Abstrakt: Koordinácia izolácie je dôležitou otázkou súvisiacou s bezpečnosťou výrobkov elektrických zariadení a vždy sa jej venovala pozornosť zo všetkých hľadísk.Koordinácia izolácie bola prvýkrát použitá vo vysokonapäťových elektrických výrobkoch.V Číne predstavuje nehoda spôsobená izolačným systémom 50 % až 60 % elektrických výrobkov v Číne.Sú to len dva roky, čo sa v nízkonapäťových rozvádzačoch a riadiacich zariadeniach formálne uvádza pojem koordinácia izolácie.Preto je dôležitejším problémom správne sa vysporiadať a vyriešiť problém koordinácie izolácie vo výrobku a treba mu venovať dostatočnú pozornosť.
Kľúčové slová: izolácia a izolačné materiály rozvádzačov nízkeho napätia
0. Úvod
Nízkonapäťový rozvádzač je zodpovedný za riadenie, ochranu, meranie, premenu a distribúciu elektrickej energie v nízkonapäťovom napájacom systéme.Keďže nízkonapäťové rozvádzače siahajú hlboko do výrobných priestorov, verejných priestorov, obytných a iných miest, možno povedať, že všetky miesta, kde sa používajú elektrické zariadenia, musia byť vybavené nízkonapäťovými zariadeniami.Asi 80 % elektrickej energie v Číne sa dodáva cez nízkonapäťové rozvádzače.Vývoj nízkonapäťových rozvádzačov je odvodený od materiálového priemyslu, nízkonapäťových elektrospotrebičov, spracovateľskej techniky a zariadení, budovania infraštruktúry a životnej úrovne ľudí, takže úroveň rozvádzačov nízkeho napätia odráža ekonomickú silu, vedu a techniku a životnú úroveň krajiny z jednej strany.
1. Základný princíp koordinácie izolácie
Koordinácia izolácie znamená, že elektrické izolačné charakteristiky zariadenia sa vyberajú podľa prevádzkových podmienok a okolitého prostredia zariadenia.Koordináciu izolácie je možné realizovať len vtedy, keď je návrh zariadenia založený na sile funkcie, ktorú plní počas svojej predpokladanej životnosti.Problém koordinácie izolácie nepochádza len z vonkajšej strany zariadenia, ale aj zo samotného zariadenia.Je to problém zahŕňajúci všetky aspekty, ktorý by sa mal posudzovať komplexne.Hlavné body sú rozdelené do troch častí: po prvé, podmienky používania zariadenia;Druhým je prostredie použitia zariadenia a tretím výber izolačných materiálov.
1.1 Podmienky používania zariadenia Podmienky používania zariadenia sa týkajú hlavne napätia, elektrického poľa a frekvencie, ktoré zariadenie používa.
1.1.1 vzťah medzi koordináciou izolácie a napätím.Pri zvažovaní vzťahu medzi koordináciou izolácie a napätím je potrebné vziať do úvahy napätie, ktoré sa môže vyskytnúť v systéme, napätie generované zariadením, požadovanú úroveň nepretržitej prevádzky napätia a nebezpečenstvo osobnej bezpečnosti a nehody.
① Klasifikácia napätia a prepätia, priebeh.
A. trvalé napätie frekvencie napájania s konštantným napätím R, m, s;
B. dočasné prepätie, prepätie výkonovej frekvencie na dlhú dobu;
C prechodné prepätie, prepätie na niekoľko milisekúnd alebo menej, je zvyčajne vysoko tlmiace kmitanie alebo nekmitanie.
——Prechodné prepätie, zvyčajne jednosmerné, dosahujúce špičkovú hodnotu 20 μ sTp5000 μ Medzi S, trvanie vlnového konca T2 ≤ 20 ms.
——Prepätie rýchlej vlny: prechodné prepätie, zvyčajne v jednom smere, dosahujúce špičkovú hodnotu 0,1 μsT120 μs.Trvanie vlny T2 ≤ 300 μs.
——Prepätie čela strmých vĺn: prechodné prepätie, zvyčajne v jednom smere, dosahujúce špičkovú hodnotu pri TF ≤ 0,1 μs.Celkové trvanie je 3MS a je tu superponovaná oscilácia a frekvencia oscilácie je medzi 30 kHz a 100 MHz.
D. kombinované (dočasné, pomalé dopredu, rýchle, strmé) prepätie.
Podľa vyššie uvedeného typu prepätia možno opísať štandardný priebeh napätia.
② Vzťah medzi dlhodobým striedavým alebo jednosmerným napätím a koordináciou izolácie by mal zohľadňovať menovité napätie, menovité izolačné napätie a skutočné pracovné napätie.Pri normálnej a dlhodobej prevádzke systému by sa malo brať do úvahy menovité izolačné napätie a skutočné pracovné napätie.Okrem splnenia požiadaviek normy by sme mali venovať pozornosť aktuálnej situácii čínskej elektrickej siete.V súčasnej situácii, keď kvalita elektrickej siete v Číne nie je vysoká, pri navrhovaní produktov je pre koordináciu izolácie dôležitejšie skutočné možné pracovné napätie.
③ Vzťah medzi prechodným prepätím a koordináciou izolácie súvisí so stavom kontrolovaného prepätia v elektrickom systéme.V systéme a zariadeniach existuje mnoho foriem prepätia.Vplyv prepätia treba posudzovať komplexne.V nízkonapäťovom energetickom systéme môže byť prepätie ovplyvnené rôznymi premenlivými faktormi.Preto sa prepätie v systéme vyhodnocuje štatistickou metódou, ktorá odráža koncepciu pravdepodobnosti výskytu, a metódou pravdepodobnostnej štatistiky možno určiť, či je potrebná kontrola ochrany.
1.1.2 prepäťová kategória zariadení sa delí na IV triedu priamo z kategórie prepätia nízkonapäťových napájacích zariadení elektrickej siete podľa úrovne dlhodobej nepretržitej prevádzky požadovanej podmienkami používania zariadenia.Zariadenia IV. kategórie prepätia sú zariadenia používané na napájacom konci distribučného zariadenia, ako je ampérmeter a prúdová ochrana predchádzajúceho stupňa.Zariadenie III. triedy prepätia je úlohou inštalácie do rozvodného zariadenia a bezpečnosť a použiteľnosť zariadenia musí spĺňať špeciálne požiadavky, ako je rozvádzač v rozvodnom zariadení.Zariadenia II. triedy prepätia sú energeticky náročné zariadenia napájané rozvodným zariadením, ako je záťaž pre domáce použitie a podobné účely.K zariadeniu I. triedy prepätia sa pripája zariadenie, ktoré obmedzuje prechodové prepätie na veľmi nízku úroveň, ako je elektronický obvod s prepäťovou ochranou.Pri zariadeniach, ktoré nie sú priamo napájané z nízkonapäťovej siete, je potrebné vziať do úvahy maximálne napätie a vážnu kombináciu rôznych situácií, ktoré môžu nastať v systémových zariadeniach.
|<12>>
Elektrické pole je rozdelené na rovnomerné elektrické pole a nehomogénne elektrické pole.V nízkonapäťových rozvádzačoch sa to všeobecne považuje za nerovnomerné elektrické pole.Problém s frekvenciou sa stále zvažuje.Vo všeobecnosti má nízka frekvencia malý vplyv na koordináciu izolácie, ale vysoká frekvencia má stále vplyv, najmä na izolačné materiály.
1.2 makroprostredie zariadenia súvisiace s koordináciou izolácie a podmienky prostredia ovplyvňujú koordináciu izolácie.Z požiadaviek súčasnej praktickej aplikácie a noriem zmena tlaku vzduchu zohľadňuje len zmenu tlaku vzduchu spôsobenú nadmorskou výškou.Denná zmena tlaku vzduchu bola ignorovaná a boli ignorované aj faktory teploty a vlhkosti.Ak však existujú presnejšie požiadavky, tlak vzduchu sa zmení podľa požiadaviek noriem. Tieto faktory by sa tiež mali vziať do úvahy.Z mikroprostredia makro prostredie určuje mikroprostredie, ale mikroprostredie môže byť lepšie alebo horšie ako zariadenie makro prostredia.Rôzne úrovne ochrany, vyhrievanie, vetranie a prach škrupiny môžu ovplyvniť mikroprostredie.Mikroprostredie má jasné ustanovenia v príslušných normách, ktoré poskytujú základ pre dizajn produktov.
1.3 problémy koordinácie izolácie a izolačných materiálov sú pomerne zložité.Je odlišný od plynu a je to izolačné médium, ktoré sa po poškodení nedá obnoviť.Dokonca aj náhodné prepätie môže spôsobiť trvalé poškodenie.Pri dlhodobom používaní sa izolačné materiály stretávajú s rôznymi situáciami, ako sú havárie s výtokom, samotný izolačný materiál urýchli proces starnutia v dôsledku rôznych faktorov nahromadených po dlhú dobu, ako je tepelné namáhanie, teplota, mechanické vplyvy a iné. zdôrazňuje.Pokiaľ ide o izolačné materiály, vzhľadom na rozmanitosť odrôd nie sú vlastnosti izolačných materiálov jednotné, hoci existuje veľa ukazovateľov.To prináša určité ťažkosti pri výbere a použití izolačných materiálov, čo je dôvod, prečo sa v súčasnosti neberú do úvahy iné charakteristiky izolačných materiálov, ako je tepelné namáhanie, mechanické vlastnosti, čiastočný výboj atď.
2. Overenie koordinácie izolácie
V súčasnosti je optimálnou metódou na overenie koordinácie izolácie použitie impulzného dielektrického testu a pre rôzne zariadenia je možné zvoliť rôzne hodnoty menovitého impulzného napätia.
2.1.
Výstupná impedancia impulzného generátora impulzného skúšobného napájacieho zdroja by mala byť všeobecne väčšia ako 500 Ω， Menovitá hodnota impulzného napätia sa určí podľa situácie použitia, kategórie prepätia a napätia pri dlhodobom používaní zariadenia a upraví sa podľa do zodpovedajúcej nadmorskej výšky.V súčasnosti sú na nízkonapäťové rozvádzače aplikované niektoré skúšobné podmienky.Ak nie je jasné ustanovenie o vlhkosti a teplote, malo by to byť tiež v rozsahu aplikácie normy pre kompletné rozvádzače.Ak prostredie používania zariadenia presahuje použiteľný rozsah rozvádzača, musí sa považovať za opravené.Korekčný vzťah medzi tlakom vzduchu a teplotou je nasledujúci:
K=P/101,3 × 293 (Δ T+293)
K — korekčné parametre tlaku a teploty vzduchu
Δ T – teplotný rozdiel K medzi aktuálnou (laboratórnou) teplotou a T = 20 ℃
P – skutočný tlak kPa
2.2 pre nízkonapäťové rozvádzače, test striedavým alebo jednosmerným prúdom možno nahradiť testom impulzného napätia za dielektrický test alternatívneho impulzného napätia, ale tento druh testovacej metódy je prísnejší ako test impulzného napätia a mal by ho odsúhlasiť výrobca.
Trvanie experimentu je 3 cykly v prípade komunikácie.
DC test, každá fáza (kladná a záporná) aplikované napätie trikrát, každá doba trvania je 10 ms.
V súčasnej situácii v Číne v oblasti elektrických výrobkov vysokého a nízkeho napätia je koordinácia izolácie zariadení stále veľkým problémom.Z dôvodu formálneho zavedenia koncepcie koordinácie izolácie v nízkonapäťových rozvádzačoch a riadiacich zariadeniach je to len otázka takmer dvoch rokov.Preto je dôležitejším problémom zaoberať sa a vyriešiť problém koordinácie izolácie vo výrobku.
Referencia:
[1] Iec439-1 nízkonapäťové rozvádzače a ovládacie zariadenia – Časť I: typová skúška a kompletné zariadenie typovej skúšky [s].
Iec890 kontroluje nárast teploty nízkonapäťových rozvádzačov a riadiacich zariadení pomocou niektorých sád typových testov extrapolačnou metódou.
Čas odoslania: 20. februára 2023