Resumen: 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 desde todos los aspectos.La coordinación de aislamiento se utilizó por primera vez en productos eléctricos de alto voltaje.En China, el accidente causado por el sistema de aislamiento representa del 50% al 60% de los productos eléctricos en China.Hace solo dos años que el concepto de coordinación de aislamiento se cita formalmente en equipos de control y aparamenta de baja tensión.Por lo tanto, es un problema más importante tratar y resolver correctamente el problema de coordinación de aislamiento en el producto, y se le debe prestar suficiente atención.
Palabras clave: aislamiento y materiales aislantes de aparamenta de baja tensión.
0. Introducción
La aparamenta de baja tensión es responsable del control, protección, medición, conversión y distribución de energía eléctrica en el sistema de alimentación de baja tensión.A medida que la aparamenta de bajo voltaje se adentra en el sitio de producción, el lugar público, los lugares residenciales y otros, se puede decir que todos los lugares donde se utilicen equipos eléctricos estarán equipados con equipos de bajo voltaje.Alrededor del 80% de la energía eléctrica en China se suministra a través de dispositivos de conmutación de bajo voltaje.El desarrollo de la aparamenta de baja tensión se deriva de la industria de materiales, los aparatos eléctricos de baja tensión, la tecnología y los equipos de procesamiento, la construcción de infraestructuras y el nivel de vida de las personas, por lo que el nivel de la aparamenta de baja tensión refleja la fortaleza económica, la ciencia y la tecnología y el nivel de vida de un país de un lado.
1. 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.
1.1 las condiciones de uso del equipo las condiciones de uso del equipo se refieren principalmente al voltaje, campo eléctrico y frecuencia utilizados por el equipo.
1.1.1 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 de frecuencia industrial continua, 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, generalmente es una oscilación de alto amortiguamiento o no oscilación.
——Una sobretensión transitoria, generalmente unidireccional, que alcanza un valor máximo de 20 μ sTp5000 μ Entre S, la duración de la cola de onda T2 ≤ 20 ms.
——Presobretensión de onda rápida: una sobretensión transitoria, generalmente en una dirección, que alcanza un valor máximo de 0,1 μ sT120 μ s.Duración de la cola de onda T2 ≤ 300 μ s。
——Sobretensión de frente de onda empinada: una sobretensión transitoria, generalmente en una dirección, que alcanza un valor máximo en TF ≤ 0,1 μ s.La duración total es de 3 MS, hay una oscilación superpuesta y la frecuencia de oscilación está entre 30 kHz y 100 MHz.
D. sobrevoltaje combinado (temporal, de avance lento, rápido, pronunciado).
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 debe tener en cuenta la tensión nominal, la tensión nominal de aislamiento y la 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 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.
③ 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.
1.1.2 la categoría de sobrevoltaje del equipo se dividirá en clase IV directamente desde la categoría de sobrevoltaje del equipo de suministro de energía de la red eléctrica de bajo voltaje de acuerdo con el nivel de operación de voltaje continuo a largo plazo requerido por las condiciones de uso del equipo.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 clase de sobrevoltaje 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.
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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.
1.2 el entorno macro del equipo relacionado con la coordinación del aislamiento y las condiciones ambientales afectan la coordinación del aislamiento.De los requisitos de la aplicación práctica y los estándares actuales, el cambio de presión de aire solo tiene en cuenta el cambio de presión de 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, la presión del aire se cambiará de acuerdo con los requisitos de las normas. Estos factores también deben tenerse en cuenta.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, lo que proporciona la base para el diseño de los productos.
1.3 los problemas de coordinación de aislamiento y materiales de aislamiento son bastante complejos.Es diferente al gas, y 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 encontrarán diversas situaciones, como accidentes de descarga. El material de aislamiento en sí mismo acelerará su proceso de envejecimiento debido a varios factores acumulados durante mucho tiempo, como tensión térmica, temperatura, impacto mecánico y otros. hace hincapiéPara 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.
2. 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.
2.1 el aislamiento que coincide con la tensión de impulso nominal del equipo es 1,2/50 según la prueba de tensión de impulso nominal en forma de onda μ 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(ΔT+293)
K — parámetros de corrección de la presión y temperatura del aire
Δ T – diferencia de temperatura K entre la temperatura real (laboratorio) y T = 20 ℃
P – presión real kPa
2.2 para aparamenta de baja tensión, se puede usar la prueba de CA o CC para reemplazar la prueba de tensión de impulso por la prueba dieléctrica de tensión de impulso alternativa, 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.
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.
Referencia:
[1] Aparamenta de baja tensión y equipo de control Iec439-1 – Parte I: prueba de tipo y equipo completo de prueba de tipo de parte [s].
Iec890 verifica el aumento de temperatura de los equipos de control y aparamenta de baja tensión a través de algunos tipos de conjuntos de prueba mediante el método de extrapolación.
Hora de publicación: 20-feb-2023