流（无纹波）：极对地或极对极之间不大于120V。 特低电压限值限值是指任何运行条件下，任何两导体间不可能出现的最高电压值。 安全电压额定值GB3805-83安全电压将安全电压额定值（工频有效值）的等级规定为：42V，36V，24V，12V和6V。,4.2 安全电压,二、降低电压防护的类型及安全条件 类型 安全特低电压（SELV）：只作为不接地系统的安全特低电压用的防护； 保护特低电压（PELV）：只作为保护接地系统的安全特低电压用防护； 功能特低电压（FELV）： 安全条件要达到兼有直接接触电击和间接接触电击防护的保护要求，必须满足： 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； SELV和PELV必须满足安全电源、回路配置和各自的特殊要求； FELV必须满足其辅助要求。,二、降低电压防护的类型及安全条件,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。 SELV和PELV的安全电源安全特低电压必须有安全电源供电。可以作为安全电源的主要有： SELV和PELV的回路配置 ,三、SELV和PELV的安全电源及回路配置,四、SELV和PELV的特殊要求 SELV的特殊要求 PELV的特殊要求 五、FELV的辅助要求 六、插头和插座,四、SELV和PELV的特殊要求,4.3 电气隔离电气隔离防护的主要要求之一是被隔离设备或电路必须有单独的电源供电。一、电气隔离的安全原理电气隔离实质上是将接地的电网转换为一范围很小的不接地电网。（参见P99 图4-3）二、电气隔离的安全条件单独的供电电源有的仅对单一设备供电，有的同时对多台设备供电。对这两种情况，从安全条件上有其通用的要求，也有各自的特殊的要求,4.3 电气隔离, 通用要求 特殊要求 , 通用要求,4.4 漏电保护 一、漏电保护装置的原理通过检测异常电流或异常电压信号，经处理后促使执行机构动作，籍助开关设备迅速切断电源。分为电流型和电压型，目前常用的是电流型。 漏电保护装置的组成 （参见P101 图4-5） 检测元件 中间环节 执行机构 辅助电源 实验装置 漏电保护装置的工作原理（参见P102 图4-7）,4.4 漏电保护,二、漏电保护装置的分类 按漏电保护装置中间环节的结构特点分类 电磁式漏电保护装置 电子式漏电保护装置 按结构特征分类 开关型漏电保护装置 组合型漏电保护装置 按安装方式分类 固定位置安装、固定接线方式的漏电保护装置 带有电缆的可移动使用的漏电保护装置,二、漏电保护装置的分类, 按级数和线数分类 按运行方式分类 不需要辅助电源的漏电保护装置； 需要辅助电源的漏电保护装置。 按动作时间分类分为快速动作型、延时型和反时限型漏电保护装置。 按动作灵敏度分类分为高灵敏度型、中灵敏度型和低灵敏度型漏电保护装置。, 按级数和线数分类,三、漏电保护装置的主要技术参数 关于漏电动作性能的技术参数 额定漏电动作电流（In）在规定的条件下，漏电保护装置必须动作的漏电动作电流值。 额定漏电动作电流（Ino）在规定的条件下，漏电保护装置必须不动作的漏电不动作电流值。 漏电动作分断时间（参见P104 表4-2）从突然施加漏电动作电流开始到被保护电路完全被切断为止的全部时间。,三、漏电保护装置的主要技术参数, 其他技术参数主要有：额定频率（50Hz）、额定电压（220V或380V）、额定电流（）。 接通分断能力（参见P104 表4-3）四、漏电保护装置的应用 漏电保护装置的选用 动作性能参数的选择 防治人身触电事故 防止火灾 防治电气设备烧毁 其他性能的选择, 其他技术参数, 漏电保护装置的安装 需要安装漏电保护装置的场所： 不需要安装漏电保护装置的设备或场所： 漏电保护装置的安装要求： 漏电保护装置的运行 漏电保护装置的运行管理 漏电保护装置的误动作或拒动作分析： 误动作 拒动作, 漏电保护装置的安装,5 电气线路电气线路可分为电力线路和控制线路。5.1 电气线路的种类及特点电气线路的种类很多，就其敷设方式来分，可分为架空线路、电缆线路、穿管线路等；就其性质来分，可分为母线、干线和支线；就其绝缘情况来分，可分为裸线和绝缘线等。一、架空线路凡是挡距超过25m，利用杆塔敷设的高、低压电力线路都属于架空线路。架空线路主要由导线、杆塔、绝缘子、横担、金具、拉线及基础等组成。二、电缆线路电缆线路主要由电力电缆、终端头和中间接头等三部分组成。三、户内配线,5 电气线路,5.2 电气线路的种类及特点 一、架空线路故障架空线路敞露在户外，会受到气候和环境条件的影响。雷击、大雾、大风、雨雪、高温、严寒、洪水、烟尘和灰尘、纤维等都会从不同的方面对架空线路造成威胁。二、电缆线路故障就故障现象而言，电缆故障包括机械损伤、铅皮（铝皮）龟裂及胀裂、终端头污染、终端头或中间接头爆炸、绝缘击穿、金属护套腐蚀穿孔等故障。就事故原因而言，电缆故障包括外力破坏、化学腐蚀或电解腐蚀、雷击、水淹、虫害等自然灾害和施工不妥、维护不当等人员过失等几类。电缆常见故障和防止方法如下：,5.2 电气线路的种类及特点,5.3 线路安全条件一、导电能力 发热各种导线的最高运行温度都有一定的限制。导线的安全载流量（许用电流）： （参见P115119 表5-26） 电压损失为了保证用电设备正常工作，动力线路的电压损失不得超过5%，照明线路不得超过810%。 电压损失计算 按允许电压损失计算导线的截面积 短路电流导线的截面积应能承受电流的热效应而不致破坏，既保持足够的热稳定性。,5.3 线路安全条件,二、线路绝缘满足防电击、防火、耐腐蚀、耐机械损伤等要求。三、机械强度导线的机械强度应当足以承受自重、温度变化的热应力、短路时的电磁作用力以及风雪、覆冰产生的应力。四、线路间距应满足防碰撞、防短路、便于操作等的要求。五、线路防护各种线路对酸、碱、盐、温度、湿度、灰尘、火灾和爆炸等外界因素应有足够的防护能力。六、导线连接七、线路管理电气线路应备有必要的资料和文件，如施工图、试验记录等。还应建立巡视、检查、清扫、维修等制度。,二、线路绝缘,5.4 负荷计算负荷计算的目的：确定导线截面，确定变压器及开关电器的容量；校验电压损失，选择和整定保护元件；确定电能消耗量和无功补偿装置。,5.4 负荷计算,6 电气设备安全6.1 用电设备安全一、用电设备的环境条件和外壳防护等级 空气中介质的状态，以及其他环境参数都影响触电的危险性。 用电环境类型 无较大危险的环境 有较大危险的环境 特别危险的环境 电气设备外壳防护等级,6 电气设备安全,二、电动机 电动机的选用 异步电动机的基本特征 异步电动机的运行状态 感应式电动机启动、调速和制动 异步电动机的不对称运行 电动机安全运行条件 电动机故障处理,二、电动机,三、单相电气设备单相电气设备指照明设备、日用电器、小型电动工具、小电炉及其他小型电气设备。 通用安全要求 防触电措施 单相电气设备防触电分类 接地和接零 防火措施 电气照明 电气照明的类别及特点 电气照明安装及安全要求 手持电动工具和移动式电气设备 ,三、单相电气设备,6.2 低压电器分为控制电器和保护电器。前者主要用来接通和断开线路，以及用来控制用电设备。保护电器主要用来获取、转换和传递信号，并通过其他电器对电路实现控制。一、低压控制电器 低压控制电器通用安全要求 刀开关 低压断路器低压断路器又叫自动开关或空气开关。 电磁启动器（电磁开关） 减压启动器 控制器控制器是电力传动控制中用来改变电路状态的多触头控制电器。,6.2 低压电器,二、低压保护电器主要包括：熔断器、热继电器、电磁式过电流继电器以及低压断路器、减压启动器、电磁接触器里安装的各种脱扣器。继电器和脱扣器的区别在于：前者带有触头，通过触头进行控制；后者没有触头，直接由机械运动进行控制。 低压常用保护装置 短路保护线路或设备发生短路时，迅速切断电源的一种保护。 过载保护当线路或设备的载荷超过允许范围时，能延时切断电源的一种保护。 失压（欠压）保护当电源电压消失或低于某一限度时，能自动断开线路的一种保护。,二、低压保护电器, 熔断器保护特性和分断能力（极限分断电流）是熔断器的主要技术参数。 热继电器热继电器和热脱扣器也是利用电流的热效应制成的。结构：（参见P153 图6-14） 电磁式继电器电磁式过电流继电器（或脱扣器）是依靠电磁力的作用进行工作的。（参见P154 图6-15）, 熔断器,6.3 变、配电设备一、变、配电所完成变电和配电工作的场所叫做变、配电所（站或室）。 变、配电所的组成 （参见P155 图6-1617） 变、配电所容量 变、配电所的一般要求 变、配电所的位置 建筑结构 间距、屏护和隔离 通风 联锁装置 电气设备正常运行 安全用具和灭火器材 管理制度,6.3 变、配电设备,二、变压器变压器是变配电站的核心设备按照冷却方式，电力变压器分为油浸自冷式、风冷式、水冷式和干式变压器；按照调压方式，分为无载调压和有载调压变压器；按照绕组数量，分为单绕组、双绕组和三绕组变压器；按照相数，分为单相和三相变压器。 变压器电磁分析方法 正方向的规定（参见P158 图6-18） 变压器基本方程组 等效电路和相量图 （参见P159 图6-1920）,二、变压器, 变压器的技术参数 额定容量 额定电压 阻抗电压, 变压器的技术参数, 变压器结构油浸电力变压器由器身、油箱、冷却装置、保护装置和出线装置组成。油浸电力变压器上设计有下列多种安全部件： 储油柜和油标 （参见P161 图6-23） 呼吸器，又称吸湿器 （参见P162 图6-24） 气体继电器 （参见P162 图6-25） 防暴管 绝缘套管 分接开关（参见P163 图6-26） 测温元件, 变压器结构, 变压器的安装 户内变压器的安装 户外变压器的安装 变压器的安全运行 运行参数 并联运行 （参见P165 图6-27）并联运行应当满足的条件： , 变压器的安装, 变压器保护 防雷保护 （参见P165 图6-28） 继电保护 继电保护概要 气体保护 镕丝保护 反时限过电流保护 定时限过电流保护, 变压器保护,三、互感器 电流互感器 电流互感器的种类 电流互感器的技术参数： 额定电压电流互感器一次线圈可以接用的线路的额定电压。 变流比：一次县全额定电流与二次侧额定电流之比。 容量：二次侧允许接入的视在功率。 电流互感器的接线和安装 电流互感器安全运行要点,三、互感器, 电压互感器电压互感器与变压器的工作原理完全相同。 电压互感器的种类 电压互感器的技术参数 额定电压：一次线圈的额定电压；变压比：一次线圈额定电压与二次侧额定电压之比。 额定容量在功率因数的条件下，电压互感器二次侧允许接入的视在功率。 电压互感器的接线和安装安装接线应注意以下问题： 电压互感器安全运行要点, 电压互感器,四、高压电器高压电器也包括保护电器和开关电器。前者指各种高压熔断器；后者指各种高压断路器、高压负荷开关和高压隔离开关。 高压熔断器 户内型管式熔断器 户外型跌开式熔断器 高压隔离开关 结构和安装 安全要点 高压负荷开关 （参见P174 图6-34）,四、高压电器, 高压断路器 种类和技术参数 结构和安装 （参见P175 图6-35） 运行安全 高压开关的操动机构 手里操动机构 弹簧储能操动机构 电磁操动机构, 高压断路器,五、电力电容器电力电容器是改善电能质量，降低电能损耗，提高供电设备利用率的常用设备。电容器由外壳和芯子组成。 补偿原理和应用 （参见P178 图6-37） 安装和接线 电容器的安全运行进行电容器操作应注意以下几点：,五、电力电容器,7 电气防火防爆7.1 电气引燃源电气装置运行中产生的危险温度、电火花及电弧是电器火灾和爆炸的直接原因。一、危险温度引起电气设备过渡发热的不正常运行大体有以下几种情况； 短路 过负载 接触不良 铁心过热 散热不良 漏电 机械故障 电压太高或太低,7 电气防火防爆,二、电热器具和照明灯具引燃源电热器具和照明灯具如安装使用不当都可能引起火灾。三、电火花