發布時間：2022-05-16
瀏覽次數：絕緣(yuan)配(pei)合問題(ti)是(shi)一(yi)個關(guan)系到電(dian)氣(qi)設備(bei)產品(pin)安全性(xing)的重(zhong)要問題(ti)，歷來受到來自各方(fang)面的重(zhong)視(shi)。絕緣(yuan)配(pei)合最早應用在高壓(ya)電(dian)器產品(pin)中(zhong)。我國的電(dian)器產品(pin)中(zhong)，由(you)于(yu)絕緣(yuan)系統而引發的事故占50%-60%，又由(you)于(yu)在低壓(ya)成(cheng)套開(kai)關(guan)設備(bei)和控制(zhi)設備(bei)中(zhong)正(zheng)(zheng)式引用絕緣(yuan)配(pei)合這(zhe)個概(gai)念，只(zhi)是(shi)近(jin)兩年的事情(qing)。所(suo)以，正(zheng)(zheng)確處理、解決好產品(pin)中(zhong)絕緣(yuan)配(pei)合問題(ti)，是(shi)一(yi)個比較重(zhong)要的問題(ti)，應該給予(yu)足夠的重(zhong)視(shi)。
關鍵詞：低壓開關設備 絕(jue)緣(yuan)配合 絕(jue)緣(yuan)材(cai)料(liao)
0 引言
低(di)(di)(di)壓成(cheng)(cheng)套(tao)開關(guan)(guan)設(she)(she)(she)(she)(she)備在低(di)(di)(di)壓供電系統中負責電能(neng)的(de)(de)控制、保護、測量、轉(zhuan)換和分配。由于低(di)(di)(di)壓成(cheng)(cheng)套(tao)開關(guan)(guan)設(she)(she)(she)(she)(she)備深入到生產現場、公(gong)共場所、居民(min)住宅等(deng)地點，可以(yi)說凡是使用電氣設(she)(she)(she)(she)(she)備的(de)(de)地方都應配備低(di)(di)(di)壓設(she)(she)(she)(she)(she)備，我國(guo)電能(neng)的(de)(de)80%左右都是通過低(di)(di)(di)壓成(cheng)(cheng)套(tao)開關(guan)(guan)設(she)(she)(she)(she)(she)備供出，低(di)(di)(di)壓成(cheng)(cheng)套(tao)開關(guan)(guan)設(she)(she)(she)(she)(she)備的(de)(de)發展(zhan)源于材料工業、低(di)(di)(di)壓電器、加工工藝和設(she)(she)(she)(she)(she)備、基(ji)礎設(she)(she)(she)(she)(she)施建設(she)(she)(she)(she)(she)和人民(min)的(de)(de)生活(huo)水(shui)平，所以(yi)低(di)(di)(di)壓成(cheng)(cheng)套(tao)開關(guan)(guan)設(she)(she)(she)(she)(she)備的(de)(de)水(shui)平從(cong)一個(ge)(ge)側(ce)面反映了一個(ge)(ge)國(guo)家的(de)(de)經濟實力(li)與(yu)科學技術、生活(huo)水(shui)平。
1 絕緣配(pei)合的(de)基本(ben)原理
絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)配(pei)(pei)合意指根據設(she)備(bei)的(de)(de)使用條(tiao)件及(ji)(ji)周圍(wei)環境來(lai)選(xuan)擇設(she)備(bei)的(de)(de)電(dian)氣絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)特性，只(zhi)有在設(she)備(bei)的(de)(de)設(she)計基于(yu)其(qi)期望(wang)壽命中所承受的(de)(de)作用強(qiang)度時，才能實現絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)配(pei)(pei)合。絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)配(pei)(pei)合的(de)(de)問題不(bu)僅來(lai)自設(she)備(bei)外部而且還來(lai)自設(she)備(bei)本身，是一個涉及(ji)(ji)各方面因(yin)素，須加以(yi)綜合考慮的(de)(de)問題，其(qi)要點(dian)分為三部分：一是設(she)備(bei)的(de)(de)使用條(tiao)件;二是設(she)備(bei)的(de)(de)使用環境，三是絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)材(cai)料的(de)(de)選(xuan)用。
1.1 設(she)(she)備的(de)使用條(tiao)件(jian) 設(she)(she)備的(de)使用條(tiao)件(jian)主(zhu)要指設(she)(she)備使用的(de)電(dian)壓、電(dian)場、頻(pin)率(lv)。
1.1.1 絕(jue)緣配(pei)合與電(dian)壓的(de)(de)關系。在(zai)考(kao)慮(lv)絕(jue)緣配(pei)合與電(dian)壓的(de)(de)關系中(zhong)，要考(kao)慮(lv)在(zai)系統中(zhong)可能出現的(de)(de)電(dian)壓、設備產生的(de)(de)電(dian)壓，要求的(de)(de)持續電(dian)壓運行等級(ji)，以及人(ren)身安(an)全、事故(gu)的(de)(de)危險性(xing)。
①電壓(ya)與過電壓(ya)的分類(lei)，波形。
a持續(xu)工頻(pin)電壓，有(you)著(zhu)恒定r、m、s的電壓;
b暫時過(guo)電壓(ya)，較長持(chi)續時間的工頻過(guo)電壓(ya);
c瞬態(tai)過電(dian)壓，幾毫秒或更短(duan)的(de)持續(xu)時間的(de)過電(dian)壓，通(tong)常是(shi)高(gao)阻(zu)尼(ni)的(de)振(zhen)蕩或非振(zhen)蕩的(de)。
——緩波(bo)前過電(dian)壓(ya)：一種(zhong)瞬態過電(dian)壓(ya)，通(tong)常是單方向(xiang)的，到達峰值(zhi)的時(shi)(shi)間為20μsTp5000μs之間，波(bo)尾持(chi)續(xu)時(shi)(shi)間T2≤20ms。
——快波(bo)(bo)前過電(dian)壓：一種瞬態過電(dian)壓，通常是(shi)單方向的，到達峰值時(shi)間為0.1μsT120μs，波(bo)(bo)尾持續時(shi)間T2≤300μs。
——陡波前(qian)過電(dian)壓：一(yi)種瞬(shun)態過電(dian)壓，通常是(shi)單方向的，到達(da)峰值的時間(jian)為(wei)Tf≤0.1μs，總持續(xu)時間(jian)3ms，并帶(dai)有疊加(jia)振蕩，振蕩頻(pin)率(lv)地30kHzf100MHz之間(jian)。
d聯合(暫時、緩前波(bo)、快波(bo)前、陡(dou)波(bo)前)過電壓。
根據上述的過(guo)電壓類(lei)型，可描述出標準的電壓波形。
②長期(qi)的(de)交流或直流電(dian)(dian)壓(ya)(ya)與(yu)絕(jue)(jue)緣(yuan)配合(he)的(de)關(guan)系，要(yao)考慮額定(ding)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)、額定(ding)絕(jue)(jue)緣(yuan)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)、實際(ji)工作(zuo)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)。在系統(tong)正常、長期(qi)運行過(guo)程中，主要(yao)要(yao)考慮額定(ding)的(de)絕(jue)(jue)緣(yuan)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)和(he)實際(ji)工作(zuo)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)，而這一(yi)點(dian)除了要(yao)滿(man)足(zu)標(biao)準的(de)要(yao)求外，更(geng)要(yao)注意考慮我(wo)國電(dian)(dian)網(wang)的(de)實際(ji)情況(kuang)。在目前我(wo)國電(dian)(dian)網(wang)質量尚不高(gao)的(de)情況(kuang)下，設(she)計產品時，對絕(jue)(jue)緣(yuan)配合(he)而言(yan)，實際(ji)可能出現(xian)的(de)工作(zuo)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)更(geng)重(zhong)要(yao)。
③瞬態過(guo)電(dian)壓(ya)與絕緣配(pei)合的關(guan)系，這與電(dian)氣系統內被控過(guo)電(dian)壓(ya)的條件有(you)關(guan)。在(zai)系統和設備中(zhong)(zhong)，存(cun)在(zai)多種形式的過(guo)電(dian)壓(ya)，要全面(mian)考慮各(ge)種過(guo)電(dian)壓(ya)的影(ying)響，在(zai)低(di)壓(ya)電(dian)力系統中(zhong)(zhong)，過(guo)電(dian)壓(ya)可(ke)(ke)能(neng)會(hui)受到各(ge)種多變因素的影(ying)響，所(suo)以，系統中(zhong)(zhong)的過(guo)電(dian)壓(ya)的是通過(guo)統計的方法來評定(ding)，反映了(le)一種發生概率(lv)的概念(nian)，并可(ke)(ke)通過(guo)概率(lv)統計的方法來決定(ding)是否需要保護控制。
1.1.2 設(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)的(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)類(lei)別(bie)(bie) 根(gen)據設(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)的(de)(de)(de)使用(yong)(yong)(yong)條件(jian)，要(yao)求的(de)(de)(de)長期持(chi)續電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)運行等級(ji)(ji)，將(jiang)直接(jie)由低(di)壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網供(gong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)的(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)類(lei)別(bie)(bie)分為Ⅳ級(ji)(ji)。過(guo)(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)類(lei)別(bie)(bie)Ⅳ級(ji)(ji)的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)是使用(yong)(yong)(yong)在(zai)配(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)裝置(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源端(duan)的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)，如電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)表和前(qian)級(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流保護設(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)。過(guo)(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)類(lei)別(bie)(bie)Ⅲ級(ji)(ji)的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)是安裝在(zai)配(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)裝置(zhi)中的(de)(de)(de)任務(wu)，以及(ji)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)的(de)(de)(de)使用(yong)(yong)(yong)安全性和適用(yong)(yong)(yong)性必須(xu)符合(he)特(te)殊要(yao)求者，如配(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)裝置(zhi)中的(de)(de)(de)開關電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器。過(guo)(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)類(lei)別(bie)(bie)Ⅱ級(ji)(ji)的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)是由配(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)裝置(zhi)供(gong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)耗(hao)能設(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)，如家用(yong)(yong)(yong)和類(lei)似用(yong)(yong)(yong)途的(de)(de)(de)負載。過(guo)(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)類(lei)別(bie)(bie)Ⅰ級(ji)(ji)的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)是連接(jie)在(zai)將(jiang)瞬態過(guo)(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)限制在(zai)相當低(di)水平的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)，如具(ju)有過(guo)(guo)(guo)壓(ya)(ya)(ya)(ya)保護的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路上。對于(yu)不直接(jie)由低(di)壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網供(gong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)，必須(xu)考慮到系(xi)統設(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)可(ke)能出現的(de)(de)(de)最高電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)及(ji)各種情況的(de)(de)(de)嚴重組合(he)。
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電(dian)場情況(kuang)分為(wei)均勻(yun)電(dian)場與非均勻(yun)電(dian)場，在(zai)低(di)壓成套開關設備中，一(yi)般(ban)認為(wei)是(shi)處在(zai)非均勻(yun)電(dian)場情況(kuang)下，關于頻率問題，目前尚在(zai)考慮中，一(yi)般(ban)認為(wei)低(di)頻對絕緣(yuan)配(pei)合影(ying)響不大(da)，但高頻還是(shi)有影(ying)響的，尤其是(shi)對絕緣(yuan)材料。
1.2 絕緣配合(he)與(yu)環(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)條件的(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)系 設備(bei)(bei)所處(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)宏(hong)觀(guan)環(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)影響(xiang)(xiang)著絕緣配合(he)，從目前實際應用與(yu)標準的(de)(de)(de)(de)(de)要求(qiu)來看，氣(qi)壓的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化只考慮到海拔高度引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)壓的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化，日(ri)常的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)壓變(bian)化已經忽略(lve)，溫(wen)度與(yu)濕度的(de)(de)(de)(de)(de)因素也已忽略(lve)，但(dan)如果有更精確的(de)(de)(de)(de)(de)要求(qiu)時，這些因素也還是應予(yu)以考慮。從微觀(guan)環(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)上講(jiang)，宏(hong)觀(guan)環(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)決定了(le)微觀(guan)環(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)，但(dan)微觀(guan)環(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)有可(ke)能會好于或壞于宏(hong)觀(guan)環(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)設備(bei)(bei)，外(wai)殼(ke)不同的(de)(de)(de)(de)(de)防護等級(ji)、加熱、通(tong)風、灰(hui)塵都有可(ke)能影響(xiang)(xiang)微觀(guan)環(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)，微觀(guan)環(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)在相(xiang)關(guan)標準有明(ming)確規定，這就為產品的(de)(de)(de)(de)(de)設計(ji)提(ti)供了(le)依據。
1.3 絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)配(pei)合與絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)材(cai)(cai)(cai)料 絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)(de)問題相當(dang)復雜，它不同于氣體(ti)，是一種(zhong)(zhong)一旦(dan)遭(zao)到破壞便不可(ke)恢復的(de)(de)(de)絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)介質，即(ji)使(shi)偶然發生的(de)(de)(de)過電壓事件也(ye)有(you)可(ke)能造成永久損壞，絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)材(cai)(cai)(cai)料在(zai)長(chang)期(qi)的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)中，會遇(yu)到各(ge)種(zhong)(zhong)各(ge)樣(yang)情況(kuang)，如放電事故等(deng)，而絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)材(cai)(cai)(cai)料本身由于長(chang)期(qi)積累的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)因(yin)(yin)素，如熱應(ying)力、溫(wen)度，機(ji)械沖(chong)擊等(deng)應(ying)力，又會加(jia)速它的(de)(de)(de)老化過程。對于絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)材(cai)(cai)(cai)料來(lai)講，由于品種(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)多(duo)樣(yang)性，其(qi)(qi)衡量(liang)絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)(de)特(te)性指標(biao)雖(sui)多(duo)，但(dan)不統一。這就(jiu)為絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)(de)選擇和(he)使(shi)用(yong)帶來(lai)一定難度，這也(ye)就(jiu)是目前(qian)從(cong)國(guo)際上對絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)(de)其(qi)(qi)它特(te)性，如熱應(ying)力、機(ji)械特(te)性、局部放電等(deng)指標(biao)暫不予(yu)以考(kao)慮(lv)的(de)(de)(de)原(yuan)因(yin)(yin)。
2 絕緣配合的驗證
目(mu)前驗(yan)證絕緣配合(he)的優選方法是(shi)使用沖擊介(jie)電試驗(yan)來(lai)進(jin)行，對于(yu)不同(tong)設備可選定(ding)不同(tong)額定(ding)沖擊電壓值。
2.1 用額(e)定(ding)沖擊電壓試驗驗證設(she)備的(de)(de)絕緣配合 額(e)定(ding)沖擊電壓的(de)(de)為1.2/50μs的(de)(de)波形(xing)。
用(yong)此波形來模(mo)擬(ni)瞬(shun)態過電(dian)壓(ya)(ya)、大氣(qi)過電(dian)壓(ya)(ya)，同時也(ye)(ye)包括(kuo)低(di)(di)壓(ya)(ya)設備(bei)的(de)接(jie)通分斷所產生(sheng)的(de)過電(dian)壓(ya)(ya)，沖(chong)擊(ji)試驗(yan)電(dian)源脈沖(chong)波形發(fa)生(sheng)器(qi)其輸(shu)出(chu)阻抗一(yi)般應(ying)大于500Ω，額定沖(chong)擊(ji)電(dian)壓(ya)(ya)值的(de)確定，應(ying)根(gen)據設備(bei)的(de)使(shi)用(yong)場(chang)合，過電(dian)壓(ya)(ya)類別和設備(bei)的(de)長期(qi)使(shi)用(yong)電(dian)壓(ya)(ya)來決(jue)定，并應(ying)根(gen)據相(xiang)應(ying)的(de)海(hai)拔高度進行(xing)修正。目(mu)前低(di)(di)壓(ya)(ya)成套(tao)開(kai)關設備(bei)對某些試驗(yan)條件。如濕度、溫(wen)度沒有作出(chu)明確的(de)規(gui)定，但也(ye)(ye)應(ying)該在(zai)成套(tao)開(kai)關設備(bei)標準適(shi)用(yong)范(fan)圍內，如設備(bei)的(de)使(shi)用(yong)環境超出(chu)了成套(tao)開(kai)關設備(bei)的(de)適(shi)用(yong)范(fan)圍，則必須予以(yi)考慮(lv)修正。氣(qi)壓(ya)(ya)與溫(wen)度的(de)修正關系如下式：
K=P/101.3×293(ΔT+293)
K——氣(qi)壓與(yu)溫度的修正(zheng)參數(shu)
ΔT——實際(試驗室(shi))溫(wen)度與T=20℃的溫(wen)差K
P——實(shi)際氣壓kPa
2.2 替代(dai)(dai)沖(chong)擊(ji)(ji)電(dian)壓(ya)的(de)(de)介(jie)電(dian)試(shi)(shi)驗(yan) 對(dui)于(yu)低壓(ya)成套開關設備(bei)可以用(yong)交流或(huo)直流試(shi)(shi)驗(yan)來(lai)替代(dai)(dai)沖(chong)擊(ji)(ji)電(dian)壓(ya)試(shi)(shi)驗(yan)，但是這類試(shi)(shi)驗(yan)方法比沖(chong)擊(ji)(ji)電(dian)壓(ya)試(shi)(shi)驗(yan)要嚴酷，應征得制造廠的(de)(de)同意。
交(jiao)流(liu)試驗，在(zai)交(jiao)流(liu)情況下，持續(xu)時間為3個周波。
直流試(shi)驗，每相(xiang)(正、負極)各(ge)施加電壓(ya)三次，每次持續時間為10ms。
就目(mu)前(qian)我國的實際情況而言，在高、低壓電器產(chan)品中(zhong)，設(she)備的絕緣配合仍是(shi)一(yi)個(ge)較(jiao)大的問(wen)題，又由于(yu)在低壓成套開關設(she)備和控制設(she)備中(zhong)正式引(yin)用絕緣配合這個(ge)概(gai)念(nian)，只是(shi)近兩年的事情。所以，正確(que)處(chu)理、解決(jue)好(hao)產(chan)品中(zhong)絕緣配合問(wen)題，是(shi)一(yi)個(ge)比較(jiao)重要的問(wen)題。
參考文獻：
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