Riassunto: Nel 1987, il documento tecnico intitolato “requisiti per il coordinamento dell'isolamento nel Supplemento 1 alla iec439″ è stato redatto dal sub Comitato Tecnico della Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC) 17D, che ha introdotto formalmente il coordinamento dell'isolamento nei quadri di bassa tensione e controllo attrezzatura.Nell'attuale situazione della Cina, nei prodotti elettrici ad alta e bassa tensione, il coordinamento dell'isolamento delle apparecchiature è ancora un grosso problema.A causa dell'introduzione formale del concetto di coordinamento dell'isolamento nei quadri di bassa tensione e nelle apparecchiature di controllo, è solo questione di quasi due anni.Pertanto, è un problema più importante affrontare e risolvere il problema del coordinamento dell'isolamento nel prodotto.
Parole chiave: Isolamento e materiali isolanti per quadri di bassa tensione
Il coordinamento dell'isolamento è una questione importante relativa alla sicurezza dei prodotti delle apparecchiature elettriche ed è sempre stata oggetto di attenzione sotto tutti gli aspetti.Il coordinamento dell'isolamento è stato utilizzato per la prima volta nei prodotti elettrici ad alta tensione.Nel 1987, il documento tecnico intitolato “requisiti per il coordinamento dell'isolamento nel Supplemento 1 alla iec439″ è stato redatto dal sub Comitato Tecnico della Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC) 17D, che ha introdotto formalmente il coordinamento dell'isolamento nelle apparecchiature di manovra e controllo di bassa tensione.Per quanto riguarda la situazione attuale del nostro paese, il coordinamento dell'isolamento delle apparecchiature è ancora un grosso problema nei prodotti elettrici ad alta e bassa tensione.Le statistiche mostrano che l'incidente causato dal sistema di isolamento rappresenta il 50% - 60% dei prodotti elettrici in Cina.Inoltre, sono passati solo due anni da quando il concetto di coordinamento dell'isolamento è formalmente citato nelle apparecchiature di manovra e controllo di bassa tensione.Pertanto, è un problema più importante affrontare e risolvere il problema del coordinamento dell'isolamento nel prodotto.
2. Principio di base del coordinamento dell'isolamento
Coordinamento dell'isolamento significa che le caratteristiche di isolamento elettrico dell'apparecchiatura sono selezionate in base alle condizioni di servizio e all'ambiente circostante dell'apparecchiatura.Solo quando la progettazione dell'apparecchiatura si basa sulla forza della funzione che svolge nella sua vita prevista, è possibile realizzare il coordinamento dell'isolamento.Il problema del coordinamento dell'isolamento non deriva solo dall'esterno dell'apparecchiatura ma anche dall'apparecchiatura stessa.È un problema che coinvolge tutti gli aspetti, che va considerato in modo completo.I punti principali sono divisi in tre parti: in primo luogo, le condizioni di utilizzo dell'attrezzatura;Il secondo è l'ambiente di utilizzo dell'apparecchiatura e il terzo è la selezione dei materiali isolanti.
(1) Condizioni dell'attrezzatura
Le condizioni d'uso delle apparecchiature si riferiscono principalmente alla tensione, al campo elettrico e alla frequenza utilizzati dalle apparecchiature.
1. Relazione tra coordinamento dell'isolamento e tensione.Nel considerare la relazione tra il coordinamento dell'isolamento e la tensione, devono essere presi in considerazione la tensione che può verificarsi nel sistema, la tensione generata dall'apparecchiatura, il livello di funzionamento a tensione continua richiesto e il pericolo per la sicurezza personale e gli incidenti.
1. Classificazione di tensione e sovratensione, forma d'onda.
a) Tensione continua a frequenza industriale, con tensione costante R, m, s
b) Sovratensione temporanea, sovratensione a frequenza industriale per lungo tempo
c) Sovratensione transitoria, sovratensione per pochi millisecondi o meno, solitamente oscillazione o assenza di oscillazione ad alto smorzamento.
——Una sovratensione transitoria, generalmente unidirezionale, che raggiunge un valore di picco di 20 μ s
——Pre-sovratensione ad onda veloce: una sovratensione transitoria, solitamente in una direzione, che raggiunge un valore di picco di 0,1 μ s
——Sovratensione del fronte d'onda ripida: una sovratensione transitoria, solitamente in una direzione, che raggiunge il valore di picco a TF ≤ 0,1 μ s.La durata totale è inferiore a 3MS e vi è oscillazione di sovrapposizione e la frequenza di oscillazione è compresa tra 30 kHz < f < 100 MHz.
d) Sovratensione combinata (temporanea, lenta in avanti, veloce, ripida).
In base al tipo di sovratensione di cui sopra, è possibile descrivere la forma d'onda della tensione standard.
2. La relazione tra la tensione CA o CC a lungo termine e il coordinamento dell'isolamento deve essere considerata come tensione nominale, tensione nominale di isolamento e tensione di lavoro effettiva.Nel funzionamento normale ea lungo termine del sistema, è necessario considerare la tensione di isolamento nominale e la tensione di lavoro effettiva.Oltre a soddisfare i requisiti della norma, dovremmo prestare maggiore attenzione alla situazione attuale della rete elettrica cinese.Nella situazione attuale in cui la qualità della rete elettrica non è elevata in Cina, durante la progettazione dei prodotti, l'effettiva tensione di lavoro possibile è più importante per il coordinamento dell'isolamento.
La relazione tra sovratensione transitoria e coordinamento dell'isolamento è correlata alla condizione di sovratensione controllata nel sistema elettrico.Nel sistema e nelle apparecchiature sono presenti molte forme di sovratensione.L'influenza della sovratensione dovrebbe essere considerata in modo completo.Nel sistema di alimentazione a bassa tensione, la sovratensione può essere influenzata da vari fattori variabili.Pertanto, la sovratensione nel sistema viene valutata con un metodo statistico, che riflette un concetto di probabilità di accadimento, e può essere determinato con il metodo delle statistiche di probabilità se è necessario il controllo della protezione.
2. Categoria di sovratensione dell'apparecchiatura
In base alle condizioni dell'apparecchiatura, il livello di funzionamento a tensione continua a lungo termine richiesto sarà suddiviso direttamente in classe IV dalla categoria di sovratensione dell'apparecchiatura di alimentazione della rete a bassa tensione.L'apparecchiatura della categoria di sovratensione IV è l'apparecchiatura utilizzata all'estremità dell'alimentazione del dispositivo di distribuzione, come l'amperometro e l'apparecchiatura di protezione corrente della fase precedente.L'apparecchiatura di sovratensione di classe III è il compito di installazione nel dispositivo di distribuzione e la sicurezza e l'applicabilità dell'apparecchiatura devono soddisfare i requisiti speciali, come il quadro nel dispositivo di distribuzione.L'apparecchiatura della classe di sovratensione II è l'apparecchiatura che consuma energia alimentata dal dispositivo di distribuzione, come il carico per uso domestico e scopi simili.L'apparecchiatura della classe di sovratensione I è collegata all'apparecchiatura che limita la sovratensione transitoria a un livello molto basso, come un circuito elettronico con protezione da sovratensione.Per le apparecchiature non alimentate direttamente dalla rete di bassa tensione, si deve tener conto della tensione massima e della grave combinazione di varie situazioni che possono verificarsi nelle apparecchiature dell'impianto.
Quando l'apparecchiatura deve funzionare in una situazione di categoria di sovratensione di livello superiore e l'apparecchiatura stessa non dispone di una categoria di sovratensione consentita sufficiente, devono essere prese misure per ridurre la sovratensione nel luogo e possono essere adottati i seguenti metodi.
a) Dispositivo di protezione da sovratensione
b) Trasformatori con avvolgimento isolato
c) Un sistema di distribuzione a circuito multiplo con onda di trasferimento distribuita che passa attraverso l'energia di tensione
d) Capacità in grado di assorbire l'energia di sovratensione dell'impulso
e) Dispositivo di smorzamento in grado di assorbire l'energia di sovratensione dei picchi
3. Campo elettrico e frequenza
Il campo elettrico si divide in campo elettrico uniforme e campo elettrico non uniforme.Nei quadri di bassa tensione, è generalmente considerato nel caso di campo elettrico non uniforme.Il problema della frequenza è ancora in esame.Generalmente, la bassa frequenza ha poca influenza sul coordinamento dell'isolamento, ma l'alta frequenza ha ancora influenza, specialmente sui materiali isolanti.
(2) La relazione tra coordinamento dell'isolamento e condizioni ambientali
Il macroambiente in cui si trova l'apparecchiatura influisce sul coordinamento dell'isolamento.Dai requisiti dell'attuale applicazione pratica e degli standard, il cambiamento della pressione dell'aria tiene conto solo del cambiamento della pressione dell'aria causato dall'altitudine.La variazione giornaliera della pressione dell'aria è stata ignorata e anche i fattori di temperatura e umidità sono stati ignorati.Tuttavia, se ci sono requisiti più accurati, questi fattori dovrebbero essere considerati.Dal micro ambiente, il macro ambiente determina il micro ambiente, ma il micro ambiente può essere migliore o peggiore dell'attrezzatura del macro ambiente.I diversi livelli di protezione, riscaldamento, ventilazione e polvere della calotta possono influenzare il microambiente.Il microambiente ha disposizioni chiare nelle norme pertinenti.Vedere la Tabella 1, che fornisce le basi per la progettazione del prodotto.
(3) Coordinamento dell'isolamento e materiali isolanti
Il problema del materiale isolante è abbastanza complesso, è diverso dal gas, è un mezzo isolante che non può essere recuperato una volta danneggiato.Anche l'evento di sovratensione accidentale può causare danni permanenti.Nell'uso a lungo termine, i materiali isolanti incontreranno varie situazioni, come incidenti di scarico, ecc. E il materiale isolante stesso è dovuto a vari fattori accumulati per lungo tempo, come lo stress termico La temperatura, l'impatto meccanico e altri stress accelereranno il processo di invecchiamento.Per i materiali isolanti, a causa della varietà delle varietà, le caratteristiche dei materiali isolanti non sono uniformi, sebbene vi siano molti indicatori.Ciò comporta alcune difficoltà nella scelta e nell'uso dei materiali isolanti, motivo per cui al momento non vengono considerate altre caratteristiche dei materiali isolanti, quali stress termico, proprietà meccaniche, scariche parziali, ecc.L'influenza dello stress di cui sopra sui materiali isolanti è stata discussa nelle pubblicazioni IEC, che possono svolgere un ruolo qualitativo nell'applicazione pratica, ma non è ancora possibile fornire una guida quantitativa.Al momento, ci sono molti prodotti elettrici a bassa tensione utilizzati come indicatori quantitativi per i materiali isolanti, che vengono confrontati con il valore CTI dell'indice del segno di perdita, che può essere suddiviso in tre gruppi e quattro tipi, e la resistenza all'indice del segno di perdita PTI.L'indice del segno di perdita viene utilizzato per formare una traccia di perdita facendo cadere il liquido contaminato dall'acqua sulla superficie del materiale isolante.Il confronto quantitativo è dato.
Questo determinato indice di quantità è stato applicato al design del prodotto.
3. Verifica del coordinamento dell'isolamento
Al momento, il metodo ottimale per verificare il coordinamento dell'isolamento consiste nell'utilizzare il test dielettrico ad impulso e diversi valori di tensione nominale dell'impulso possono essere selezionati per diverse apparecchiature.
1. Verificare il coordinamento dell'isolamento dell'apparecchiatura con il test della tensione di impulso nominale
1.2/50 della tensione impulsiva nominale μ S forma d'onda.
L'impedenza di uscita del generatore di impulsi dell'alimentatore di prova a impulsi deve essere generalmente superiore a 500 Ω ， Il valore della tensione nominale dell'impulso deve essere determinato in base alla situazione d'uso, alla categoria di sovratensione e alla tensione di utilizzo a lungo termine dell'apparecchiatura e deve essere corretto in base alla quota corrispondente.Attualmente, alcune condizioni di prova vengono applicate ai quadri di bassa tensione.Se non ci sono disposizioni chiare su umidità e temperatura, dovrebbe rientrare anche nell'ambito di applicazione della norma per quadri completi.Se l'ambiente di utilizzo dell'apparecchiatura esula dall'ambito applicabile del gruppo di quadri, deve essere considerato corretto.La relazione di correzione tra la pressione dell'aria e la temperatura è la seguente:
K=P/101,3 × 293(ΔT＋293)
K – parametri di correzione della pressione e della temperatura dell'aria
Δ T - differenza di temperatura K tra la temperatura effettiva (di laboratorio) e T = 20 ℃
P – pressione effettiva kPa
2. Test dielettrico della tensione impulsiva alternativa
Per i quadri a bassa tensione, è possibile utilizzare il test CA o CC invece del test della tensione impulsiva, ma questo tipo di metodo di prova è più severo del test della tensione impulsiva e dovrebbe essere concordato con il produttore.
La durata dell'esperimento è di 3 cicli nel caso della comunicazione.
Test CC, ogni fase (positiva e negativa) ha rispettivamente applicato la tensione tre volte, ogni durata è di 10 ms.
1. Determinazione della sovratensione tipica.
2. Coordinarsi con la determinazione della tensione di tenuta.
3. Determinazione del livello di isolamento nominale.
4. Procedura generale per il coordinamento dell'isolamento.
Orario di pubblicazione: 20 febbraio 2023