电气安全工程 第3章 直接接触电击防护课件.ppt

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1、第三章 直接接触电击防护,基本防护原则：应当使危险的带电部分不会被有意或无意地触及,各种电气设备都必须考虑的通用安全措施，其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。,绝缘屏护间距,直接接触电击防护措施,兼防直接接触电击和间接接触电击的防护措施有特低电压、双重绝缘及加强绝缘等，将在第四章讲解,3.1 绝缘,绝缘是指利用绝缘材料对带电体进行封闭和隔离，借以隔离带电体或不同电位的导体，使电流按一定的通路流通绝缘一直是作为防止电事故的重要措施良好的绝缘不仅仅是为了人身安全，也是保证电气系统正常运行的基本条件,一、绝缘材料的电气性能,绝缘材料又称为电介质，其导

2、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 1107 m,绝缘材料的品种,气体绝缘材料常用的有空气、氮、氢、二氧化碳和六氟化硫等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,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,教室里有哪些绝缘材料？,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(或电导)、相对介电常数r、介质损耗角

3、tan 及击穿强度 EB 四个参数来表示。本节暂先介绍前三个参数。1.绝缘电阻率和绝缘电阻任何电介质都不可能是绝对的绝缘体，总存在一些带电质点，主要为本征离子和杂质离子。在电场的作用下，它们可作有方向的运动，形成漏导电流，通常又称为泄漏电流。,2.介电常数电介质在处于电场作用下时，电介质中分子、原子中的正电荷和负电荷发生偏移、使得 正、负电荷的中心不再重合，形成电偶极子。电偶极子的形成及其定向排列称为电介质的极 化。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。束缚电荷也产生电场，

4、且该电场总是削弱外电场的。因此，处在电介 质中的带电体周围的电场强度，总是低于同样带电体处在真空中时其周围的电场强度。,3.介质损耗介质损耗: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。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。,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，使绝缘性能发生劣化,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

5、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,(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,压力对气体的击穿场强的影响在均匀电场中，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

6、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 2530 kV/cm 气体中含有杂质（导电性蒸汽、杂质）击穿电压降低气体电介质击穿后，绝缘性能可以得到恢复,(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,工程上液体绝缘材料不可避免地含有气体、液体和固

7、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，并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,(3)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,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 绝缘老化过程十分复杂主要有热老化机理和电老化机理,(1)热老化,低压电气

8、设备中，促使绝缘材料老化的主要因素是热热老化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,还包括材料分子链继续聚合等过程每种绝缘材料都有其极限耐热温度，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 绝缘耐热分级及其极限温度,(2)电老化,它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。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，促使材料性能恶化,3.绝缘损坏,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

9、，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.动物和植物也可能破坏绝缘材料。例：地铁里不能吃东西,三、绝缘检测和绝缘试验,绝缘检测和绝缘试验的目的是检查电气设备或线路的绝缘指标是否符合要求。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

10、,1.绝缘电阻和绝缘电阻率,加于绝缘的直流电压与流经绝缘的电流（泄漏电流）之比。绝缘电阻是衡量绝缘性能优劣的最基本的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，判断某些电气设备(如电机、变压器)的受潮情况等。以防因绝缘电阻降低或损坏而造成漏电、短路、电击等电气事故。,绝缘材料的电阻测试：比较法(属于伏安法)、泄漏法、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)和作为测量机构的磁电式流比计(双动线圈流比计)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

11、绝缘电阻值,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,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，要求可降低为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不应低于 1M，在潮湿环境，允许降低为 0.5M 1OkV 高压架空线路每个绝缘子的绝缘电阻不应低于 300M

12、；35kV 及以上的不应低于 500M 运行中 61OkV 和 35kV 电力电缆的绝缘电阻分别不应低于 400100OM 和6001500M。干燥季节取较大的数值；潮湿季节取较小的数值 电力变压器投入运行前，绝缘电阻应不低于出厂时的 70%，运行中的绝缘电阻可适当降低,2.吸收比,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,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,吸收比的大小可以判断绝缘受潮程度和内部有无缺

13、陷存在电力变压器、电力电容器、交流电动机等高压设备，除测量绝缘电阻之外，还要求测量其吸收比,3.泄漏电流,是线路或设备在外加高电压作用下经绝缘部分所泄漏的电流电压高且稳定，易发现绝缘硬伤、脆裂等内部缺陷泄漏电流试验对安全要求较高的设备进行如高压设备：阀型避雷器、油浸电力电缆电工安全用具：绝缘靴、绝缘手套、绝缘垫日用电器和电动工具,3.2 屏护和间距,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的安全措施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一,3.2.1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

14、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，防止弧光短路或便利检修工作的作用。,教室里有没有例子？,1屏护种类及其应用,第一种分类方法屏蔽：属于一种完全的防护障碍(或称阻挡物)：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 是一种不完全的防护,第二种分类方法,永久性屏护装置：如配电装置的遮栏、开关的罩盖等临时性屏护装置：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,第三种分类方法,固定屏护装置：如母线的护网移动屏护装置：跟随天车移动的天车滑线屏护装置,应用,屏护装置主要用于电气设备不便于绝缘或绝缘

15、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,2.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 教室里有没有例子？,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

16、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中 所示的距离 栅遮栏的高度户内不应小于 1.2 m,户外不应小于 1.5m，栏条间距离不应大于 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,表 网眼遮栏与带电体之间的距离,(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联锁装置,3.2.2间距,间距是指带电体与人体之间，带电体与地面之间，带电体与其他设

17、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-机工程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求的间距不同。,1 线路间距,架空线路导线在弛度最大时与地面、水面、建筑物、树木的距离不应小于表 所示的距离,导线与地面或水面的最小距离,钓鱼竿主要是由碳素材料制成 碳素 可以导电,导线与建筑物的最小距离,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

18、、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,表 架空线路导线与街道树木、厂区树木的最小距离,2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

19、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,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0.1 m 高压作业时，各种作业类别所要求的最小距离见表,表 高压作业的最小距离,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,3.3 电工安全用具,绝缘棒（杆）、绝缘钳、绝缘手套、绝缘靴、电压指示器、绝缘垫、绝缘站台,（1）绝缘杆和绝缘钳,绝缘杆和绝缘夹钳都是基本安全用具。绝缘夹钳只用于35KV及35KV以下的电气操作由

20、工作部分、绝缘部分和握手部分组成握手部分和绝缘子部分用浸过绝缘漆的木材、硬塑料、胶木或玻璃钢制成，其间有护环分开,配备不同工作部分的绝缘杆，可用来操作高压隔离开关，操作跌落式保险器，安装和拆除临时接地线，安装和拆除避雷器，以及进行测量和试验等项工作绝缘夹钳主要用来拆除和安装熔断器及其他类似工作,绝缘杆和绝缘钳的尺寸、绝缘强度和机械强度均应符合要求,绝缘杆工作部分金属钩的长度，在满足工作需要的情况下，不宜超过58cm,以免操作时造成相间短路或接地短路考虑到电力系统内部过电压的可能性，绝缘杆和绝缘夹钳的绝缘部分和握手部分的最小长度应符合要求,绝缘杆和绝缘夹钳最小长度/m,（2）绝缘手套和绝缘靴,绝

21、缘手套和绝缘靴用橡胶制成二者都作为辅助安全用具但绝缘手套可作为低压工作的基本安全用具。绝缘手套的长度至少应超过手腕10cm 绝缘靴可作为防止跨步电压的基本安全用具,（3）绝缘垫和绝缘站台,二者都只用作辅助安全用具绝缘垫常用橡胶制成绝缘垫用厚度5mm以上、表面有防滑条纹的橡胶制成，其最小尺寸不宜小于0.8m0.8m,绝缘站台常用木材制成其尺寸和绝缘强度应符合要求，应方便工作人员站立和行走,绝缘站台用木板或木条制成相邻板条之间的距离不大于2.5cm，以免鞋跟陷入站台不得有金属零件台面板用支持绝缘子与地面绝缘，支持绝缘子高度不得小于10cm台面板边缘不得伸出绝缘子以外，以免站台翻倾，人员摔倒绝缘站台

22、最小尺寸不宜小0.8mX0.8m,但为了便于移动和检查，最大尺寸也不宜超过1.5mX1.0m,二 携带式电压和电流指示器,（1）携带式电压指示器（验电器）携带式电压指示器是用来检查设备是否带电的用具当电力设备在断开电源后要进行清扫检修时，在操作之前，一定要用验电器检验设备是否确实无电验电器分高压和低压两种,低压验电器,俗称试电笔，用来检查低压设备上是否带电用法：,高压验电器,不能直接接触带电体，只能逐渐接近带电体，至灯亮为止（信号）不应受邻近带电体的影响单极式验电器一般不应接地，如必须接地时，应注意防止由接地线引起短路事故,高压验电器最小尺寸/mm,使用高压验电器（1kV以上）应注意：只能适当

23、地靠近带电部分，到灯亮为止，不要直接接触带电部分在室内使用验电器时，应戴绝缘手套，在室外还要穿绝缘鞋注意，在使用验电器之前，先要在确实带电的设备上检验验电器是否完好,（2）携带式电流指示器,携带式电流指示器通常叫做钳形电流表，可用来测量交流电路中的电流。多功能型的通常也可测电压，电阻。分为高压钳表、低压钳表,注意,在使用钳形电流表时，应注意保持人体与带电体之间的足够距离测量裸导线上的电流时，要特别注意防止由于测量引起的相间短路或接地短路对于高压钳表，必须接上相应电压等级绝缘杆禁止在潮湿和雷雨天气时户外使用各部分连接应安全可靠，切不可使电流互感器的二次侧开路,三.临时接地线、遮栏、标示牌、绝缘隔

24、板和围栏绳,1、接地线,主要由软导线和接线夹组成接线夹必须坚固有力，软导线应采用25mm2以上的软铜线，各部分连接必须牢靠,作用：一般装设在被检修区段两端的电源线路上 用来防止突然来电 防止邻近高压线路所产生的感应电 用来放尽线路或设备上可能残存的静电装设方法：先接接地端，后接线路或设备一端拆时相反正常情况下，应先验明线路或设备无电才可装设,2 遮栏,用来防止工作人员无意碰到或过份接近带电体，检修安全距离不够时的安全隔离装置用干燥木材或其它绝缘材料制成安装牢固，不影响工作高度、与带电体的距离应符合屏护的安全要求,3 标示牌,用绝缘材料制成警告工作人员不得接近带电部分指明工作地点提醒工作人员采取

25、安全措施禁止向某线路送电,4 绝缘隔板,又称绝缘挡板，一般应具有很高的绝缘性能，它可与35千伏及以下的带电部分直接接触，起临时遮栏作用绝缘隔板也可置于拉开的刀闸动、静触头之间，以防止刀闸自行落下后误送电装拆绝缘隔板时应与带电部分保持一定距离（符合安全规程的要求），或者使用绝缘工具进行装拆,5 围栏绳,围栏绳可采用绝缘良好的尼龙绳或其他绝缘绳，上挂适当数量的小红旗和“止步、高压危险！”标示牌通常，围栏绳距地面1米左右,3.4双重绝缘与加强绝缘Reinforced insulation Safety Extra-Low Voltage,双重绝缘、加强绝缘、安全电压均属兼有直接接触电击和间接接触电击

26、的安全措施,工作绝缘：又称基本绝缘,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=工作绝缘+附加绝缘,Dual Insulation,一、双重绝缘和加强绝缘的结构,加强绝缘Reinforced Insulation：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,双重绝缘和加强绝缘是用于小型电气设备或小容量电气线路的两种安全措施。,图 双重绝缘和加强绝缘的

27、结构,具有双重绝缘和加强绝缘的设备属于类设备按外壳特征分为以下三类类设备：第一类全部绝缘外壳的类设备 此类设备其外壳上除了铭牌、螺钉、铆钉等小金属，其他金属件都在连接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。,第二类全部金属外壳的类设备 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 第三类兼有绝缘外壳和金属外壳两种特征的类设备,二、双重绝缘或加强绝缘的安全条件,由于具有双重绝缘或加强绝缘，类设备无须再采取接地、接零等安全措施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,

28、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 2M保护绝缘的绝缘电阻 5M加强绝缘的绝缘电阻 7M,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,直流泄漏电流试验的试验电压，对于额定电压不超过250V的类设备，应为其额定电压上限值或峰值的1.06 倍施加电压5S后读数，泄漏电流允许值为0.25mA,外壳防护和机械强度,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，人体不会触及仅由工作绝

29、缘与带电体隔离的金属部件。其外壳上不得有易于触及到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 类设备应在明显位置标上作为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,电源连接线,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,电源连接线还应经受基于电源连接线拉力试验标准的拉力试验而不损坏 试验时间1min1kg及以下，试验拉力30N14kg，试验拉力60N4kg及以上，试验拉力100N,一般场所使用的手持电动工具应优先选用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，也应尽量选用类工具,