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標題: 電氣設備的電絕緣配合 [打印本頁]

作者: FWW7 時間: 2017-4-20 10:39
標題: 電氣設備的電絕緣配合
人員觸電危害與防護措施
觸電對人體的危害，主要是因電流通過人體一定路徑引起的。電流通過頭部會使人昏迷，電流通過脊髓會使人截癱，電流通過中樞神經(jīng)會引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)嚴重失調(diào)而導致死亡。
根據(jù)歐姆定律U=I*R可以得知當電壓加在人體與絕緣電阻（包括空氣和固體等電阻）構成的串聯(lián)回路中，為保證人員安全只能通過增大與人體串聯(lián)的絕緣電阻。例如通過增大外衣、鞋、褲等絕緣電阻，于是就出現(xiàn)了高壓絕緣鞋、高壓絕緣手套等一系列供人穿戴的防護用品如圖1。

但是問題又來了，不可能每次要用電氣設備之前都要全副武裝，那樣很不方便，像圖2這樣的場景估計也只有在工廠才能見到，如果平時也這樣那大家會崩潰的。
既然可以通過增大外衣、鞋、褲等電阻增加人體電阻，那也可以把電氣設備中的危險源進行絕緣處理（相當于在危險源與人體之間串聯(lián)一個較大的電阻）。對于絕緣通常都是以電阻（R）的大小進行量化，根據(jù)電阻公式R=ρ*L/S（ρ材料的等效電阻率；L材料的等效長度；S材料的等效截面面積）可知，通過改變ρ、L和S的值來就能改變絕緣電阻的大小。
大家都知道空氣是一種最普通、可靠、便宜的電氣絕緣介質，它的絕緣電阻與空氣間隙大小成正比，但是在一個限制空間的高壓設備，只靠空氣間隙是無法滿足絕緣電阻的要求（因為空氣的等效長度（L）不夠，導致R變小）。
而高電阻率（ρ）的固體絕緣材料，就能滿足限制空間的高壓設備的絕緣電阻要求，但是與空氣絕緣不同的是，固體絕緣材料是一種不可恢復的絕緣介質，在電場強度、熱、潮濕等的不利因素造成固體絕緣材料電阻率（ρ）不斷的減小導致絕緣電阻值變小稱之為絕緣老化。比如長時間發(fā)熱會造成絕緣性能的下降。那怎樣才能滿足電氣絕緣的要求，不會使設備和人員受到損傷。
EN 60664-1（或GB/T16935）低壓系統(tǒng)內(nèi)設備的絕緣配合標準提出了絕緣配合的概念，絕緣配合統(tǒng)指電氣設備根據(jù)其使用和環(huán)境條件來選擇的電氣絕緣，它由電氣間隙、爬電距離以及固體絕緣組成，是對電氣設備絕緣的統(tǒng)稱。
電氣間隙、爬電距離之間的關系
在各電器產(chǎn)品的國家強制標準里均涉及到“爬電距離”和“電氣間隙”兩個術語，從EN 60664-1（或GB/T16935）低壓系統(tǒng)內(nèi)設備的絕緣配合標準可知：電氣間隙則是“兩導電部件或一個導電部件與器具易觸及表面的空間最短距離”。而爬電距離是“兩導電部分之間，或一個導電部件與器具的易觸及表面之間沿絕緣材料表面的最短距離”。它存在于兩個平行的絕緣材料的連接處，它有可能存在于固體或者氣體絕緣之間。

電氣間隙和爬電距離是兩個不同的概念，但兩者既有區(qū)別又有聯(lián)系，前者與純空氣的絕緣強度（或者說擊穿電壓）密切關聯(lián)，后者則與固體絕緣件表面擊穿電壓（或者稱為沿面放電電壓、表面閃絡電壓）緊密相關。在同一個分布電場里，電氣間隙和爬電距離相當于是兩個“并聯(lián)”的擊穿通道。
在長期電壓有效值使用情況下，由于導體周圍的固體絕緣材料被電極化（凡在外電場作用下產(chǎn)生宏觀上不等于零的電偶極矩，因而形成宏觀束縛電荷的現(xiàn)象稱為電極化），導致絕緣材料呈現(xiàn)帶電現(xiàn)象，而空氣卻不存在電極化現(xiàn)象。此帶電區(qū)（導體為圓形時，帶電區(qū)為環(huán)形）的半徑，即為爬電距離；在絕緣材料表面會形成泄漏電流路徑。若這些泄漏電流路徑構成一條導電通路，則出現(xiàn)表面閃絡或擊穿現(xiàn)象。絕緣材料的這種變化需要一定的時間，它是由長時間加在器件上的工作電壓所引起的，器件周圍環(huán)境的污染能加速這一變化。

當出現(xiàn)暫態(tài)過電壓或瞬態(tài)過壓的情況下，雖然電壓峰值很高，但是持續(xù)的時間短，導體周圍的固體絕緣材料無法被電極化，這時固體絕緣材料為高阻抗，結果電壓只能從另一個低絕緣電阻通道（電氣間隙）放電，可見電氣間隙的大小和老化現(xiàn)象無關。

綜上所述可以得知，固體絕緣件表面擊穿電壓大大低于純電氣間隙的擊穿電壓（固體絕緣材料被電極化導致），這也正是在同一電壓等級下，為什么爬電距離往往比電氣間隙數(shù)值要大的原因。

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