Resumen: En 1987, el subcomité técnico de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) 17D redactó el documento técnico titulado “requisitos para la coordinación de aislamiento en el Suplemento 1 de iec439″, que introdujo formalmente la coordinación de aislamiento en el control y aparamenta de baja tensión. equipo.En la situación actual de China, en los productos eléctricos de alta y baja tensión, la coordinación del aislamiento de los equipos sigue siendo un gran problema.Debido a la introducción formal del concepto de coordinación de aislamiento en equipos de control y aparamenta de baja tensión, es solo una cuestión de casi dos años.Por lo tanto, es un problema más importante para tratar y resolver el problema de coordinación de aislamiento en el producto.
Palabras clave: Aislamiento y materiales aislantes para aparamenta de baja tensión.
La coordinación del aislamiento es un tema importante relacionado con la seguridad de los productos de equipos eléctricos y siempre se le ha prestado atención en todos los aspectos.La coordinación de aislamiento se utilizó por primera vez en productos eléctricos de alto voltaje.En 1987, el subcomité técnico de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) 17D redactó el documento técnico titulado "Requisitos para la coordinación del aislamiento en el Suplemento 1 de la norma IEC 439", que introdujo formalmente la coordinación del aislamiento en los equipos de control y aparamenta de baja tensión.En lo que respecta a la situación actual de nuestro país, la coordinación del aislamiento de los equipos sigue siendo un gran problema en los productos eléctricos de alta y baja tensión.Las estadísticas muestran que el accidente causado por el sistema de aislamiento representa entre el 50 % y el 60 % de los productos eléctricos en China.Además, hace solo dos años que el concepto de coordinación de aislamiento se cita formalmente en los equipos de control y aparamenta de baja tensión.Por lo tanto, es un problema más importante para tratar y resolver el problema de coordinación de aislamiento en el producto.
2. Principio básico de la coordinación del aislamiento
La coordinación de aislamiento significa que las características de aislamiento eléctrico del equipo se seleccionan de acuerdo con las condiciones de servicio y el entorno circundante del equipo.Solo cuando el diseño del equipo se basa en la fuerza de la función que lleva en su vida esperada, se puede realizar la coordinación del aislamiento.El problema de la coordinación del aislamiento no solo viene del exterior del equipo sino también del propio equipo.Es un problema que involucra todos los aspectos, que debe ser considerado integralmente.Los puntos principales se dividen en tres partes: primero, las condiciones de uso del equipo;El segundo es el entorno de uso del equipo y el tercero es la selección de materiales de aislamiento.
(1) Condiciones del equipo
Las condiciones de uso de los equipos se refieren principalmente al voltaje, campo eléctrico y frecuencia utilizados por el equipo.
1. Relación entre coordinación de aislamiento y tensión.Al considerar la relación entre la coordinación del aislamiento y el voltaje, se debe considerar el voltaje que puede ocurrir en el sistema, el voltaje generado por el equipo, el nivel de operación de voltaje continuo requerido y el peligro de seguridad personal y accidente.
1. Clasificación de tensión y sobretensión, forma de onda.
a) Tensión continua a frecuencia industrial, con tensión R, m, s constante
b) Sobretensión temporal, sobretensión de frecuencia de potencia durante mucho tiempo
c) Sobrevoltaje transitorio, sobrevoltaje durante unos pocos milisegundos o menos, por lo general oscilación de alto amortiguamiento o no oscilación.
——Una sobretensión transitoria, generalmente unidireccional, que alcanza un valor máximo de 20 μ s
—— Pre sobretensión de onda rápida: una sobretensión transitoria, normalmente en una dirección, que alcanza un valor máximo de 0,1 μ s
——Sobretensión de frente de onda empinada: Sobretensión transitoria, generalmente en una dirección, que alcanza un valor máximo en TF ≤ 0,1 μ s.La duración total es inferior a 3MS, y hay oscilación de superposición, y la frecuencia de oscilación está entre 30kHz < f < 100MHz.
d) Sobretensión combinada (temporal, de avance lento, rápida, empinada).
Según el tipo de sobretensión anterior, se puede describir la forma de onda de tensión estándar.
2. La relación entre la tensión CA o CC a largo plazo y la coordinación del aislamiento se considerará como tensión nominal, tensión nominal de aislamiento y tensión de trabajo real.En el funcionamiento normal y a largo plazo del sistema, se debe considerar el voltaje de aislamiento nominal y el voltaje de trabajo real.Además de cumplir con los requisitos de la norma, debemos prestar más atención a la situación real de la red eléctrica de China.En la situación actual de que la calidad de la red eléctrica no es alta en China, al diseñar productos, el voltaje de trabajo real posible es más importante para la coordinación del aislamiento.
La relación entre la sobretensión transitoria y la coordinación del aislamiento está relacionada con la condición de sobretensión controlada en el sistema eléctrico.En el sistema y el equipo, hay muchas formas de sobretensión.La influencia de la sobretensión debe considerarse de forma exhaustiva.En un sistema de potencia de baja tensión, la sobretensión puede verse afectada por varios factores variables.Por lo tanto, la sobretensión en el sistema se evalúa mediante un método estadístico, lo que refleja un concepto de probabilidad de ocurrencia, y se puede determinar mediante el método de estadísticas de probabilidad si se necesita un control de protección.
2. Categoría de sobretensión del equipo
De acuerdo con las condiciones del equipo, el nivel de operación de voltaje continuo a largo plazo requerido se dividirá directamente en clase IV por la categoría de sobrevoltaje del equipo de suministro de energía de la red de bajo voltaje.El equipo de categoría de sobretensión IV es el equipo utilizado en el extremo de alimentación del dispositivo de distribución, como el amperímetro y el equipo de protección de corriente de la etapa anterior.El equipo de sobretensión de clase III es tarea de instalación en el dispositivo de distribución, y la seguridad y aplicabilidad del equipo debe cumplir con los requisitos especiales, como la aparamenta en el dispositivo de distribución.El equipo de sobretensión clase II es el equipo que consume energía alimentado por un dispositivo de distribución, como la carga para uso doméstico y propósitos similares.El equipo de clase de sobretensión I está conectado al equipo que limita la sobretensión transitoria a un nivel muy bajo, como un circuito electrónico con protección contra sobretensiones.Para los equipos no alimentados directamente por la red de baja tensión, se debe tener en cuenta la tensión máxima y la combinación grave de varias situaciones que pueden ocurrir en los equipos del sistema.
Cuando el equipo vaya a funcionar en una situación de categoría de sobretensión de nivel superior y el equipo en sí no tenga suficiente categoría de sobretensión permitida, se deben tomar medidas para reducir la sobretensión en el lugar y se pueden adoptar los siguientes métodos.
a) Dispositivo de protección contra sobretensiones
b) Transformadores con devanado aislado
c) Un sistema de distribución de circuitos derivados múltiples con onda de transferencia distribuida que pasa a través de energía de tensión
d) Capacitancia capaz de absorber energía de sobrevoltaje transitorio
e) Dispositivo de amortiguación capaz de absorber energía de sobrevoltaje transitorio
3. Campo eléctrico y frecuencia
El campo eléctrico se divide en campo eléctrico uniforme y campo eléctrico no uniforme.En aparamenta de baja tensión, generalmente se considera que es en el caso de un campo eléctrico no uniforme.El problema de la frecuencia todavía está bajo consideración.Generalmente, la baja frecuencia tiene poca influencia en la coordinación del aislamiento, pero la alta frecuencia aún tiene influencia, especialmente en los materiales de aislamiento.
(2) La relación entre la coordinación del aislamiento y las condiciones ambientales.
El entorno macro donde se encuentra el equipo afecta la coordinación del aislamiento.A partir de los requisitos de las normas y aplicaciones prácticas actuales, el cambio de la presión del aire solo tiene en cuenta el cambio de la presión del aire causado por la altitud.Se ha ignorado el cambio diario de la presión del aire y también se han ignorado los factores de temperatura y humedad.Sin embargo, si hay requisitos más precisos, estos factores deben ser considerados.Del microambiente, el macroambiente determina el microambiente, pero el microambiente puede ser mejor o peor que el equipo del macroambiente.Los diferentes niveles de protección, calefacción, ventilación y polvo de la carcasa pueden afectar el microambiente.El microambiente tiene disposiciones claras en las normas pertinentes.Consulte la Tabla 1, que proporciona la base para el diseño del producto.
(3) Coordinación de aislamiento y materiales de aislamiento.
El problema del material aislante es bastante complejo, a diferencia del gas, es un medio aislante que no se puede recuperar una vez dañado.Incluso el evento de sobretensión accidental puede causar daños permanentes.En el uso a largo plazo, los materiales de aislamiento se encontrarán en diversas situaciones, como accidentes de descarga, etc. y el material de aislamiento en sí se debe a varios factores acumulados durante mucho tiempo, como el estrés térmico. La temperatura, el impacto mecánico y otros esfuerzos se acelerarán. el proceso de envejecimientoPara los materiales de aislamiento, debido a la variedad de variedades, las características de los materiales de aislamiento no son uniformes, aunque hay muchos indicadores.Esto trae cierta dificultad a la selección y uso de materiales aislantes, razón por la cual otras características de los materiales aislantes, como el estrés térmico, las propiedades mecánicas, las descargas parciales, etc., no se consideran en la actualidad.La influencia de la tensión anterior en los materiales de aislamiento se ha discutido en las publicaciones de IEC, que pueden desempeñar un papel cualitativo en la aplicación práctica, pero aún no es posible hacer una guía cuantitativa.En la actualidad, hay muchos productos eléctricos de bajo voltaje que se utilizan como indicadores cuantitativos para materiales aislantes, que se comparan con el valor CTI del índice de marca de fuga, que se puede dividir en tres grupos y cuatro tipos, y la resistencia al índice de marca de fuga PTI.El índice de marca de fuga se utiliza para formar un rastro de fuga dejando caer el líquido contaminado con agua sobre la superficie del material de aislamiento.Se da la comparación cuantitativa.
Este cierto índice de cantidad se ha aplicado al diseño del producto.
3. Verificación de la coordinación del aislamiento
En la actualidad, el método óptimo para verificar la coordinación del aislamiento es usar la prueba dieléctrica de impulso, y se pueden seleccionar diferentes valores de voltaje nominal de impulso para diferentes equipos.
1. Verificar la coordinación del aislamiento del equipo con la prueba de tensión de impulso nominal
1,2/50 de la tensión de impulso nominal µ Forma de onda S.
La impedancia de salida del generador de impulsos de la fuente de alimentación de prueba de impulsos debe ser superior a 500 Ω en general. El valor nominal de la tensión de impulso se determinará de acuerdo con la situación de uso, la categoría de sobretensión y la tensión de uso a largo plazo del equipo, y se corregirá de acuerdo con a la altitud correspondiente.En la actualidad, se aplican algunas condiciones de prueba a la aparamenta de baja tensión.Si no hay una estipulación clara sobre la humedad y la temperatura, también debería estar dentro del ámbito de aplicación de la norma para aparamenta completa.Si el entorno de uso del equipo está más allá del alcance aplicable del conjunto de interruptores, debe considerarse corregido.La relación de corrección entre la presión del aire y la temperatura es la siguiente:
K=P/101,3 × 293(Δ T＋293)
K – parámetros de corrección de presión y temperatura del aire
Δ T – diferencia de temperatura K entre la temperatura real (laboratorio) y T = 20 ℃
P – presión real kPa
2. Prueba dieléctrica de voltaje de impulso alternativo
Para aparamenta de baja tensión, se puede utilizar la prueba de CA o CC en lugar de la prueba de tensión de impulso, pero este tipo de método de prueba es más severo que la prueba de tensión de impulso y debe ser aceptado por el fabricante.
La duración del experimento es de 3 ciclos en el caso de la comunicación.
Prueba de CC, cada fase (positiva y negativa) aplica voltaje respectivamente tres veces, cada vez que la duración es de 10 ms.
1. Determinación de la sobretensión típica.
2. Coordinar con la determinación de la tensión soportada.
3. Determinación del nivel de aislamiento nominal.
4. Procedimiento general para la coordinación de aislamientos.
Hora de publicación: 20-feb-2023