帶電作業(yè)的原理

福建電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE

電對(duì)人體的影響主要有兩種：

一種是在人體的不同部位同時(shí)接觸了有電位差（如相與相之間或相對(duì)地之間）的帶電體時(shí)而產(chǎn)生電流危害；

另一種是人體在帶電體附近但未接觸帶電體，因空間電場的靜電感應(yīng)而引起人體感覺有類似風(fēng)吹、針刺等不舒服感。帶電作業(yè)的原理

作業(yè)人員在帶電作業(yè)中所處的是交流工頻電場，是一種變化緩慢的電場，可看作為靜電場，當(dāng)人體作為一個(gè)導(dǎo)電體接近一個(gè)帶電體時(shí)，人體因靜電感應(yīng)而聚積起一定量的電荷，使人處于某個(gè)電位，即產(chǎn)生了一定的感應(yīng)電壓。此時(shí)，如果人體的暴露部位觸碰到接地體時(shí)，人體上聚積的電荷就會(huì)對(duì)接地體放電，放電電流達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，就會(huì)使人產(chǎn)生刺痛感。同樣，如果在電場中有一對(duì)地絕緣的金屬物體，該物體也會(huì)因靜電感應(yīng)而聚積起一定量的電荷，并使其處于某一個(gè)感應(yīng)電壓中，此時(shí)，如果處于地電位的人用手觸摸該物體時(shí)，物體上聚積的電荷將通過人體對(duì)地放電，放電電流達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，同樣會(huì)使人產(chǎn)生刺痛感。一、電對(duì)人體的影響分析1、電流對(duì)人體的影響第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理

人體對(duì)電流有一定耐受力，人的肌體上通過不同強(qiáng)度的電流將會(huì)產(chǎn)生不同程度的感覺與傷害。當(dāng)通過微弱電流（交流0.5mA及以下）甚至沒有感覺，電流達(dá)到1～5mA時(shí)開始有不同感覺，但不會(huì)造成肌體及器官的傷害。一、電對(duì)人體的影響分析

有關(guān)研究表明，人體對(duì)直流電和交流電的耐受能力是不同的，一般把工頻1mA和直流5mA分別作為人體對(duì)交流電和直流電的感知水平，人體長時(shí)間連續(xù)通過感知電流不會(huì)產(chǎn)生任何危險(xiǎn)。

男人和女人的感知水平略有不同，一般認(rèn)為女性略高于男性。流入人體的電流密度不同，肌體的感受也不相同，據(jù)有關(guān)資料及臨床結(jié)果，密度0.127mA/mm2的電流即會(huì)使人體感覺麻電，但可以忍受。而當(dāng)通過人體的工頻電流超過數(shù)百毫安、通電時(shí)間低于心臟搏動(dòng)周期（若成年人平均心率每分鐘75次計(jì)，心臟搏動(dòng)周期平均為0.8秒）時(shí)，就會(huì)發(fā)生心室顫動(dòng)；通電時(shí)間如果超過搏動(dòng)周期，心臟就會(huì)停止跳動(dòng)，最終導(dǎo)致死亡。

如果人體被串接于閉合電路中，人體就會(huì)流過電流產(chǎn)生電擊，電擊對(duì)人體是否造成損傷，與流經(jīng)人體的電流大小有關(guān)。人體對(duì)工頻穩(wěn)態(tài)電流的生理反應(yīng)可以分為感知、震驚、擺脫、呼吸痙攣、心室纖維性顫動(dòng)。第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理一、電對(duì)人體的影響分析人體對(duì)放電電流產(chǎn)生生理反應(yīng)的電流閥值（mA）生理反應(yīng)特征感知震驚擺脫呼吸痙攣心室纖維性顫動(dòng)男性1.13.216.023.0100女性0.82.210.515.0100生理效應(yīng)感知煩惱損傷或死亡能量閥值(mJ)0.10.5~1.525000人體對(duì)暫態(tài)電擊產(chǎn)生生理反應(yīng)的能量閥值

研究表明，人體對(duì)放電電流產(chǎn)生生理反應(yīng)的電流閥值如下。

在干燥條件下，接觸面積為50cm2～100cm2,電流路徑為手~手或手~腳的人體阻抗值。第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理一、電對(duì)人體的影響分析接觸電壓（V）人體阻抗（Ω）低于下列數(shù)值的人數(shù)百分比總?cè)藬?shù)5%總?cè)藬?shù)50%總?cè)藬?shù)95%25175032506100501450262542757512502200350010012001875320012511251625287522010001350212570075011001550100070010501500

可以看出，人體阻抗因人而異。從安全出發(fā)，人體阻抗一般可按1000Ω進(jìn)行估算。第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理一、電對(duì)人體的影響分析IEC對(duì)交流電流下人體生理效應(yīng)的推薦意見人體生理效應(yīng)（15～100）Hz交流電流（mA）感知電流閥值0.5擺脫電流閥值10心室纖顫電流閥值持續(xù)時(shí)間為3秒40持續(xù)時(shí)間為1秒50持續(xù)時(shí)間為0.1秒400~500第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理一、電對(duì)人體的影響分析2、電場對(duì)人體的影響

作業(yè)人員在作業(yè)過程中，構(gòu)成了各種各樣的電極結(jié)構(gòu)。其中主要的電極結(jié)構(gòu)有：導(dǎo)線－人與構(gòu)架、導(dǎo)線－人與橫擔(dān)、人與導(dǎo)線－構(gòu)架、人與導(dǎo)線－橫擔(dān)、人與導(dǎo)線－導(dǎo)線等。

由于作業(yè)的現(xiàn)場環(huán)境和帶電設(shè)備布局的不同，帶電作業(yè)工具和作業(yè)方式的多樣性以及人在作業(yè)過程中有較大的移動(dòng)性等因素，使帶電作業(yè)中遇到的高壓電場變化多端，這就需要了解電場的基本特征和分類。

自然界存在著正、負(fù)兩種性質(zhì)電荷，電荷的周圍存在著電場，若相對(duì)于觀察者是靜止的，且其電量不隨時(shí)間而變化的電場稱為靜電場，例如在直流電壓作用下兩電極之間的電場就是靜電場。而在工頻電壓作用下，兩電極上的電量是隨時(shí)間變化，因而兩極性之間的電場也隨時(shí)間而變化。但由于其變化的速度相對(duì)于電子運(yùn)動(dòng)的速度而言是相對(duì)緩慢的，并且電極間的距離也遠(yuǎn)小于相應(yīng)的電磁波波長，因此也可以近似地按靜電場考慮。

將一個(gè)靜止電荷引入到電場中，該電荷就會(huì)受到電場力的作用。電場的強(qiáng)弱常用電場強(qiáng)度(簡稱場強(qiáng))來描述，電場強(qiáng)度是電荷在電場中所受到的作用力與該電荷所具有的電量之比。第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理一、電對(duì)人體的影響分析2、電場對(duì)人體的影響

在均勻電場中，各點(diǎn)的場強(qiáng)大小與方向都完全相同。例如，一對(duì)平行平板電極，在極間距離比電極尺寸小得多的情況下，電極之間的電場就是均勻電場(電極邊緣部分除外)。均勻電場中各點(diǎn)的電場強(qiáng)度E(kV／m)為

E=U/d

式中U—施加在兩電極間的電壓(kV)；

d—平板電極間的距離(m)

根據(jù)電場的均勻程度，可將靜電場分為均勻電場、稍不均勻電場和極不均勻電場三類。第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理一、電對(duì)人體的影響分析2、電場對(duì)人體的影響

在不均勻電場中，各點(diǎn)場強(qiáng)的大小或方向是不同的。根據(jù)電場分布的對(duì)稱性，不均勻電場又可分為對(duì)稱型分布和不對(duì)稱型分布兩類，一般以“棒－極”電極作為典型的不對(duì)稱分布電場，以“棒－棒”電極作為典型的對(duì)稱分布電場。

由于不均勻電場中各點(diǎn)場強(qiáng)隨電極形狀與所在位置而變化，電場的不均勻程度與電極形狀與極間距離有關(guān)。在相同電極形狀的條件下，例如兩個(gè)金屬圓球間的電場，當(dāng)極間距離增大時(shí)，電場的不均勻程度將隨之增加。當(dāng)極間的距離相對(duì)球的直徑而言較小時(shí)，是稍不均勻電場。但當(dāng)極間距離增大時(shí)，電場的不均勻程度逐漸增大，最后成為極不均勻電場。

電場的強(qiáng)弱會(huì)使人體產(chǎn)生不同的感覺，如針刺感、風(fēng)吹感、蛛網(wǎng)感、異聲感等。據(jù)有關(guān)研究表明，人體對(duì)電場的感知水平為2.4kV／cm（即240kV／m），此時(shí)人體皮膚上會(huì)產(chǎn)生微風(fēng)吹拂的感覺。

在帶電作業(yè)中，當(dāng)外界電場達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，人體裸露的皮膚上就有“微風(fēng)吹拂”的感覺，此時(shí)測量到的體表場強(qiáng)為240kV／m，相當(dāng)于人體體表有0.08μA／cm2的電流流入肌體。風(fēng)吹感的原因，是電場中導(dǎo)體的尖端因強(qiáng)場引起氣體游離和移動(dòng)的結(jié)果。

據(jù)試驗(yàn)研究，人站在地面時(shí)頭頂部的局部最高場強(qiáng)為周圍場強(qiáng)的13.5倍。一個(gè)中等身材的人站在地面場強(qiáng)為l0kV／m的均勻電場中，頭頂最高處體表場強(qiáng)為l35kV／m，小于人體皮膚的“電場感知水平”。我國《帶電作業(yè)用屏蔽服及試驗(yàn)方法》（GB6568-2000）標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，人體面部裸露處的局部場強(qiáng)允許值為240kV／m。第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理一、電對(duì)人體的影響分析2、電場對(duì)人體的影響

由于帶電作業(yè)的現(xiàn)場環(huán)境以及作業(yè)的工具和方式的多樣性，作業(yè)空間的高壓電場十分復(fù)雜，要做到帶電作業(yè)時(shí)不僅能保證人體沒有觸電傷害的危險(xiǎn)，而且也能保證帶電作業(yè)人員沒有任何不舒服的感覺，必須滿足以下三個(gè)基本條件：（1）流經(jīng)人體的電流不超過人體的感知水平1mA（1000μA）；（2）人體體表局部場強(qiáng)不超過人的感知水平2.4kV／cm；（3）人體與帶電體保持規(guī)定的安全距離。第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓

帶電作業(yè)過程中，作業(yè)人員除了受正常工作電壓的作用外，還可能遇到內(nèi)部過電壓和雷擊過電壓。

有關(guān)電業(yè)安全工作規(guī)程中明確規(guī)定：“如遇雷電（聽見雷聲、看見閃電）、雪、雹、雨、霧等不準(zhǔn)進(jìn)行帶電作業(yè)”。雖然嚴(yán)禁在雷電活動(dòng)區(qū)內(nèi)進(jìn)行帶電作業(yè)，但大氣過電壓仍然會(huì)給雷電區(qū)外的帶電作業(yè)構(gòu)成威脅，這是因?yàn)榇髿膺^電壓能夠沿著線路傳播很遠(yuǎn)。又由于大氣過電壓的幅值在傳播途中會(huì)不斷地衰減，所以只要我們選擇一個(gè)恰當(dāng)?shù)膫鬏斁嚯x，計(jì)算它的殘留值已經(jīng)不構(gòu)成威脅了，大氣過電壓的危險(xiǎn)程度就被抑制了。一般把衰減距離定為20km（人的視野最多能夠觀察到半徑20km以內(nèi)的雷電現(xiàn)象）。

因此，在嚴(yán)格執(zhí)行安全工作規(guī)程的前提下，帶電作業(yè)中主要考慮內(nèi)部過電壓和工作電壓的作用。第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓

內(nèi)過電壓又分為操作過電壓和暫時(shí)過電壓。

操作過電壓可分為間歇電弧接地過電壓、開斷電感性負(fù)載過電壓和空載線路切合（包括重合閘）過電壓。

暫時(shí)過電壓包括工頻電壓升高和諧振過電壓。

一般將內(nèi)部過電壓幅值與系統(tǒng)最高運(yùn)行相電壓幅值之比，稱為內(nèi)部過電壓倍數(shù)K0。K0與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)中各元件的參數(shù)、中性點(diǎn)運(yùn)行方式、故障性質(zhì)及操作過程等因素有關(guān)，并具有明顯的統(tǒng)計(jì)性。

第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓

操作過電壓的特點(diǎn)是幅值較高，持續(xù)時(shí)間短、衰減快。電力系統(tǒng)中常見的操作過電壓有中性點(diǎn)絕緣電網(wǎng)中的間歇電弧接地過電壓；開斷電感性負(fù)載(空載變壓器、電抗器、電動(dòng)機(jī)等)過電壓；開斷電容性負(fù)載(空載線路、電容器組等)過電壓；空載線路合閘(包括重合閘)過電壓以及系統(tǒng)解列過電壓等。

(一)、操作過電壓

操作過電壓的大小是確定帶電作業(yè)安全距離的主要依據(jù)。

操作過電壓類型：間歇電弧接地過電壓（1）開斷電感性負(fù)載過電壓（2）

空載線路切合(包括重合閘)過電壓（3）第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓

單相電弧接地過電壓只發(fā)生在中性點(diǎn)不直接接地的電網(wǎng)，如發(fā)生單相接地故障時(shí)，流過中性點(diǎn)的電容電流，就是單相短路接地電流。

當(dāng)電網(wǎng)線路的總長度足夠長、電容電流很大時(shí)，單相接地弧光不容易自行熄滅，又不太穩(wěn)定，出現(xiàn)熄弧和重燃交替進(jìn)行的現(xiàn)象即間歇性電弧，這時(shí)過電壓會(huì)較嚴(yán)重，所以一相接地多次發(fā)生電弧，不但會(huì)使另兩相也短路接地，還會(huì)引起另兩相對(duì)地電容的振蕩。理論上如果間歇電弧一直發(fā)生，過電壓會(huì)達(dá)到很高，而實(shí)際上，每次發(fā)弧不一定都在相同幅值，還有其他損耗衰減，所以過電壓倍數(shù)K0一般不超過3Uxg，個(gè)別達(dá)3.5Uxg以上。

進(jìn)行切斷空載變壓器、電抗器、電動(dòng)機(jī)、消弧線圈等電感性負(fù)載的操作時(shí)，儲(chǔ)存在電感元件（w=0.5Li2）要轉(zhuǎn)化為電場能量，而系統(tǒng)又無足夠的電容來吸收磁能，而且開關(guān)的滅弧性太強(qiáng)，在t→0時(shí)，激磁電流變化率di0/dt→∞(無窮大)，將在激磁電感L上感應(yīng)過電壓U1=－L×di/dt→∞。在中性點(diǎn)不直接接地電網(wǎng)中，過電壓倍數(shù)K0一般不大于4Uxg；中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，一般不大于3Uxg。其過電壓倍數(shù)和斷路器結(jié)構(gòu)、回路參數(shù)、變壓器結(jié)構(gòu)接線、中性點(diǎn)接地方式等因素有關(guān)。

(1）間歇電弧接地過電壓(2）開斷電感性負(fù)載過電壓第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓

切合電容性負(fù)載，如空載長線路(包括電纜)和改善系統(tǒng)功率的電容器組，由于電容的反向充放電，使斷路器觸頭斷口間發(fā)生了電弧的重燃。

這是因?yàn)榧冸娙蓦娏髟谙辔簧显角半妷?00，過l／4周期電弧電流經(jīng)0點(diǎn)時(shí)熄滅，但此時(shí)電壓正好達(dá)到最大值，若開關(guān)斷口弧隙的絕緣尚未恢復(fù)正常，電容電荷充積斷口，U=Uxg，再經(jīng)過半周期電壓反向達(dá)到最大值，U=2Uxg，并伴隨高頻振蕩過程。按每重燃一次增加2Uxg，理論上過電壓將按3、5、7、9倍相電壓增加，而實(shí)際上過電壓只有(3～4)Uxg。因?yàn)閿嗦菲魅绻麥缁⌒阅芎?，斷口絕緣恢復(fù)快的，不一定都重燃，而每次重燃時(shí)也不一定是電壓最大值時(shí)。

母線有多條比只有一條時(shí)過電壓也較小，另外線路上也有電暈和電阻損耗起阻尼作用。

一般中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)過電壓不大于3Uxg，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)過電壓的最大值達(dá)(3~3.5)Uxg。由于操作過電壓可以達(dá)到較高的數(shù)值，所以在帶電作業(yè)中應(yīng)重點(diǎn)考慮。

(3）空載線路切合(包括重合閘)過電壓

操作過電壓的波形具有各種形狀，為了便于統(tǒng)一比較，在國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了一種標(biāo)準(zhǔn)波形作為衡量電氣設(shè)備絕緣水平的依據(jù)。

國際電工委員會(huì)(IEC)推薦的標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊電壓波形已為我國所采用，并列入國家標(biāo)準(zhǔn)GBl6929－97。第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓

暫時(shí)過電壓包括工頻電壓升高和諧振過電壓。

工頻電壓升高的幅值不大，但持續(xù)時(shí)間較長、能量較大，所以在考慮帶電作業(yè)絕緣工具的泄漏距離時(shí)常以此為依據(jù)。造成工頻電壓升高的原因主要為不對(duì)稱接地故障、發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷、空載長線路的電容效應(yīng)等。

不對(duì)稱接地故障是線路常見的故障形式，其中以單相接地故障為最多，引起的工頻過電壓一般也最嚴(yán)重。

對(duì)于中性點(diǎn)絕緣的系統(tǒng)，單相接地時(shí)非故障相的對(duì)地工頻電壓可升高到1.9倍相電壓，對(duì)于中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)可升高到1.4倍。電力系統(tǒng)內(nèi)的電氣設(shè)備(線路、變壓器、發(fā)電機(jī)等)組成復(fù)雜的電感、電容振蕩回路。在正常的情況下，由于負(fù)載的存在或線路兩端與系統(tǒng)電源連在一起，自由振蕩不可能發(fā)生。

（二）、暫時(shí)過電壓

在操作或故障時(shí)，不對(duì)稱狀態(tài)下(如斷線、非全相拉合閘、電壓互感器飽和等)，適當(dāng)?shù)膮?shù)組成了共振回路(ωL=1/ωC)，激發(fā)很高的過電壓，其必要條件是電路固有自振頻率與外加電源頻率相等（f0=f）或成簡單分次諧波，電路中就出現(xiàn)了電壓諧振。

常見諧振過電壓有參數(shù)諧振、非全相拉合閘諧振、斷線諧振等。諧振過電壓事故是最頻繁的，在3～330kV電網(wǎng)中都會(huì)發(fā)生，過電壓倍數(shù)K0一般不會(huì)大于3Uxg但持續(xù)時(shí)間比較長，會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)安全運(yùn)行。

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系統(tǒng)出現(xiàn)過電壓時(shí)，可能在三個(gè)渠道上同時(shí)或部分地威脅著人身安全。

1）、純空氣渠道。過電壓會(huì)造成帶電體與作業(yè)人員間的空氣間隙發(fā)生放電。例如，在帶電導(dǎo)線上等電位作業(yè)，必須警惕人體與地面、人體與桿塔間的空氣間隙時(shí)否會(huì)放電。

3）、絕緣子渠道。過電壓通過作業(yè)人員附近的絕緣子串發(fā)生放電。例如，更換絕緣子作業(yè)中，必須警惕因不良絕緣子造成絕緣子串的沿面閃絡(luò)，威脅到作業(yè)人員的安全。

對(duì)應(yīng)這些威脅的防范措施，帶電作業(yè)必須同時(shí)滿足“安全距離”、“安全有效絕緣長度”和“良好絕緣子個(gè)數(shù)”等要求內(nèi)部過電壓的倍數(shù)，對(duì)于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，一般按最高運(yùn)行相電壓的3倍考慮。對(duì)于中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，一般按最高運(yùn)行相電壓的4倍考慮。

2）、絕緣工具渠道。過電壓通過使用的絕緣工具發(fā)生閃絡(luò)和擊穿。例如，在桿塔上使用絕緣操作桿接觸帶電設(shè)備，必須警惕絕緣桿的沿面閃絡(luò)或整體擊穿。

（二）、暫時(shí)過電壓第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓

電介質(zhì)是指不導(dǎo)電的物質(zhì)，即絕緣體，在工程上通稱為絕緣材料。電介質(zhì)的電阻率一般都很高，電阻率超過10Ω·cm的物質(zhì)都?xì)w于電介質(zhì)。電介質(zhì)按其形態(tài)分為氣體介質(zhì)、液體介質(zhì)和固體介質(zhì)三大類，與帶電作業(yè)有關(guān)的電介質(zhì)主要是氣體介質(zhì)和固體介質(zhì)。

氣體、液體、固體三類電介質(zhì)的電導(dǎo)機(jī)理各不相同。在帶電作業(yè)技術(shù)中，采用的絕緣工器具都是固體介質(zhì)，因此重點(diǎn)介紹固體介質(zhì)特性。

（三）、電介質(zhì)特性第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓

電介質(zhì)都是良好的絕緣體，但是，對(duì)電介質(zhì)施加電壓后會(huì)有微小的電流通過，這微小的電流即為泄漏電流，它是介質(zhì)中的離子或電子在電場力的作用下發(fā)生定向移動(dòng)的結(jié)果。

固體介質(zhì)在電場力的作用下產(chǎn)生正、負(fù)離子與電子。在較弱電場下，主要是離子電導(dǎo)，在強(qiáng)電場下，介質(zhì)中的電子有可能被激發(fā)參與電導(dǎo)。(1)、固體介質(zhì)的電導(dǎo)與絕緣電阻1、電介質(zhì)的電導(dǎo)與絕緣電阻

為了定量描述電介質(zhì)在施加電壓下產(chǎn)生泄漏電流的大小，引入了電導(dǎo)的概念，用公式表示為G＝U/I,式中G－介質(zhì)的電導(dǎo)，單位μS；U－施加的電壓，單位V；I－泄漏電流，單位μA。

固體介質(zhì)的泄漏電流可分為體積電流和表面電流兩部分。當(dāng)施加電壓后，一部分泄漏電流從介質(zhì)表面流過，稱為表面電流；一部分從介質(zhì)內(nèi)部流過，稱為體積電流。因而，固體介質(zhì)的電導(dǎo)也相應(yīng)分為表面電導(dǎo)與體積電導(dǎo)。

我們通常使用絕緣電阻來表示介質(zhì)的絕緣性能，絕緣電阻與電導(dǎo)互為倒數(shù)，即R＝1/G，式中G－介質(zhì)的電導(dǎo)，單位S，因而有了體積電阻率。第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓

體積電阻率可作為選擇絕緣材料的一個(gè)參數(shù)，體積電阻率的測量常常用來檢查絕緣材料是否均勻。表面電阻率不是表征材料本身特性的參數(shù)，而是一個(gè)有關(guān)材料表面污染特性的參數(shù)。就絕緣材料的應(yīng)用而言，體積電阻率更重要，帶電作業(yè)中常用介質(zhì)的體積電阻率。介質(zhì)名稱環(huán)氧玻璃纖維制品聚氯乙烯聚四氯乙烯有機(jī)玻璃電瓷及玻璃纖維橡膠體積電阻率（Ω·cm）

1013～141014～16

1016～17

1012～15

1015～16

1013～15常用介質(zhì)的體積電阻率參考值1、電介質(zhì)的電導(dǎo)與絕緣電阻(1)、固體介質(zhì)的電導(dǎo)與絕緣電阻第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓

由上可知，固體介質(zhì)的泄漏電流與介質(zhì)本身的材料（如電阻率）、結(jié)構(gòu)等有關(guān)。同一個(gè)介質(zhì)，其泄漏電流還與施加電壓、介質(zhì)溫度、介質(zhì)表面狀況等因素有關(guān)。

1）施加電壓：實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)電壓達(dá)到一定程度時(shí)，泄漏電流開始上升，絕緣電阻值隨之下降；當(dāng)電壓超過一定值后，泄漏電流將急劇上升，絕緣電阻值急劇下降，最后導(dǎo)致絕緣破壞，直至介質(zhì)擊穿。

2）介質(zhì)溫度：當(dāng)介質(zhì)溫度升高時(shí)，參與電導(dǎo)的離子數(shù)量增加，因而泄漏電流增大、電導(dǎo)增大、絕緣電阻降低。

3）介質(zhì)表面狀況：介質(zhì)的表面泄漏電流與介質(zhì)表面的狀況有密切的關(guān)系，如表面臟污和受潮等。

污穢物質(zhì)往往含有可溶于水的電離物質(zhì)，如果同時(shí)有水分附著在介質(zhì)表面，將會(huì)使電離物質(zhì)溶解于水而形成導(dǎo)電離子，使介質(zhì)的表面泄漏電離急劇地增大。如果介質(zhì)是親水型的，介質(zhì)表面很容易被濕潤并形成一層連續(xù)的水膜，由于水的電導(dǎo)很大，使表面泄漏電流大大增加。如果介質(zhì)是憎水性型的，介質(zhì)表面不能形成水膜，只能形成一些不相連的水珠，介質(zhì)的表面泄漏電流不會(huì)增大。所以，絕緣材料或絕緣工具應(yīng)選用憎水型的材料來制造。

固體介質(zhì)的泄漏電流大小不僅與施加電壓大小有關(guān)，表面電流還與表面情況如表面臟污和受潮等有關(guān)，也受空氣溫度，濕度的影響，因此泄漏電流并不反映絕緣內(nèi)部的狀況；體積電流因絕緣材料的不同而異，并隨溫度升高、電場強(qiáng)度增大而增大，隨雜質(zhì)增多而大幅度降低，可反映絕緣內(nèi)部的狀況。當(dāng)絕緣局部有缺陷或者受潮時(shí)，泄漏電流也將急劇增加，其伏安特性也就不再呈直線了。因此，通過泄漏電流試驗(yàn)和測試絕緣電阻，可來判斷絕緣的缺陷以及是否受潮或臟污。(2)、影響固體介質(zhì)泄漏電流的因素第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓

在進(jìn)行帶電作業(yè)的過程中，在帶電體與接地體之間的各種通道上，絕緣材料在內(nèi)、外因素影響下，會(huì)在其表面流過一定的電流，這種電流就是泄漏電流。這個(gè)電流值的大小與絕緣材料的材質(zhì)、電壓的高低、天氣等因素有密切關(guān)系，一般情況下，其數(shù)值都在幾個(gè)微安級(jí)，因此對(duì)人體無多大的影響。

但是，如果在作業(yè)過程中空氣濕度較大，或者絕緣工具材質(zhì)差、表面粗糙、保管不當(dāng)受潮等將會(huì)導(dǎo)致泄漏電流數(shù)值增大，使作業(yè)人員產(chǎn)生明顯的麻電感覺，對(duì)安全十分不利，應(yīng)該加以防范，以免釀成事故。

在中間電位作業(yè)法作業(yè)過程中，作業(yè)人員站在接地物體（如鐵塔、橫擔(dān)等）上，利用絕緣工具對(duì)帶電導(dǎo)體進(jìn)行的檢修作業(yè)，就是：大地－人體－絕緣工具－帶電體系統(tǒng)。

因此，在作業(yè)中通過人體的電流回路就是泄漏電流回路，沿絕緣工具流經(jīng)人體的泄漏電流與帶電設(shè)備的最高電壓成正比，與絕緣工具和人體的串聯(lián)回路阻抗成反比。

所以，人體的電阻與絕緣工具的絕緣電阻相比是微不足道的。由此可見，流經(jīng)人體的泄漏電流主要取決于絕緣工具。

顯然，絕緣工具越長，表面電阻越大。帶電作業(yè)所使用的環(huán)氧酚醛玻璃的表面電阻，在常態(tài)時(shí)高達(dá)1×1010歐。(3)、帶電作業(yè)中的泄漏電流第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓

因此，即使泄漏電流未達(dá)到起始電暈數(shù)值，在某些情況下，將使操作人員有麻電感，甚至神經(jīng)受刺激造成事故，應(yīng)引起高度重視。帶電作業(yè)過程中絕緣工具有時(shí)出現(xiàn)泄漏電流增大現(xiàn)象，主要原因是：

1）空氣中溫度較高或濕度大，使工具表面電阻下降；2）工具表面臟污或有汗水，使表面電阻下降；3）絕緣工具表面電阻不均勻，表面磨損，表面粗糙或裂紋，使電場分布變形，當(dāng)絕緣工具泄漏電流增大到一定值時(shí)，將出現(xiàn)起始電暈，最后導(dǎo)致沿面閃絡(luò)，造成事故。

防止帶電作業(yè)工具泄漏電流增大的措施有：

1）選擇電氣性能優(yōu)良，吸水性小的絕緣材料，如環(huán)氧酚醛玻璃布管(板)等；2）加強(qiáng)絕緣工具保管，嚴(yán)防受潮臟污；3）絕緣工具應(yīng)加工精細(xì)、表面光潔，并涂以絕緣良好的面漆；4）水沖洗工具和雨天作業(yè)工具應(yīng)使用經(jīng)嚴(yán)格試驗(yàn)合格的專用工具。第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓

在強(qiáng)電場作用下，電介質(zhì)喪失電氣絕緣能力而導(dǎo)電的現(xiàn)象叫擊穿。

作用在絕緣上的電壓超過某臨界值時(shí)，絕緣將損壞而失去絕緣作用，而表明絕緣材料擊穿電壓大小的數(shù)值叫絕緣強(qiáng)度。

通常，電力設(shè)備的絕緣強(qiáng)度用擊穿電壓表示，而絕緣材料的絕緣強(qiáng)度則用平均擊穿電場強(qiáng)度，簡稱擊穿場強(qiáng)來表示。擊穿場強(qiáng)是指在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，發(fā)生擊穿的電壓除以施加電壓的兩電極之間的距離。絕緣強(qiáng)度隨絕緣的種類不同而有本質(zhì)上的差別。2、電介質(zhì)的擊穿強(qiáng)度與放電特性第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓固體電介質(zhì)擊穿是在電場作用下，固體電介質(zhì)失去絕緣能力，由絕緣狀態(tài)突變?yōu)榱紝?dǎo)電狀態(tài)的過程。

均勻電場中，擊穿電壓與介質(zhì)厚度之比稱為擊穿電場強(qiáng)度（簡稱擊穿場強(qiáng)，又稱介電強(qiáng)度），它反映固體電介質(zhì)自身的耐電強(qiáng)度。不均勻電場中，擊穿電壓與擊穿處介質(zhì)厚度之比稱為平均擊穿場強(qiáng)，它低于均勻電場中固體介質(zhì)的介電強(qiáng)度。帶電作業(yè)常用介質(zhì)的工頻擊穿強(qiáng)度Eb單位：kV/cm介質(zhì)工頻擊穿強(qiáng)度介質(zhì)工頻擊穿強(qiáng)度180~220有機(jī)玻璃

200~300環(huán)氧玻璃纖維制品

聚乙烯180~280玻璃纖維

700聚氯乙烯100~200電瓷150~160聚苯乙烯200~300

硅橡膠

200~300聚四氯乙烯200~300

硫化橡膠200~300聚碳酸脂

170~220(1)、固體電介質(zhì)的特性

帶電作業(yè)常用介質(zhì)的工頻擊穿強(qiáng)度，如下：第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓

固體電介質(zhì)的化學(xué)變化通常使其電導(dǎo)增加，這會(huì)使介質(zhì)的溫度上升，因而電化學(xué)擊穿的最終形式是熱擊穿。溫度和電壓作用時(shí)間對(duì)電擊穿的影響小，對(duì)熱擊穿和電化學(xué)擊穿的影響大；電場局部不均勻性對(duì)熱擊穿的影響小，對(duì)其他兩種影響大。固體電介質(zhì)擊穿有三種形式：熱擊穿：

熱擊穿是因在電場作用下，電介質(zhì)內(nèi)部熱量積累、溫度過高而導(dǎo)致失去絕緣能力。電擊穿：

電擊穿是因電場使電介質(zhì)中積聚起足夠數(shù)量和能量的帶電質(zhì)點(diǎn)而導(dǎo)致電介質(zhì)失去絕緣性能。電化學(xué)擊穿：

電化學(xué)擊穿是在電場、溫度等因素作用下，電介質(zhì)發(fā)生緩慢的化學(xué)變化，電介質(zhì)結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生了變化，最終喪失絕緣能力。(1)、固體電介質(zhì)的特性第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓

沿固體介質(zhì)表面和空氣的分界面上發(fā)生的放電現(xiàn)象稱為沿面放電，沿面放電發(fā)展成電極間貫穿性的擊穿稱為閃絡(luò)。絕緣子表面閃絡(luò)是典型的沿面放電，絕緣子遭雷擊破裂則為擊穿，電纜絕緣層發(fā)生的也是典型的擊穿。

在帶電作業(yè)的絕緣工具中，需要考慮沿面放電特性的有絕緣桿、絕緣繩，其工頻閃絡(luò)電壓可參考如下數(shù)據(jù)：

帶電作業(yè)絕緣工具的工頻閃絡(luò)電壓（有效值）長度（m）123451100940320640絕緣桿(kV)絕緣繩(kV)34050086010201120(1)、固體電介質(zhì)的特性第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓

影響固體電介質(zhì)擊穿電壓的主要因素有：電場的不均勻程度，作用電壓的種類及施加的時(shí)間，溫度，固體電介質(zhì)性能、結(jié)構(gòu)，電壓作用次數(shù)，機(jī)械負(fù)荷，受潮等。

1）電場的不均勻程度：均勻、質(zhì)密的固體電介質(zhì)在均勻電場中的擊穿場強(qiáng)可達(dá)1～10MV/cm。擊穿場強(qiáng)決定于物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，與外界因素的關(guān)系較小。當(dāng)電介質(zhì)厚度增加時(shí)，由于電介質(zhì)本身的不均勻性，擊穿場強(qiáng)會(huì)下降。當(dāng)厚度極小時(shí)(<10-3～10-4cm)，擊穿場強(qiáng)又會(huì)增加。電場越不均勻，擊穿場強(qiáng)下降越多。電場局部加強(qiáng)處容易產(chǎn)生局部放電，在局部放電的長時(shí)間作用下，固體電介質(zhì)將產(chǎn)生化學(xué)擊穿。

2）作用電壓時(shí)間、種類：固體電介質(zhì)的三種擊穿形式與電壓作用時(shí)間有密切關(guān)系。同一種固體電介質(zhì)，在相同電場分布下，其雷電沖擊擊穿電壓通常大于工頻擊穿電壓，且直流擊穿電壓也大于工頻擊穿電壓。交流電壓頻率增高時(shí)，由于局部放電更強(qiáng)，介質(zhì)損耗更大，發(fā)熱嚴(yán)重，更易發(fā)生熱擊穿或?qū)е禄瘜W(xué)擊穿提前到來。(1)、固體電介質(zhì)的特性第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓

4）固體電介質(zhì)性能、結(jié)構(gòu)：工程用固體電介質(zhì)往往不很均勻、質(zhì)密，其中的氣孔或其他缺陷會(huì)使電場畸變，損害固體電介質(zhì)。電介質(zhì)厚度過大，會(huì)使電場分布不均勻，散熱不易，降低擊穿場強(qiáng)。固體電介質(zhì)本身的導(dǎo)熱性好，電導(dǎo)率或介質(zhì)損耗小，則熱擊穿電壓會(huì)提高。

3）溫度：當(dāng)溫度較低，處于電擊穿范圍內(nèi)時(shí)，固體電介質(zhì)的擊穿場強(qiáng)與溫度基本無關(guān)。當(dāng)溫度稍高，固體電介質(zhì)可能發(fā)生熱擊穿。周圍溫度越高，散熱條件越差，熱擊穿電壓就越低。

6）機(jī)械負(fù)荷：固體電介質(zhì)承受機(jī)械負(fù)荷時(shí)，若材料開裂或出現(xiàn)微觀裂縫，擊穿電壓將下降。

5）電壓作用次數(shù)：當(dāng)電壓作用時(shí)間不夠長，或電場強(qiáng)度不夠高時(shí)，電介質(zhì)中可能來不及發(fā)生完全擊穿，而只發(fā)生不完全擊穿。這種現(xiàn)象在極不均勻電場中和雷電沖擊電壓作用下特別顯著。在電壓的多次作用下，一系列的不完全擊穿將導(dǎo)致介質(zhì)的完全擊穿。由不完全擊穿導(dǎo)致固體電介質(zhì)性能劣化而積累起來的效應(yīng)稱為累積效應(yīng)。

7）受潮：固體電介質(zhì)受潮后，擊穿電壓將下降。(1)、固體電介質(zhì)的特性第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓

以棒－板間隙為例，在棒板上施加電壓，板極接地，由于棒極的曲率半徑較小，其附近的電場較強(qiáng)，其它區(qū)域內(nèi)的電場相對(duì)較弱。當(dāng)間隙上施加的電壓達(dá)到一定值時(shí)，首先在棒端局部電場內(nèi)發(fā)生電子碰撞游離，形成電子崩并發(fā)展成流注。局部范圍內(nèi)的流注，只是使棒板尖端處出現(xiàn)電暈放電，其它區(qū)域內(nèi)電場很弱，流注不會(huì)發(fā)展到貫通整個(gè)間隙，即間隙不會(huì)很快被擊穿。隨著所施加電壓的升高，電暈層逐漸擴(kuò)大，當(dāng)電壓升高到一定程度時(shí)，在棒端出現(xiàn)了不規(guī)則的刷狀細(xì)火花，最終導(dǎo)致整個(gè)間隙的完全擊穿。影響氣體介質(zhì)擊穿的因素很多，主要有作用電壓、電板形狀、氣體的性質(zhì)及狀態(tài)等。

氣體電介質(zhì)擊穿是在電場作用下氣體分子發(fā)生碰撞電離而導(dǎo)致電極間的貫穿性放電，雷電產(chǎn)生過程即為典型的空氣擊穿現(xiàn)象。氣體電介質(zhì)擊穿包括電子碰撞游離、電子崩和流注放電等階段。

氣體介質(zhì)擊穿常見的有直流電壓擊穿、工頻電壓擊穿、高氣壓電擊穿、沖擊電壓擊穿、高真空電擊穿、負(fù)電性氣體擊穿等。帶電作業(yè)涉及的氣體介質(zhì)主要是空氣間隙，空氣間隙是良好的絕緣體，空氣間隙的絕緣水平是以它在電場作用下的起始放電電壓來衡量的?？諝忾g隙在工頻交流電場中的平均放電梯度近似為400kV/m。(2)、氣體電介質(zhì)的特性第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓1）電極形狀的影響。在球－球、棒－棒、棒－板、板－極四種典型電極中，球－球電極間的場強(qiáng)最均勻，它的絕緣水平最高；其它三種電極的場強(qiáng)都有畸變現(xiàn)象，它們的絕緣水平都較球－球間隙有所降低?？諝獾慕^緣水平與以下因素有關(guān)：2）電壓波形的影響。正弦波、操作沖擊波、雷電沖擊波及直流疊加操作波是帶電作業(yè)中遇到的四種典型電壓波形，它們對(duì)絕緣水平影響的效果是很明顯的。波形是描繪瞬間電壓值變化的圖形，不同的波頭標(biāo)志著不同瞬間值升高或降低的速率。A、雷電波的波頭最短，其上升速率最快，作用時(shí)間也最短，故雷電波下的放電電壓數(shù)值最高；B、操作波的波頭范圍介于雷電波和工頻正弦波之間，放電電壓最低。C、工頻正弦波的波頭最長，它的放電電壓高于操作波而低于雷電波。因此，正極性雷電沖擊波對(duì)絕緣水平的影響最大。3）氣象狀況的影響。氣壓、氣溫和濕度都會(huì)不同程度地影響空氣的絕緣強(qiáng)度。在電場強(qiáng)度和氣壓不變的條件下，如果氣溫升高了，分子的熱運(yùn)動(dòng)勢必定增強(qiáng)，碰撞游離的速度加快，將會(huì)導(dǎo)致氣體放電電壓的下降；在相同的條件下，如果濕度增高了，空氣中的水蒸汽分子勢必增多，分子的去游離速度加快，使得氣體的放電電壓得以提升。空氣間隙的擊穿電壓隨著空氣密度和濕度的增加而升高。所以，氣溫和濕度的高低對(duì)氣體放電產(chǎn)生相反的效果。(2)、氣體電介質(zhì)的特性第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓

但空氣放電的擊穿電壓具有較大的分散性。因此，在研究空氣間隙放電特性時(shí)必須建立統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)，50％放電電壓就是以統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)來表達(dá)某一空氣間隙耐受操作沖擊電壓的平均絕緣性能。

空氣的電離場強(qiáng)和擊穿場強(qiáng)高，擊穿后能迅速恢復(fù)絕緣性能，且不燃、不爆、不老化、無腐蝕性。50％放電電壓的含義是選定某一固定幅值的標(biāo)準(zhǔn)沖擊電壓，施加到一個(gè)空氣間隙上，如果施加電壓的次數(shù)足夠多，且該間隙被擊穿的概率為50％時(shí)(即有50％的次數(shù)間隙被擊穿)，則所選定的電壓即為該間隙的50％放電電壓，并以U50表示。

大量的試驗(yàn)結(jié)果表明：空氣間隙的U50與操作沖擊電壓的波形有關(guān)，而且間隙的擊穿一般都發(fā)生在波頭時(shí)間內(nèi)，即與波頭時(shí)間有密切關(guān)系。(2)、氣體電介質(zhì)的特性第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓（四）、絕緣配合與安全間距絕緣配合方法：絕緣體在某些外界條件如加熱、高電壓等影響下，會(huì)被“擊穿”而轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體。在未被擊穿之前，絕緣體也不是絕對(duì)不導(dǎo)電的物體。如果在絕緣材料兩端施加電壓，材料中將會(huì)出現(xiàn)微弱的電流。絕緣體的電學(xué)性質(zhì)反映在電導(dǎo)、極化、損耗和擊穿等過程中。絕緣材料在足夠高的電壓作用下都會(huì)發(fā)生擊穿現(xiàn)象：固體絕緣體絕緣材料發(fā)生擊穿一般都會(huì)失去絕緣性能，而且是不可逆轉(zhuǎn)的；液體絕緣材料被擊穿后會(huì)遺留殘存物質(zhì)（如游離碳），造成絕緣材料的整體絕緣水平下降；唯有氣體絕緣材料被擊穿后，經(jīng)過極短的時(shí)間（分子流動(dòng)、交換時(shí)間）就可以自動(dòng)恢復(fù)到擊穿前的絕緣水平。因此，許多氣體（如空氣）被稱作“自恢復(fù)絕緣”。

帶電作業(yè)中，人體對(duì)帶電體保持一定的安全距離（空氣間隙），正是充分利用了空氣這種絕緣性能，為人體提供了安全保證。1、絕緣配合第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓（四）、絕緣配合與安全間距

絕緣體在運(yùn)行中除了長期承受額定工頻電壓(工作電壓)作用之外，還會(huì)受到波形、幅值大小、持續(xù)時(shí)間不同的各種過電壓(暫時(shí)過電壓、操作過電壓和雷電過電壓)的作用。

在某一額定電壓下，所選擇的絕緣水平越低，則電氣設(shè)備造價(jià)就越省，但是在過電壓和工頻電壓作用下，太低的絕緣水平會(huì)導(dǎo)致頻繁的閃絡(luò)和絕緣擊穿事故，不能保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行；反過來，絕緣水平過高將使投資大大增加，造成浪費(fèi)。

另—方面，降低和限制過電壓可以降低對(duì)絕緣水平的要求，降低設(shè)備的投資，但由此也增加了過電壓保護(hù)設(shè)備，投資也將相應(yīng)增加。

因此，采用何種過電壓保護(hù)措施，使之在不增加過多投資的前提下，既限制了可能出現(xiàn)的高幅值過電壓以保證設(shè)備安全，使系統(tǒng)可靠地運(yùn)行，又降低了對(duì)電力設(shè)施的絕緣水平的要求和減少對(duì)主要設(shè)備的投資費(fèi)用，這就需要處理好過電壓、限壓措施、絕緣水平三者之間的協(xié)調(diào)配合關(guān)系。1、絕緣配合第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓（四）、絕緣配合與安全間距

絕緣配合就是根據(jù)設(shè)備在電力系統(tǒng)中可能承受的各種電壓(正常工作電壓及過電壓)，并考慮過電壓的限制措施和設(shè)備的絕緣性能后，確定設(shè)備的絕緣水平(絕緣耐受強(qiáng)度)，以便把作用于電氣沒備上的各種電壓所引起的絕緣損壞降低到經(jīng)濟(jì)上和運(yùn)行上能接受的水平。

絕緣配合不僅要在技術(shù)上處理好各種電壓、各種限壓措施和設(shè)備絕緣耐受能力三者間的配合關(guān)系，還要在經(jīng)濟(jì)上協(xié)調(diào)好投資費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用和事故損失等三者之間的關(guān)系。同時(shí)，因?yàn)橄到y(tǒng)中可能出現(xiàn)的各種過電壓與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、地區(qū)氣象條件和污穢條件等密切相關(guān)，并具有隨機(jī)性，而電氣設(shè)備的絕緣性能以及限壓和保護(hù)設(shè)備的性能也有隨機(jī)性，因此絕緣配合是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的問題，不可孤立地、簡單地以某一種情況作出決定。

絕緣配合一般采用兩種方法：一是慣用法，二是統(tǒng)計(jì)法。由于統(tǒng)計(jì)法較復(fù)雜，所以在實(shí)際工程中往往采用簡化統(tǒng)計(jì)法。

絕緣配合的統(tǒng)計(jì)法至今只能用于自恢復(fù)絕緣。而要得出非自恢復(fù)絕緣擊穿電壓的概率分布是非常困難的。因此，通常對(duì)220kV及以下的自恢復(fù)絕緣均采用慣用法，而對(duì)330kV及以上的超高壓自恢復(fù)絕緣才部分地采用簡化統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行絕緣配合。1、絕緣配合第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓（四）、絕緣配合與安全間距

帶電作業(yè)中的絕緣結(jié)構(gòu)總是由自恢復(fù)和非自恢復(fù)兩部分組成?？諝忾g隙是自恢復(fù)絕緣的。

而一般的帶電作業(yè)用工具、裝置及設(shè)備的絕緣不能簡單地說成是自恢復(fù)或非自恢復(fù)型的，僅在一定的電壓范圍內(nèi)，在工具、裝置及設(shè)備的絕緣部分發(fā)生沿面或貫穿性放電的概率可以忽略不計(jì)時(shí)（此時(shí)工具、裝置及設(shè)備的放電概率與其自恢復(fù)絕緣部分的放電概率一致），才可以稱其絕緣為自恢復(fù)絕緣型的。與其相反，稱其絕緣為非自恢復(fù)絕緣型的。

在帶電作業(yè)中，通常將絕緣損壞危險(xiǎn)率簡稱為危險(xiǎn)率。運(yùn)用數(shù)學(xué)模型編制的計(jì)算程序，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可以計(jì)算相應(yīng)的帶電作業(yè)危險(xiǎn)率。

對(duì)于自恢復(fù)絕緣，可在有一定放電概率的條件下進(jìn)行試驗(yàn)。例如，用超過額定沖擊耐受水平的電壓決定放電概率與所施加電壓的相互關(guān)系，可直接獲得較多的帶電作業(yè)用工具、裝置及設(shè)備的絕緣特性的數(shù)據(jù)。而對(duì)非自恢復(fù)絕緣，多施加某一電壓，如額定沖擊耐受電壓，絕緣雖未必放電，但可能發(fā)生不可逆的惡化，故對(duì)非自恢復(fù)絕緣只能施加有限次數(shù)的沖擊進(jìn)行試驗(yàn)。1、絕緣配合第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWERSYSTEMPROFESSIONALTEACHINGRESOURCEDATABASE帶電作業(yè)的原理二、作業(yè)過程的過電壓（四）、絕緣配合與安全間距

具體地說，安全距離包括下列五種間隙距離：

最小安全距離：地電位作業(yè)人員與帶電體之間應(yīng)保持的最小距離。帶電作業(yè)最小安全距離包括帶電作業(yè)最小電氣間隙及人體允許活動(dòng)范圍。在IEC標(biāo)準(zhǔn)中，最小電氣距離是指帶電作業(yè)工作點(diǎn)可防止發(fā)生電氣擊穿的最小間隙距離。2、安全間距

安全距離是指為了保證人身安全，作業(yè)人員與帶電體之間所應(yīng)保持各種最小空氣間隙距離的總稱。

最小對(duì)地安全距離：帶電體上等電位作業(yè)人員與周圍接地體之間應(yīng)保持的最小距離。通常，帶電體上等電位作業(yè)人員對(duì)地的安全距離等于地電位作業(yè)人員對(duì)帶電體的最小安全距離。

最小相間安全距離：帶電體上作業(yè)人員與鄰相帶電體之間應(yīng)保持的最小距離。10kV電壓等級(jí)的人體與帶電體的最小安全距離是0.6m；20kV為0.8m。

最小安全作業(yè)距離：為了保證人身安全，考慮到工作中必要的活動(dòng)，地電位作業(yè)人員在作業(yè)過程中與帶電體之間應(yīng)保持的最小距離。確定最小安全作業(yè)距離的基本原則是：在最小安全距離的基礎(chǔ)上增加一個(gè)合理的人體活動(dòng)范圍的增量。一般而言，增量可取0.5m。(1)安全距離第一部分帶電作業(yè)概述發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)資源庫POWERPLANTANDPOWER