Abstrakt: Koordinace izolace je důležitou otázkou související s bezpečností výrobků elektrických zařízení a vždy byla věnována pozornost ze všech hledisek.Koordinace izolace byla poprvé použita u elektrických výrobků vysokého napětí.V Číně se nehoda způsobená izolačním systémem podílí na 50 až 60 % elektrických výrobků v Číně.Jsou to jen dva roky, co je koncept koordinace izolace formálně citován v nízkonapěťových spínacích a řídicích zařízeních.Proto je důležitější problém správně se vypořádat a vyřešit problém koordinace izolace ve výrobku a je třeba mu věnovat dostatečnou pozornost.
Klíčová slova: izolace a izolační materiály rozváděčů nízkého napětí
0. Úvod
Nízkonapěťový rozváděč je zodpovědný za řízení, ochranu, měření, přeměnu a distribuci elektrické energie v nízkonapěťové napájecí soustavě.Vzhledem k tomu, že nízkonapěťový rozváděč zasahuje hluboko do výrobního areálu, veřejného prostranství, obytných a jiných míst, lze říci, že všechna místa, kde se používá elektrické zařízení, musí být vybavena nízkonapěťovým zařízením.Asi 80 % elektrické energie v Číně je dodáváno prostřednictvím nízkonapěťových rozvaděčů.Vývoj nízkonapěťových rozváděčů vychází z materiálového průmyslu, nízkonapěťových elektrospotřebičů, zpracovatelských technologií a zařízení Výstavba infrastruktury a životní úrovně lidí, takže úroveň rozváděčů nízkého napětí odráží ekonomickou sílu, vědu a techniku a životní úroveň země z jedné strany.
1. Základní princip koordinace izolace
Koordinace izolace znamená, že elektrické izolační charakteristiky zařízení se volí podle provozních podmínek a okolního prostředí zařízení.Koordinaci izolace lze realizovat pouze tehdy, když je návrh zařízení založen na síle funkce, kterou plní během své očekávané životnosti.Problém koordinace izolace nepochází pouze z vnějšku zařízení, ale také ze zařízení samotného.Je to problém zahrnující všechny aspekty, který by měl být zvažován komplexně.Hlavní body jsou rozděleny do tří částí: za prvé, podmínky použití zařízení;Druhým je prostředí použití zařízení a třetím je výběr izolačních materiálů.
1.1 podmínky použití zařízení podmínky použití zařízení se týkají především napětí, elektrického pole a frekvence používané zařízením.
1.1.1 vztah mezi koordinací izolace a napětím.Při zvažování vztahu mezi koordinací izolace a napětím je třeba vzít v úvahu napětí, které se může vyskytnout v systému, napětí generované zařízením, požadovanou úroveň nepřetržitého provozu a nebezpečí osobní bezpečnosti a nehody.
① Klasifikace napětí a přepětí, průběh.
A. trvalé napájecí frekvenční napětí s konstantním R, m, s napětím;
B. dočasné přepětí, přepětí výkonové frekvence po dlouhou dobu;
Přechodové přepětí C, přepětí po dobu několika milisekund nebo méně, je obvykle vysoce tlumící oscilace nebo nekmitání.
——Přechodné přepětí, obvykle jednosměrné, dosahující špičkové hodnoty 20 μ sTp5000 μ Mezi S, trvání vlnového konce T2 ≤ 20 ms.
——Přepětí rychlé vlny: přechodné přepětí, obvykle v jednom směru, dosahující špičkové hodnoty 0,1 μsT120 μs.Trvání vlny T2 ≤ 300 μs。
——Přepětí čela strmé vlny: přechodné přepětí, obvykle v jednom směru, dosahující maximální hodnoty při TF ≤ 0,1 μs.Celková doba trvání je 3MS a je zde superponovaná oscilace a frekvence oscilace je mezi 30 kHz a 100 MHz.
D. kombinované (dočasné, pomalé vpřed, rychlé, strmé) přepětí.
Podle výše uvedeného typu přepětí lze popsat standardní průběh napětí.
② Vztah mezi dlouhodobým střídavým nebo stejnosměrným napětím a koordinací izolace by měl brát v úvahu jmenovité napětí, jmenovité izolační napětí a skutečné pracovní napětí.Při normálním a dlouhodobém provozu systému je třeba vzít v úvahu jmenovité izolační napětí a skutečné pracovní napětí.Kromě splnění požadavků normy bychom měli věnovat pozornost skutečné situaci čínské energetické sítě.V současné situaci, kdy kvalita elektrické sítě v Číně není vysoká, je při navrhování produktů pro koordinaci izolace důležitější skutečné možné pracovní napětí.
③ Vztah mezi přechodným přepětím a koordinací izolace souvisí se stavem řízeného přepětí v elektrickém systému.V systému a zařízení existuje mnoho forem přepětí.Vliv přepětí je třeba posuzovat komplexně.V nízkonapěťových energetických systémech může být přepětí ovlivněno různými proměnnými faktory.Proto se přepětí v systému vyhodnocuje statistickou metodou, odrážející pojem pravděpodobnosti výskytu, a metodou pravděpodobnostní statistiky lze určit, zda je potřeba řízení ochrany.
1.1.2 přepěťová kategorie zařízení se dělí na třídu IV přímo z přepěťové kategorie zařízení napájejícího elektrickou síť nízkého napětí podle úrovně dlouhodobého nepřetržitého provozu požadované podmínkami použití zařízení.Zařízení IV. kategorie přepětí je zařízení používané na napájecím konci distribučního zařízení, jako je ampérmetr a proudová ochrana předchozího stupně.Zařízení III.třídy přepětí je úkolem instalace do rozvodného zařízení a bezpečnost a použitelnost zařízení musí splňovat zvláštní požadavky, jako je rozváděč v rozvodném zařízení.Zařízení přepěťové třídy II je energeticky náročné zařízení napájené distribučním zařízením, jako je zátěž pro domácí použití a podobné účely.K zařízení I. třídy přepětí se připojuje zařízení, které omezuje přechodné přepětí na velmi nízkou úroveň, např. elektronický obvod s přepěťovou ochranou.U zařízení, která nejsou přímo napájena z nízkonapěťové sítě, je třeba vzít v úvahu maximální napětí a vážnou kombinaci různých situací, které mohou nastat v systémovém zařízení.
|<12>>
Elektrické pole se dělí na stejnoměrné elektrické pole a nerovnoměrné elektrické pole.V nízkonapěťových rozváděčích se to obecně považuje za nerovnoměrné elektrické pole.Problém s frekvencí se stále zvažuje.Obecně platí, že nízká frekvence má malý vliv na koordinaci izolace, ale vysoká frekvence má stále vliv, zejména na izolační materiály.
1.2 makroprostředí zařízení související s koordinací izolace a podmínky prostředí ovlivňují koordinaci izolace.Z požadavků současné praktické aplikace a norem změna tlaku vzduchu zohledňuje pouze změnu tlaku vzduchu způsobenou nadmořskou výškou.Denní změna tlaku vzduchu byla ignorována a faktory teploty a vlhkosti byly také ignorovány.Pokud však existují přesnější požadavky, tlak vzduchu se změní podle požadavků norem. Tyto faktory je také třeba vzít v úvahu.Z mikroprostředí makroprostředí určuje mikroprostředí, ale mikroprostředí může být lepší nebo horší než zařízení makroprostředí.Různé úrovně ochrany, vytápění, větrání a prašnost pláště mohou ovlivnit mikroprostředí.Mikroprostředí má jasná ustanovení v příslušných normách, které poskytují základ pro návrh produktů.
1.3 problémy koordinace izolace a izolačních materiálů jsou poměrně složité.Liší se od plynu a je to izolační médium, které po poškození nelze obnovit.Dokonce i náhodné přepětí může způsobit trvalé poškození.Při dlouhodobém používání se izolační materiály setkají s různými situacemi, jako jsou havárie s výtokem, samotný izolační materiál urychlí proces stárnutí vlivem různých faktorů nahromaděných po dlouhou dobu, jako je tepelné namáhání, teplota, mechanické nárazy a další zdůrazňuje.U izolačních materiálů nejsou vlastnosti izolačních materiálů vzhledem k rozmanitosti odrůd jednotné, i když existuje mnoho ukazatelů.To přináší určité potíže při výběru a použití izolačních materiálů, což je důvod, proč se v současnosti nebere v úvahu jiné vlastnosti izolačních materiálů, jako je tepelné namáhání, mechanické vlastnosti, částečný výboj atd.
2. Ověření koordinace izolace
V současnosti je optimální metodou pro ověření koordinace izolace použití impulsního dielektrického testu a pro různá zařízení lze zvolit různé hodnoty jmenovitého impulsního napětí.
2.1 izolační přizpůsobení jmenovitého impulsního napětí zařízení je 1,2/50 při zkoušce jmenovitého impulsního napětí μ S tvaru vlny.
Výstupní impedance impulsního generátoru impulsního testovacího napájecího zdroje by měla být obecně vyšší než 500 Ω， Jmenovitá hodnota impulsního napětí musí být určena podle situace použití, kategorie přepětí a napětí dlouhodobého používání zařízení a musí být korigována podle do odpovídající nadmořské výšky.V současné době jsou na nízkonapěťové rozváděče aplikovány některé zkušební podmínky.Pokud není jasné ustanovení o vlhkosti a teplotě, mělo by to být také v rozsahu aplikace normy pro kompletní rozváděče.Pokud prostředí použití zařízení přesahuje platný rozsah rozváděče, musí být považováno za opravené.Korekční vztah mezi tlakem vzduchu a teplotou je následující:
K=P/101,3 × 293 (Δ T+293)
K — korekční parametry tlaku a teploty vzduchu
Δ T – teplotní rozdíl K mezi aktuální (laboratorní) teplotou a T = 20 ℃
P – skutečný tlak kPa
2.2 pro nízkonapěťové rozváděče lze použít střídavý nebo stejnosměrný test k nahrazení testu impulsním napětím za dielektrický test alternativního impulsního napětí, ale tento druh testovací metody je přísnější než test impulsním napětím a měl by být schválen výrobcem.
Doba trvání experimentu je v případě komunikace 3 cykly.
DC test, každá fáze (kladná a záporná) respektive aplikované napětí třikrát, každá doba trvání je 10 ms.
V současné situaci v Číně je u elektrických výrobků vysokého a nízkého napětí stále velkým problémem koordinace izolace zařízení.Vzhledem k formálnímu zavedení konceptu koordinace izolace v nízkonapěťových spínacích a řídicích zařízeních je to jen otázka téměř dvou let.Proto je důležitějším problémem zabývat se a vyřešit problém koordinace izolace ve výrobku.
Odkaz:
[1] Iec439-1 nízkonapěťové rozváděče a řídicí zařízení – Část I: typová zkouška a částečná typová zkouška kompletní zařízení [s].
Iec890 kontroluje nárůst teploty nízkonapěťových spínacích a řídicích zařízení pomocí některých sad typových testů extrapolační metodou.
Čas odeslání: 20. února 2023