Povzetek: Leta 1987 je tehnični dokument z naslovom "Zahteve za koordinacijo izolacije v dodatku 1 k iec439" pripravil podtehnični odbor Mednarodne elektrotehnične komisije (IEC) 17D, ki je uradno uvedel koordinacijo izolacije v nizkonapetostne stikalne in krmilne naprave. opremo.V trenutnih razmerah na Kitajskem, pri visoko in nizkonapetostnih električnih izdelkih, je koordinacija izolacije opreme še vedno velik problem.Zaradi formalne uvedbe koncepta koordinacije izolacije v nizkonapetostnih stikalnih napravah in krmilni opremi sta minili le skoraj dve leti.Zato je pomembnejši problem obravnavati in rešiti problem koordinacije izolacije v izdelku.
Ključne besede: Izolacija in izolacijski materiali za nizkonapetostne stikalne naprave
Usklajevanje izolacije je pomembno vprašanje, povezano z varnostjo izdelkov električne opreme, in je bilo vedno posvečeno pozornosti z vseh vidikov.Koordinacija izolacije je bila prvič uporabljena v visokonapetostnih električnih izdelkih.Leta 1987 je tehnični dokument z naslovom "Zahteve za koordinacijo izolacije v dodatku 1 k iec439" pripravil podtehnični odbor Mednarodne elektrotehnične komisije (IEC) 17D, ki je uradno uvedel koordinacijo izolacije v nizkonapetostno stikalno in krmilno opremo.Kar zadeva dejansko stanje v naši državi, je koordinacija izolacije opreme še vedno velik problem pri visoko- in nizkonapetostnih električnih izdelkih.Statistični podatki kažejo, da nesreče, ki jih povzroči izolacijski sistem, predstavljajo 50-60 % električnih izdelkov na Kitajskem.Še več, šele dve leti je minilo, odkar je koncept koordinacije izolacije uradno naveden v nizkonapetostnih stikalnih napravah in krmilni opremi.Zato je pomembnejši problem obravnavati in rešiti problem koordinacije izolacije v izdelku.
2. Osnovni princip koordinacije izolacije
Usklajevanje izolacije pomeni, da so električne izolacijske značilnosti opreme izbrane glede na pogoje delovanja in okolico opreme.Usklajevanje izolacije je mogoče doseči le, če zasnova opreme temelji na moči funkcije, ki jo opravlja v pričakovani življenjski dobi.Problem koordinacije izolacije ne izvira samo iz zunanje strani opreme, temveč tudi iz same opreme.Gre za problem vseh vidikov, ki ga je treba obravnavati celovito.Glavne točke so razdeljene na tri dele: prvič, pogoji uporabe opreme;Drugo je okolje uporabe opreme, tretje pa izbira izolacijskih materialov.
(1) Pogoji opreme
Pogoji uporabe opreme se v glavnem nanašajo na napetost, električno polje in frekvenco, ki jo uporablja oprema.
1. Razmerje med koordinacijo izolacije in napetostjo.Pri obravnavi razmerja med koordinacijo izolacije in napetostjo je treba upoštevati napetost, ki se lahko pojavi v sistemu, napetost, ki jo ustvarja oprema, zahtevano stalno napetostno delovanje ter nevarnost osebne varnosti in nesreče.
1. Razvrstitev napetosti in prenapetosti, valovna oblika.
a) Stalna napetost električne frekvence s konstantno napetostjo R, m, s
b) Začasna prenapetost, prenapetost električne frekvence za dolgo časa
c) Prehodna prenapetost, prenapetost za nekaj milisekund ali manj, običajno močno dušenje nihanja ali brez nihanja.
——Prehodna prenapetost, običajno enosmerna, ki doseže temensko vrednost 20 μs
——Prenapetost s hitrim valom: prehodna prenapetost, običajno v eno smer, ki doseže najvišjo vrednost 0,1 μs
——Prenapetost na sprednji strani strmega vala: prehodna prenapetost, običajno v eno smer, ki doseže najvišjo vrednost pri TF ≤ 0,1 μs.Skupno trajanje je manjše od 3 MS, prisotno je superpozicijsko nihanje, frekvenca nihanja pa je med 30 kHz < f < 100 MHz.
d) Kombinirana (začasna, počasna naprej, hitra, strma) prenapetost.
V skladu z zgornjim tipom prenapetosti je mogoče opisati standardno napetostno valovno obliko.
2. Razmerje med dolgotrajno izmenično ali enosmerno napetostjo in koordinacijo izolacije se šteje za nazivno napetost, nazivno izolacijska napetost in dejansko delovno napetost.Pri normalnem in dolgotrajnem delovanju sistema je treba upoštevati nazivno izolacijsko napetost in dejansko delovno napetost.Poleg izpolnjevanja zahtev standarda bi morali biti bolj pozorni na dejansko stanje kitajskega elektroenergetskega omrežja.V trenutni situaciji, ko kakovost električnega omrežja na Kitajskem ni visoka, je pri načrtovanju izdelkov dejanska možna delovna napetost bolj pomembna za koordinacijo izolacije.
Razmerje med prehodno prenapetostjo in koordinacijo izolacije je povezano s stanjem nadzorovane prenapetosti v električnem sistemu.V sistemu in opremi je veliko oblik prenapetosti.Vpliv prenapetosti je treba obravnavati celovito.V nizkonapetostnem elektroenergetskem sistemu lahko na prenapetost vplivajo različni spremenljivi dejavniki.Zato je prenapetost v sistemu ovrednotena s statistično metodo, ki odraža koncept verjetnosti pojava, in z metodo verjetnostne statistike je mogoče določiti, ali je potreben nadzor zaščite.
2. Prenapetostna kategorija opreme
V skladu s pogoji opreme bo zahtevana dolgoročna neprekinjena raven napetosti neposredno razdeljena v razred IV s kategorijo prenapetosti napajalne opreme nizkonapetostnega omrežja.Oprema prenapetostne kategorije IV je oprema, ki se uporablja na napajalnem koncu razdelilne naprave, kot je ampermeter in tokovna zaščitna oprema prejšnje stopnje.Oprema prenapetostnega razreda III je naloga vgradnje v razdelilno napravo, varnost in uporabnost opreme pa mora izpolnjevati posebne zahteve, kot je stikalna oprema v razdelilni napravi.Oprema prenapetostnega razreda II je energijsko potratna oprema, ki se napaja iz razdelilne naprave, kot je breme za domačo uporabo in podobne namene.Oprema prenapetostnega razreda I je povezana z opremo, ki omejuje prehodno prenapetost na zelo nizko raven, kot je elektronsko vezje s prenapetostno zaščito.Za opremo, ki ni neposredno napajana iz nizkonapetostnega omrežja, je treba upoštevati največjo napetost in resno kombinacijo različnih situacij, ki se lahko pojavijo v sistemski opremi.
Kadar naj bi oprema delovala v razmerah prenapetostne kategorije višje ravni in sama oprema nima dovolj dovoljene prenapetostne kategorije, je treba sprejeti ukrepe za zmanjšanje prenapetosti na kraju samem, pri čemer se lahko sprejmejo naslednje metode.
a) Naprava za zaščito pred prenapetostjo
b) Transformatorji z izoliranim navitjem
c) Distribucijski sistem z več vejami s porazdeljenim prenosnim valom, ki prehaja skozi napetostno energijo
d) Kapacitivnost, ki lahko absorbira energijo udarne prenapetosti
e) Dušilna naprava, ki lahko absorbira energijo prenapetosti
3. Električno polje in frekvenca
Električno polje delimo na enakomerno in neenakomerno električno polje.V nizkonapetostnih stikalnih napravah se na splošno šteje, da je v primeru neenakomernega električnega polja.Problem frekvence je še v obravnavi.Na splošno ima nizka frekvenca majhen vpliv na koordinacijo izolacije, visoka frekvenca pa še vedno vpliva, zlasti na izolacijske materiale.
(2) Razmerje med koordinacijo izolacije in okoljskimi pogoji
Makro okolje, v katerem je oprema, vpliva na koordinacijo izolacije.Iz zahtev trenutne praktične uporabe in standardov sprememba zračnega tlaka upošteva samo spremembo zračnega tlaka, ki jo povzroča nadmorska višina.Dnevna sprememba zračnega tlaka je bila zanemarjena, prav tako zanemarjeni dejavniki temperature in vlažnosti.Če pa obstajajo natančnejše zahteve, je treba te dejavnike upoštevati.Iz mikro okolja makro okolje določa mikro okolje, vendar je mikro okolje lahko boljše ali slabše od opreme za makro okolje.Različne stopnje zaščite, ogrevanje, prezračevanje in prah lupine lahko vplivajo na mikrookolje.Mikro okolje ima jasna določila v ustreznih standardih.Glejte tabelo 1, ki predstavlja osnovo za zasnovo izdelka.
(3) Koordinacija izolacije in izolacijski materiali
Problem izolacijskega materiala je precej kompleksen, razlikuje se od plina, je izolacijski medij, ki ga po poškodbi ni več mogoče obnoviti.Tudi nenamerna prenapetost lahko povzroči trajno škodo.Pri dolgotrajni uporabi bodo izolacijski materiali naleteli na različne situacije, kot so nesreče pri izpustu itd., sam izolacijski material pa je posledica različnih dejavnikov, ki so se kopičili dolgo časa, kot so toplotna obremenitev, temperatura, mehanski udarci in druge obremenitve se bodo pospešile proces staranja.Pri izolacijskih materialih zaradi raznolikosti sort lastnosti izolacijskih materialov niso enotne, čeprav je veliko indikatorjev.To povzroča določene težave pri izbiri in uporabi izolacijskih materialov, zato se trenutno ne upoštevajo druge lastnosti izolacijskih materialov, kot so toplotne obremenitve, mehanske lastnosti, delna razelektritev itd.O vplivu zgornjega stresa na izolacijske materiale so razpravljali v publikacijah IEC, ki lahko igrajo kvalitativno vlogo v praktični uporabi, vendar še ni mogoče dati kvantitativnih smernic.Trenutno obstaja veliko nizkonapetostnih električnih izdelkov, ki se uporabljajo kot kvantitativni indikatorji za izolacijske materiale, ki se primerjajo z vrednostjo CTI indeksa oznake uhajanja, ki ga lahko razdelimo v tri skupine in štiri vrste, in odpornosti proti indeksu oznake uhajanja PTI.Indeks oznake puščanja se uporablja za oblikovanje sledi puščanja s spuščanjem tekočine, onesnažene z vodo, na površino izolacijskega materiala.Podana je kvantitativna primerjava.
Ta določen količinski indeks je bil uporabljen pri oblikovanju izdelka.
3. Preverjanje usklajenosti izolacije
Trenutno je optimalna metoda za preverjanje koordinacije izolacije uporaba impulznega dielektričnega preskusa, za različno opremo pa je mogoče izbrati različne nazivne vrednosti impulzne napetosti.
1. Preverite koordinacijo izolacije opreme s preskusom nazivne impulzne napetosti
1,2/50 valovne oblike nazivne impulzne napetosti μ S.
Izhodna impedanca impulznega generatorja impulznega testnega napajalnika mora biti na splošno večja od 500 Ω， Vrednost nazivne impulzne napetosti se določi glede na situacijo uporabe, prenapetostno kategorijo in napetost dolgoročne uporabe opreme ter se popravi glede na na ustrezno nadmorsko višino.Trenutno se za nizkonapetostne stikalne naprave uporabljajo nekateri preskusni pogoji.Če ni jasne določbe o vlažnosti in temperaturi, mora biti to tudi v obsegu uporabe standarda za celotno stikalno opremo.Če okolje uporabe opreme presega veljavni obseg sklopa stikalnih naprav, ga je treba popraviti.Korekcijsko razmerje med zračnim tlakom in temperaturo je naslednje:
K=P/101,3 × 293(Δ T＋293)
K – korekcijski parametri zračnega tlaka in temperature
Δ T – temperaturna razlika K med dejansko (laboratorijsko) temperaturo in T = 20 ℃
P – dejanski tlak kPa
2. Dielektrični preizkus alternativne impulzne napetosti
Za nizkonapetostne stikalne naprave se namesto preskusa impulzne napetosti lahko uporabi preskus z izmeničnim ali enosmernim tokom, vendar je ta vrsta preskusne metode strožja od preskusa impulzne napetosti in mora biti z njo soglašati proizvajalec.
Trajanje poskusa je 3 cikle v primeru komunikacije.
Preizkus enosmernega toka, vsaka faza (pozitivna in negativna) je trikrat uporabila napetost, vsakokratno trajanje je 10 ms.
1. Določitev tipične prenapetosti.
2. Uskladite z določitvijo uporne napetosti.
3. Določitev nazivne stopnje izolacije.
4. Splošni postopek za usklajevanje izolacije.
Čas objave: 20. februarja 2023