第二章直接接触电击防护解析

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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
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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。
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（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。
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sSs／L
则得
ρs＝RsLs／L
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Ls
r
L
C C0
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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)
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
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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
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）
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局部放电的概念
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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
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。
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。
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。
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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
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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
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
分类：有机、无机、复合
绝缘子、干式变压器
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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
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
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）
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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。
∴ 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，
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
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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；