Riassunto: 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.In Cina, l'incidente causato dal sistema di isolamento rappresenta dal 50% al 60% dei prodotti elettrici in Cina.Sono passati solo due anni da quando il concetto di coordinamento dell'isolamento è stato formalmente citato nei quadri di bassa tensione e nelle apparecchiature di controllo.Pertanto, è un problema più importante affrontare e risolvere correttamente il problema di coordinamento dell'isolamento nel prodotto e dovrebbe essere prestata sufficiente attenzione.
Parole chiave: isolamento e materiali isolanti dei quadri di bassa tensione
0. Introduzione
Il quadro di bassa tensione è responsabile del controllo, della protezione, della misurazione, della conversione e della distribuzione dell'energia elettrica nel sistema di alimentazione a bassa tensione.Poiché i quadri di bassa tensione entrano in profondità nel sito di produzione, luogo pubblico, residenziale e altri luoghi, si può affermare che tutti i luoghi in cui vengono utilizzate apparecchiature elettriche devono essere dotati di apparecchiature a bassa tensione.Circa l'80% dell'energia elettrica in Cina viene fornita attraverso quadri a bassa tensione.Lo sviluppo di quadri a bassa tensione deriva dall'industria dei materiali, apparecchi elettrici a bassa tensione, tecnologia di elaborazione e attrezzature Costruzione di infrastrutture e standard di vita delle persone, quindi il livello di quadri a bassa tensione riflette la forza economica, la scienza e la tecnologia e il tenore di vita di un paese da una parte.
1. 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.
1.1 le condizioni d'uso delle apparecchiature le condizioni d'uso delle apparecchiature si riferiscono principalmente alla tensione, al campo elettrico e alla frequenza utilizzati dalle apparecchiature.
1.1.1 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, è solitamente oscillazione o non oscillazione ad alto smorzamento.
——Una sovratensione transitoria, generalmente unidirezionale, che raggiunge un valore di picco di 20 μ sTp5000 μ Tra S, la durata della coda dell'onda T2 ≤ 20 ms.
——Pre-sovratensione ad onda veloce: una sovratensione transitoria, generalmente in una direzione, che raggiunge un valore di picco di 0,1 μsT120 μs.Durata della coda dell'onda T2 ≤ 300 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 di 3 ms e vi è un'oscillazione sovrapposta e la frequenza di oscillazione è compresa tra 30 kHz e 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 considerare la tensione nominale, la tensione nominale di isolamento e la 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 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.
③ 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.
1.1.2 la categoria di sovratensione delle apparecchiature deve essere suddivisa in classe IV direttamente dalla categoria di sovratensione delle apparecchiature di alimentazione della rete elettrica a bassa tensione in base al livello di funzionamento a tensione continua a lungo termine richiesto dalle condizioni di utilizzo dell'apparecchiatura.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 della classe di sovratensione 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.
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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.
1.2 il macroambiente dell'apparecchiatura relativo al coordinamento dell'isolamento e le condizioni ambientali influiscono 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, la pressione dell'aria verrà modificata in base ai requisiti degli standard, anche questi fattori dovrebbero essere presi in considerazione.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, che fornisce la base per la progettazione dei prodotti.
1.3 i problemi di coordinamento dell'isolamento e dei materiali isolanti sono piuttosto complessi.È diverso dal gas ed 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 scarica, il materiale isolante stesso accelererà il suo processo di invecchiamento a causa di vari fattori accumulati per lungo tempo, come stress termico, temperatura, impatto meccanico e altro sottolinea.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.
2. 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.
2.1 la tensione di impulso nominale corrispondente all'isolamento dell'apparecchiatura è 1,2/50 dalla forma d'onda μ S della prova di tensione nominale di impulso.
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 di pressione aerea e temperatura
Δ T - differenza di temperatura K tra la temperatura effettiva (di laboratorio) e T = 20 ℃
P – pressione effettiva kPa
2.2 per i quadri a bassa tensione, il test CA o CC può essere utilizzato per sostituire il test della tensione impulsiva per il test dielettrico della tensione impulsiva alternativa, ma questo tipo di metodo di prova è più severo del test della tensione impulsiva e dovrebbe essere concordato dal 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.
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.
Riferimento:
[1] Iec439-1 apparecchiature di comando e di comando a bassa tensione – Parte I: prova di tipo e prova di tipo di parte dell'apparecchiatura completa [s].
Iec890 controlla l'aumento di temperatura di apparecchiature di controllo e di commutazione a bassa tensione attraverso alcuni set di prove di tipo mediante metodo di estrapolazione.
Orario di pubblicazione: 20 febbraio 2023