1、绝缘、屏蔽、安全间距防护 主讲：李蓓教授 常州工学院 2015-09 1 第二章第二章 触电事故及防范触电事故及防范 第二节 电气绝缘 2 第二节第二节 电气绝缘电气绝缘 一、绝缘防护 绝缘：是指用绝缘材料对带电体进行封闭 和隔离，是防止电击发生的预防措施。 绝缘材料又称为电介质，导电能力小，工 程上的绝缘材料通常要求电阻率高于 1X107m。 绝缘通常分为气体绝缘、液体绝缘、固体 绝缘三类。其中，固体绝缘是广泛使用的 一种可靠绝缘物质。 3 第二节第二节 电气绝缘电气绝缘 绝缘通常分为气体绝缘、液体绝缘、固体 绝缘三类。其中，固体绝缘是广泛使用的 一种可靠绝缘物质。 气体绝缘材料：空气、氮气
2、、氢气、二氧 化碳和六氟化硫等。 4 第二节第二节 电气绝缘电气绝缘 液体绝缘材料：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。 例如：变压器的绝缘介质有油绝缘、六氟化硫等，电 线和电缆多采用聚氯乙烯绝缘材料，架空线路上采用 陶瓷作为横担及绝缘子。 5 第二节第二节 电气绝缘电气绝缘 1、绝缘材料的电气性能 主要为：导电性、节电性、绝缘强度等，分别以绝缘 电阻率、相对介电常数、击穿强度等参数表示。 绝缘电阻率是绝缘材料的主要电气参数，它是绝缘材 料在电场强度与通过绝缘
3、材料的电流密度之比: =E/J (/m) 绝缘电阻率；E电场强度（V/m）; J电流密度（A/m2） 此值越大，绝缘电阻越大 6 第二节第二节 电气绝缘电气绝缘 绝缘电阻率不仅与所加电压大小有关，同时又与温度 相关，一般温度每下降10，绝缘电阻率会增大1.5 2.0倍，除此之外，湿度及杂质含量的增加会降低 材料的电阻率。 绝缘电阻的大小表明了在一定电压作用下，绝缘材料 泄露电流的大小。如果泄漏电流过大，往往会使绝缘 材料发热，从而缩短其使用寿命，甚至造成损坏。 7 第二节第二节 电气绝缘电气绝缘 2.绝缘形式 绝缘形式按其保护功能，可分为： 1）基本绝缘、 2）附加绝缘、 3）双重绝缘 4）加
4、强绝缘。 具有双重绝缘和加强绝缘的设备属于II类设备，II类 设备无需再采取接地、接零等安全措施。隐藏对双重 绝缘和加强绝缘的设备可靠性要求较高。 8 第二节第二节 电气绝缘电气绝缘 基本绝缘：保证电气设备正常工作和防止触电 的绝缘。又称工作绝缘位于带电体与不可触及 金属件之间。 附加绝缘：又称保护绝缘，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。 9 第二节第二节 电气绝缘电气绝缘 双重绝缘：是兼有工作绝缘和附加绝缘的 绝缘。 加强绝缘：对基本绝缘进行改进后增强绝 缘能力的绝缘。在构成上可以包含一层或 多层绝缘材料。 10
5、第二节第二节 电气绝缘电气绝缘 双重绝缘和加强绝缘的安全条件 双重绝缘和加强绝缘的设备应满足以下安全条件： 1）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 的绝缘电阻不得低于2M，保 的 阻不 得低于5M，加强 的 阻不得低于7M. 11 第二节第二节 电气绝缘电气绝缘 交流耐压试验： 工作绝缘为1250V，保护绝缘为2500V，加强绝缘为 3750V。（ 有可能产生谐振电压的，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 中不得有闪络或者击穿。 直流泄漏电流的试验电压： 对于额定电压不超过250V的II类设备，应为其额定电 压上限或者峰值
6、的1.06倍；在加电压5s后读数，泄漏 电流允许值为0.25mA。 12 第二节第二节 电气绝缘电气绝缘 2）外壳防护和机械强度 II类设备应能保证在正常工作时及时打开门盖和拆卸 部件时，人体不会触及仅由工作绝缘与带电体隔离的 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 用钥匙或工具才能打开，其上不得有金属件穿过，并 有足够的绝缘水平和机械强度。 II类设备应在明显位置上标“回”形标志。 13 第二节第二节 电气绝缘电气绝缘 3）电源连接线 II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
7、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保护绝缘等 级的绝缘。 一般场所使用的手持电动工具应优先选用II类设备； 在湿场所或者金属构架上工作的时候，除选用安全电 压的工具以外，也应尽量选用II类设备。 14 第二节第二节绝缘、屏蔽、安全间距防护绝缘、屏蔽、安全间距防护 外壳防护及选择 电气设备触电防护分类共有五类： 0类指用基本绝缘作为防护的设备； 类指还需要加保护接地措施作为防护的设备； 类指还需要附加绝缘作为防护的设备； 类指用特低电压保证安全的设备； 0类指任何部件都是基本绝缘并装有接地端子的设 备。 15 第二节第二节绝缘、屏蔽、安全间
8、距防护绝缘、屏蔽、安全间距防护 电气设备外壳防护及选择 分为对固体异物进入防护、水进入防护两 种。应根据安装使用场所进行选择。 16 第二节第二节 电气绝缘电气绝缘 3.绝缘的破坏 1）绝缘击穿 当电场的强度超过某一极限值时，通过介 质的电压关系将不再符合欧姆定律，而使 电流猛增，这时的绝缘材料被破坏而失去 了绝缘的性能，这种现象就称为电介质的 击穿。 17 第二节第二节 电气绝缘电气绝缘 气体击穿： 气体击穿是由碰撞电离导致的。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
9、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。 18 第二节第二节 电气绝缘电气绝缘 在均应电场中，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。 当气体压力增大碰撞游离增加，击穿电压有所下降， 在某一特定的气压下出现最小值；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。 空气的击穿场强为25 30KV/cm。 工程上常采用高真
10、空和高气压的方法来提高气体的击 穿场强。 19 第二节第二节 电气绝缘电气绝缘 液体电介质击穿： 液体电介质击穿特性与纯净度有关，一般认为纯净液 体的击穿与气体的击穿机理相似，是由于电子碰撞电 离后导致击穿。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。 工程上的液体绝缘材料不可避免地含有气体、液体和 固体杂质。例如：含有水和纤维等。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子就会大大降低油 的击穿场强。 20 第二节第二节
11、电气绝缘电气绝缘 固体电介质击穿 固体电介质击穿比较复杂，有电击穿、热击穿、电化 学击穿、放电击穿等形式。 在工程实践中，常采用某些针对性措施来提高固体绝 缘材料的击穿强度。例如：将其用液体绝缘材料浸渍 ，适当增加其厚度，填充内部气孔，减少气泡，改善 散热条件，提高击穿电压。提高击穿强度，防止绝缘 破坏。 21 第二节第二节 电气绝缘电气绝缘 2）绝缘老化 电气设备运行过程中，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劣化。 绝缘老化过程十分复杂，就其老化机理而言，主要有 热
12、老化和电老化两种。 22 第二节第二节 电气绝缘电气绝缘 热老化 一般在低压电气设备中，促使绝缘材料老化的主要原 因是热。 热老化包括低分子挥发性成分的逸出，包括材料的解 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，超过这极限，其 老化将加剧，电气设备的寿命就缩短。 23 第二节第二节 电气绝缘电气绝缘 电老化 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。 局部放电时产生臭氧、氮氧化物、高速粒子，这些都 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 是指由于不正确选
13、用绝缘材料、不正确地进行电气设 备及线路的安装、不合理地使用电气设备等，导致绝 缘材料收到外界腐蚀性液体、气体、蒸汽、潮气、粉 尘的污染和侵蚀，或受到外界热源、机械因素的作用 ，在较短的时间内失去其电气性能或者机械性能。24 第二节第二节 电气绝缘电气绝缘 4.绝缘测试和绝缘试验 1）绝缘电阻试验 绝缘电阻是衡量绝缘性能优劣的最基本指标。通过绝 缘电阻的测定，可以在一定程度上判断某些电气设备 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，以防止绝缘电阻降低或损坏而造成的 漏电、短路、电击等电气事故。 2）耐压试验 25 第二节第二节 电气绝缘电气绝缘 2）耐压试验 耐压试验是破
14、坏性的试验，目的是检验电气设备承受 过电压的能力；确切地掌握投运设备的绝缘良好程度 ，爆炸设备在实际使用中能长期正常地工作；此外， 也是检验出厂产品或者研制的新产品的绝缘是否完好 、或是否存在缺陷的一种重要手段。 主要有工频交流耐压试验和直流耐压试验两种。 26 第二节第二节 电气绝缘电气绝缘 5.绝缘安全工具 为了防止电气工作人员发生触电、灼伤、高处摔跌、 煤气中毒等事故，必须正确使用相应的电气安全工具 。 电气安全用具分绝缘安全用具和一般防护安全用具两 大类。 一般安全防护用具有：安全带、安全帽、安全照明灯 、防毒面具、护目眼镜、标示牌和临时遮拦等。 绝缘安全用具有：绝缘杆、绝缘夹钳、绝缘
15、台、绝缘 手套、绝缘靴（鞋）、绝缘垫、验电笔、携带型接地 线等。 27 第二节第二节 电气绝缘电气绝缘 绝缘安全用具又分两大类： 基本安全用具：它的绝缘强度大，能长时间承受电气 设备的工作电压，并能在该电压等级内产生过电压时 保证工作人员的人身安全，如：绝缘杆，绝缘夹钳， 验电笔等。 辅助安全用具：它的绝缘强度小，不能承受电气设备 的工作电压，只是用来加强基本安全用具的防护作用 ，能防止接触电压、跨步电压和电弧对操作人员的伤 害，如：绝缘台，绝缘手套，绝缘鞋及绝缘垫等。 28 第二章第二章 触电事故及防范触电事故及防范 第三节 屏护与安全间距 29 第三节第三节 屏护与安全间距屏护与安全间距
16、一、屏障防护与安全标识 1.屏护的概念 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、箱匣等把危险的带电体与外界隔 离开的措施。 屏护可分为：屏蔽和障碍。 屏蔽是完全的防护，障碍是不完全的防护。后者不能 防止有意识的移开绕过或者翻过障碍触及或者接近带 电体。 30 第三节第三节 屏护与安全间距屏护与安全间距 屏护装置主要用于电气设备不便于绝缘或者绝缘不足 的场合。如开关电气的可移动部分，除了为防止触电 的措施外，还是未来防止电弧伤人，防止电弧短路的 重要措施。 对于高压设备，由于全部绝缘是有困难的，如果人接 近至一定距离即会凡是严重的触电事故，因此无论高 压设备是否有绝缘，
17、均要加屏护装置。 室内外的变压器和变配电装置均要有完善的防护措施 。 31 第三节第三节 屏护与安全间距屏护与安全间距 2.屏护的分类 屏护装置按照使用要求分为永久性屏护装置和临时性 屏护装置。 前者如配电装置的遮栏、开关的罩盖等； 后者如：检修工作中使用的临时屏护装置和临时设备 的屏护装置。 屏护装置按照使用对象分为固定屏护装置和移动屏护 装置，如：母线的护网就属于固定屏护装置；而跟随 天车移动的天车滑线屏护装置就属于移动屏护装置。 32 第三节第三节 屏护与安全间距屏护与安全间距 3.屏护的应用 屏护装置主要用于电气设备不便于绝缘或者绝缘不足 的场合，用于保证生产安全。以下场合需要屏护： 1）开关电器的可移动部分：闸刀开关的胶盖、铁壳 开关的铁壳等。 2）人体可能接近或触及的裸线、行车滑线、母线等 。 3）高压设备：无论有无绝缘。 4）按照在人体可能接近或者触及的场所的变配电装 置。 5）在带电体附近作业时，作业人员与带电体之间、 过道、入口等处应设置可移动临时屏护装置。 33 第三节第三节 屏护与安全间距屏护与安全间距 4.屏护装置的安全条件 尽管屏护装置是简单装置，但为了保证其有效性，必 须满足如下条件： 1）屏护装置使用的材料应有足够的机械强度和
