低壓成套開關(guān)設(shè)備的絕緣配合問題_secret

1、低壓成套開關(guān)設(shè)備的絕緣配合問題摘 要：1987年，國際電工委員會(IEC)第17D分技術(shù)委員會起草了名為對 IEC439的補(bǔ)充1關(guān)于絕緣配合的要求的技術(shù)文件，正式將絕緣配合問題引入到了低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備中。就目前我國的實(shí)際情況而言，在高、低壓 電器產(chǎn)品中，設(shè)備的絕緣配合仍是一個(gè)較大的問題，又由于在低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備中正式引用絕緣配合這個(gè)概念，只是近兩年的事情。所以，正確處理、解 決好產(chǎn)品中絕緣配合問題，是一個(gè)比較重要的問題。關(guān)鍵字：低壓開關(guān)設(shè)備 絕緣配合 絕緣材料一.低壓成套開關(guān)設(shè)備絕緣配合問題的提出 絕緣配合問題是一個(gè)關(guān)系到電氣設(shè)備產(chǎn)品安全性的重要問題，歷來受到來自各方面的重

2、視。絕緣配合最早應(yīng)用在高壓電器產(chǎn)品中。1987年，國際電工委員會 (IEC)第17D分技術(shù)委員會起草了名為對IEC439的補(bǔ)充1關(guān)于絕緣配合的要求的技術(shù)文件，正式將絕緣配合問題引入到了低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制 設(shè)備中。就目前我國的實(shí)際情況而言，在高、低壓電器產(chǎn)品中，設(shè)備的絕緣配合仍是一個(gè)較大的問題，有統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，我國的電器產(chǎn)品中，由于絕緣系統(tǒng)而引發(fā)的 事故占5060，又由于在低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備中正式引用絕緣配合這個(gè)概念，只是近兩年的事情。所以，正確處理、解決好產(chǎn)品中絕緣配合問題， 是一個(gè)比較重要的問題。二.絕緣配合的基本原理絕緣配合意指根據(jù)設(shè)備的使用條件 及周圍環(huán)境來選擇設(shè)備的電氣絕緣

3、特性，只有在設(shè)備的設(shè)計(jì)基于其期望壽命中所承受的作用強(qiáng)度時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)絕緣配合。絕緣配合的問題不僅來自設(shè)備外部而且還來 自設(shè)備本身，是一個(gè)涉及各方面因素，須加以綜合考慮的問題，其要點(diǎn)分為三部分：一是設(shè)備的使用條件；二是設(shè)備的使用環(huán)境，三是絕緣材料的選用。(一)設(shè)備的使用條件設(shè)備的使用條件主要指設(shè)備使用的電壓、電場、頻率。1.絕緣配合與電壓的關(guān)系。在考慮絕緣配合與電壓的關(guān)系中，要考慮在系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的電壓、設(shè)備產(chǎn)生的電壓，要求的持續(xù)電壓運(yùn)行等級，以及人身安全、事故的危險(xiǎn)性。1電壓與過電壓的分類，波形。a)持續(xù)工頻電壓，有著恒定r、m、s的電壓b)暫時(shí)過電壓，較長持續(xù)時(shí)間的工頻過電壓c)瞬態(tài)過電壓，幾

4、毫秒或更短的持續(xù)時(shí)間的過電壓，通常是高阻尼的振蕩或非振蕩的。緩波前過電壓：一種瞬態(tài)過電壓，通常是單方向的，到達(dá)峰值的時(shí)間為20sTp5000s之間，波尾持續(xù)時(shí)間T220ms。快波前過電壓：一種瞬態(tài)過電壓，通常是單方向的，到達(dá)峰值時(shí)間為0.1sT120s，波尾持續(xù)時(shí)間T2300s。陡波前過電壓：一種瞬態(tài)過電壓，通常是單方向的，到達(dá)峰值的時(shí)間為Tf0.1s，總持續(xù)時(shí)間3ms，并帶有疊加振蕩，振蕩頻率地30kHzf100MHz之間。d)聯(lián)合(暫時(shí)、緩前波、快波前、陡波前)過電壓。根據(jù)上述的過電壓類型，可描述出標(biāo)準(zhǔn)的電壓波形。 2長期的交流或直流電壓與絕緣配合的關(guān)系，要考慮額定電壓、額定絕緣電壓、實(shí)際

5、工作電壓。在系統(tǒng)正常、長期運(yùn)行過程中，主要要考慮額定的絕緣電壓和實(shí)際 工作電壓，而這一點(diǎn)除了要滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求外，更要注意考慮我國電網(wǎng)的實(shí)際情況。在目前我國電網(wǎng)質(zhì)量尚不高的情況下，設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，對絕緣配合而言，實(shí)際可能 出現(xiàn)的工作電壓更重要。3瞬態(tài)過電壓與絕緣配合的關(guān)系，這與電氣系統(tǒng)內(nèi)被控過電壓的條件有關(guān)。在系統(tǒng)和設(shè)備中，存在多種形式的過電 壓，要全面考慮各種過電壓的影響，在低壓電力系統(tǒng)中，過電壓可能會受到各種多變因素的影響，所以，系統(tǒng)中的過電壓的是通過統(tǒng)計(jì)的方法來評定，反映了一種發(fā) 生概率的概念，并可通過概率統(tǒng)計(jì)的方法來決定是否需要保護(hù)控制。2.設(shè)備的過電壓類別根據(jù)設(shè)備的使用條件，要求的長 期持

6、續(xù)電壓運(yùn)行等級，將直接由低壓電網(wǎng)供電設(shè)備的過電壓類別分為級。過電壓類別級的設(shè)備是使用在配電裝置電源端的設(shè)備，如電表和前級電流保護(hù)設(shè)備。過 電壓類別級的設(shè)備是安裝在配電裝置中的任務(wù)，以及設(shè)備的使用安全性和適用性必須符合特殊要求者，如配電裝置中的開關(guān)電器。過電壓類別級的設(shè)備是由配電 裝置供電的耗能設(shè)備，如家用和類似用途的負(fù)載。過電壓類別級的設(shè)備是連接在將瞬態(tài)過電壓限制在相當(dāng)?shù)退降脑O(shè)備，如具有過壓保護(hù)的電子電路上。對于不直 接由低壓電網(wǎng)供電的設(shè)備，必須考慮到系統(tǒng)設(shè)備可能出現(xiàn)的最高電壓及各種情況的嚴(yán)重組合。 當(dāng)設(shè)備要工作在較高一級別過電壓類別的場合，而設(shè)備本身的允許過電壓類別不夠時(shí)，就需要采取措施，

7、降低該處的過電壓，可采用以下方法。 a)過電壓保護(hù)器件b)具有隔離繞組的變壓器c)具有分散轉(zhuǎn)移浪通過電壓能量的多分支電路配電系統(tǒng)d)能吸收浪涌過電壓能量的電容e)能吸收浪涌過電壓能量的阻尼器件3.電場與頻率電場情況分為均勻電場與非均勻電場，在低壓成套開關(guān)設(shè)備中，一般認(rèn)為是處在非均勻電場情況下，關(guān)于頻率問題，目前尚在考慮中，一般認(rèn)為低頻對絕緣配合影響不大，但高頻還是有影響的，尤其是對絕緣材料。(二)絕緣配合與環(huán)境條件的關(guān)系 設(shè)備所處的宏觀環(huán)境影響著絕緣配合，從目前實(shí)際應(yīng)用與標(biāo)準(zhǔn)的要求來看，氣壓的變化只考慮到海拔高度引起的氣壓的變化，日常的氣壓變化已經(jīng)忽略，溫度與濕 度的因素也已忽略，但如果有更精

8、確的要求時(shí)，這些因素也還是應(yīng)予以考慮。從微觀環(huán)境上講，宏觀環(huán)境決定了微觀環(huán)境，但微觀環(huán)境有可能會好于或壞于宏觀環(huán)境 設(shè)備，外殼不同的防護(hù)等級、加熱、通風(fēng)、灰塵都有可能影響微觀環(huán)境，微觀環(huán)境在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有明確規(guī)定，見表1，這就為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。(三)絕緣配合與絕緣材料 絕緣材料的問題相當(dāng)復(fù)雜，它不同于氣體，是一種一旦遭到破壞便不可恢復(fù)的絕緣介質(zhì)，即使偶然發(fā)生的過電壓事件也有可能造成永久損壞，絕緣材料在長期的使 用中，會遇到各種各樣情況，如放電事故等，而絕緣材料本身由于長期積累的各種因素，如熱應(yīng)力、溫度，機(jī)械沖擊等應(yīng)力，又會加速它的老化過程。對于絕緣材料 來講，由于品種的多樣性，其衡量絕緣材料

9、的特性指標(biāo)雖多，但不統(tǒng)一。這就為絕緣材料的選擇和使用帶來一定難度，這也就是目前從國際上對絕緣材料的其它特 性，如熱應(yīng)力、機(jī)械特性、局部放電等指標(biāo)暫不予以考慮的原因。上述應(yīng)力對絕緣材料的影響在IEC的出版物中已開始有了一些論述，對實(shí)際應(yīng)用能起一些定性的 指導(dǎo)作用，但就定量的指導(dǎo)，目前還做不到。目前，低壓電器產(chǎn)品中作為定量指導(dǎo)絕緣材料的指標(biāo)用的較多的有相比漏電起痕指數(shù)CTI值，分為三組四類，耐漏電 起痕指數(shù)PTI值。漏電起痕指數(shù)以通過含水污染的液滴落至絕緣材料表面而形成漏電痕跡，給出定量的比較。這一定量指標(biāo)已實(shí)際應(yīng)用到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中。三.絕緣配合的驗(yàn)證目前驗(yàn)證絕緣配合的優(yōu)選方法是使用沖擊介電試驗(yàn)來進(jìn)

10、行，對于不同設(shè)備可選定不同額定沖擊電壓值。1.用額定沖擊電壓試驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)備的絕緣配合額定沖擊電壓的為1.2/50s的波形。用 此波形來模擬瞬態(tài)過電壓、大氣過電壓，同時(shí)也包括低壓設(shè)備的接通分?jǐn)嗨a(chǎn)生的過電壓，沖擊試驗(yàn)電源脈沖波形發(fā)生器其輸出阻抗一般應(yīng)大于500，額定沖擊 電壓值的確定，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的使用場合，過電壓類別和設(shè)備的長期使用電壓來決定，并應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的海拔高度進(jìn)行修正。目前低壓成套開關(guān)設(shè)備對某些試驗(yàn)條件。如 濕度、溫度沒有作出明確的規(guī)定，但也應(yīng)該在成套開關(guān)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)適用范圍內(nèi)，如設(shè)備的使用環(huán)境超出了成套開關(guān)設(shè)備的適用范圍，則必須予以考慮修正。氣壓與溫度 的修正關(guān)系如下式：K=P/101.3293(T293)K氣壓與溫度的修正參數(shù)T實(shí)際(試驗(yàn)室)溫度與T=20的溫差KP實(shí)際氣壓 kPa2.替代沖擊電壓的介電試驗(yàn)