Kisfeszültségű kapcsolóberendezések szigetelési koordinációja

Absztrakt: 1987-ben a Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC) 17D műszaki albizottsága elkészítette az „Iec439 1. mellékletének szigetelési koordinációjának követelményei” című műszaki dokumentumot, amely hivatalosan bevezette a szigeteléskoordinációt a kisfeszültségű kapcsoló- és vezérlésbe. felszerelés.Kína jelenlegi helyzetében a nagy- és kisfeszültségű elektromos termékekben továbbra is nagy probléma a berendezések szigetelési koordinációja.A kisfeszültségű kapcsoló- és vezérlőberendezések szigeteléskoordinációs koncepciójának hivatalos bevezetése miatt ez már csak közel két év kérdése.Ezért fontosabb probléma a termékben lévő szigetelési koordinációs probléma kezelése és megoldása.

Kulcsszavak: Szigetelő és szigetelőanyagok kisfeszültségű kapcsolóberendezésekhez
A szigetelés koordinációja fontos kérdés az elektromos berendezések termékeinek biztonsága szempontjából, és mindig is minden szempontból figyelmet fordítottak rá.A szigeteléskoordinációt először nagyfeszültségű elektromos termékekben alkalmazták.1987-ben a Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC) 17D műszaki albizottsága elkészítette az „Iec439 1. mellékletének szigetelési koordinációjának követelményei” című műszaki dokumentumot, amely hivatalosan bevezette a szigetelés-koordinációt a kisfeszültségű kapcsoló- és vezérlőberendezésekbe.Hazánk jelenlegi helyzetét tekintve a berendezések szigetelési koordinációja továbbra is nagy probléma a nagy- és kisfeszültségű elektromos termékekben.A statisztikák azt mutatják, hogy a szigetelőrendszer okozta balesetek az elektromos termékek 50-60%-át teszik ki Kínában.Ráadásul mindössze két éve, hogy a szigetelés-koordináció fogalmát hivatalosan idézik a kisfeszültségű kapcsoló- és vezérlőberendezésekben.Ezért fontosabb probléma a termékben lévő szigetelési koordinációs probléma kezelése és megoldása.

2. A szigetelési koordináció alapelve
A szigetelési koordináció azt jelenti, hogy a berendezés elektromos szigetelési jellemzőit az üzemi feltételeknek és a berendezés környezetének megfelelően választják ki.A szigetelési koordináció csak akkor valósítható meg, ha a berendezés tervezése a várható élettartama alatt viselt funkció erősségén alapul.A szigetelés koordinációjának problémája nem csak a berendezés külső oldalából fakad, hanem magából a berendezésből is.Ez egy minden szempontot magában foglaló probléma, amelyet átfogóan kell megvizsgálni.A főbb pontok három részre oszlanak: először is a berendezés használati feltételei;A második a berendezések használati környezete, a harmadik pedig a szigetelőanyagok kiválasztása.

(1) Felszerelési feltételek
A berendezések használati feltételei elsősorban a berendezés által használt feszültségre, elektromos mezőre és frekvenciára vonatkoznak.
1. A szigetelés koordinációja és a feszültség kapcsolata.A szigetelési koordináció és a feszültség kapcsolatának mérlegelésekor figyelembe kell venni a rendszerben előforduló feszültséget, a berendezés által generált feszültséget, a szükséges folyamatos feszültségszintet, valamint a személyi biztonság és balesetveszélyt.

1. Feszültség és túlfeszültség osztályozása, hullámforma.
a) Folyamatos teljesítményfrekvenciás feszültség, állandó R, m, s feszültség mellett
b) Ideiglenes túlfeszültség, teljesítményfrekvenciás túlfeszültség hosszú ideig
c) Tranziens túlfeszültség, néhány milliszekundum vagy annál rövidebb túlfeszültség, általában nagy csillapítású oszcilláció vagy rezgésmentesség.
——Általában egyirányú tranziens túlfeszültség, amely eléri a 20 μs csúcsértéket
——Gyorshullámú előtúlfeszültség: tranziens túlfeszültség, általában egy irányban, amely eléri a 0,1 μs csúcsértéket
—— Meredek hullámfront túlfeszültség: Tranziens túlfeszültség, általában egy irányban, amely TF ≤ 0,1 μs-nál éri el a csúcsértéket.A teljes időtartam kevesebb, mint 3 MS, és szuperpozíciós oszcilláció van, és az oszcilláció frekvenciája 30 kHz < f < 100 MHz között van.
d) Kombinált (ideiglenes, lassú előre, gyors, meredek) túlfeszültség.

A fenti túlfeszültség típus szerint leírható a szabványos feszültség hullámalakja.
2. A hosszú távú AC vagy DC feszültség és a szigetelés koordinációja közötti kapcsolatot névleges feszültségnek, névleges szigetelési feszültségnek és tényleges üzemi feszültségnek kell tekinteni.A rendszer normál és hosszú távú működése során figyelembe kell venni a névleges szigetelési feszültséget és a tényleges üzemi feszültséget.A szabvány követelményeinek teljesítése mellett nagyobb figyelmet kell fordítanunk Kína villamosenergia-hálózatának aktuális helyzetére.A jelenlegi helyzetben, hogy Kínában nem magas az elektromos hálózat minősége, a termékek tervezésénél a tényleges lehetséges üzemi feszültség fontosabb a szigetelés koordinációja szempontjából.
A tranziens túlfeszültség és a szigetelés koordinációja közötti kapcsolat az elektromos rendszer szabályozott túlfeszültségének állapotával függ össze.A rendszerben és a berendezésekben a túlfeszültségnek számos formája van.A túlfeszültség hatását átfogóan kell mérlegelni.Alacsony feszültségű villamosenergia-rendszerben a túlfeszültséget különféle változó tényezők befolyásolhatják.Ezért a rendszer túlfeszültségét statisztikai módszerrel értékelik, tükrözve az előfordulási valószínűség fogalmát, és a valószínűségi statisztika módszerével meghatározható, hogy szükség van-e védelmi szabályozásra.

2. A berendezés túlfeszültség-kategóriája
A berendezési feltételeknek megfelelően a szükséges hosszú távú folyamatos feszültségszintet közvetlenül IV osztályba osztja a kisfeszültségű hálózat tápegységeinek túlfeszültség kategóriája.A IV. túlfeszültség kategóriájú berendezés az elosztó berendezés tápellátási végénél használt berendezés, mint az előző fokozat ampermérő és áramvédő berendezése.A III. túlfeszültség osztályú berendezések az elosztóberendezésbe való beépítés feladata, a berendezések biztonságának és alkalmazhatóságának meg kell felelnie a speciális követelményeknek, mint például az elosztóberendezésben lévő kapcsolóberendezés.A II. túlfeszültség osztályú berendezés az elosztó berendezéssel meghajtott energiafogyasztó berendezés, mint például az otthoni és hasonló célú terhelés.Az I. túlfeszültség osztályú berendezés olyan berendezéshez csatlakozik, amely a tranziens túlfeszültséget nagyon alacsony szintre korlátozza, mint például az elektronikus áramkör túlfeszültség-védelemmel.A nem közvetlenül kisfeszültségű hálózatról táplált berendezések esetében figyelembe kell venni a maximális feszültséget és a rendszerberendezésekben előforduló különféle helyzetek súlyos kombinációját.
Ha a berendezésnek magasabb szintű túlfeszültség kategória esetén kell működnie, és maga a berendezés nem rendelkezik elegendő megengedett túlfeszültség-kategóriával, akkor a helyszínen intézkedni kell a túlfeszültség csökkentéséről, és az alábbi módszerek alkalmazhatók.
a) Túlfeszültség elleni védőberendezés
b) Szigetelt tekercsű transzformátorok
c) Többágú áramkörű elosztórendszer elosztott átviteli hullámmal, amely feszültségenergián halad át
d) Túlfeszültségi energiát elnyelni képes kapacitás
e) Túlfeszültség-energia felvételére alkalmas csillapító berendezés

3. Elektromos tér és frekvencia
Az elektromos mező egyenletes elektromos mezőre és nem egyenletes elektromos mezőre oszlik.A kisfeszültségű kapcsolóberendezésekben általában nem egyenletes elektromos tér esetén tekintik.A frekvenciaprobléma még mindig mérlegelés alatt áll.Általában az alacsony frekvencia kevés hatással van a szigetelés koordinációjára, de a magas frekvencia továbbra is hatással van, különösen a szigetelőanyagokra.
(2) A szigetelés koordinációja és a környezeti feltételek kapcsolata
A makrokörnyezet, ahol a berendezés található, befolyásolja a szigetelés koordinációját.A jelenlegi gyakorlati alkalmazás és szabványok követelményei közül a légnyomás változás csak a magasság okozta légnyomás változást veszi figyelembe.Figyelmen kívül hagyták a napi légnyomás változást, és figyelmen kívül hagyták a hőmérséklet és a páratartalom tényezőit is.Ha azonban pontosabb követelmények vannak, ezeket a tényezőket figyelembe kell venni.A mikrokörnyezetből a makrokörnyezet határozza meg a mikrokörnyezetet, de a mikrokörnyezet lehet jobb vagy rosszabb, mint a makrokörnyezet berendezése.A héj különböző védelmi szintjei, fűtése, szellőzése és a por befolyásolhatja a mikrokörnyezetet.A mikrokörnyezetre vonatkozó szabványok egyértelmű rendelkezéseket tartalmaznak.Lásd az 1. táblázatot, amely a termék tervezésének alapját adja.
(3) Szigeteléskoordináció és szigetelőanyagok
A szigetelőanyag problémája meglehetősen összetett, különbözik a gáztól, ez egy szigetelő közeg, amelyet sérülés után nem lehet visszanyerni.Még a véletlen túlfeszültség is maradandó károsodást okozhat.Hosszú távú használat során a szigetelőanyagok különféle helyzetekkel szembesülnek, mint például kisülési balesetek stb., és maga a szigetelőanyag különböző, hosszú ideig felhalmozódott tényezőknek köszönhető, mint például a hőterhelés. A hőmérséklet, a mechanikai hatások és egyéb feszültségek felgyorsulnak. az öregedési folyamat.A szigetelőanyagok esetében a fajták sokfélesége miatt a szigetelőanyagok jellemzői nem egységesek, bár számos mutató létezik.Ez némi nehézséget okoz a szigetelőanyagok kiválasztásában és használatában, ezért jelenleg nem veszik figyelembe a szigetelőanyagok egyéb jellemzőit, mint a hőterhelés, mechanikai tulajdonságok, részleges kisülés stb.A fenti feszültségek szigetelőanyagokra gyakorolt ​​hatását az IEC publikációi tárgyalták, amelyek a gyakorlati alkalmazásban minőségi szerepet játszhatnak, de mennyiségi útmutatást még nem lehet adni.Jelenleg számos kisfeszültségű elektromos terméket használnak a szigetelőanyagok mennyiségi mutatójaként, amelyeket a három csoportra és négy típusra osztható szivárgásjel-index CTI-értékével és a szivárgásjel-ellenállási PTI-vel hasonlítanak össze.A szivárgási jel indexet a vízzel szennyezett folyadéknak a szigetelőanyag felületére történő csepegtetésével szivárgási nyomok kialakítására használják.Meg van adva a mennyiségi összehasonlítás.
Ezt a bizonyos mennyiségi indexet alkalmazták a termék tervezésénél.

3. Szigetelés koordináció ellenőrzése
Jelenleg az optimális módszer a szigetelés koordinációjának ellenőrzésére az impulzus-dielektromos teszt, és a különböző berendezésekhez különböző névleges impulzusfeszültségek választhatók.
1. Ellenőrizze a berendezés szigetelési koordinációját névleges impulzusfeszültség teszttel
A névleges impulzusfeszültség 1,2/50-e μ S hullámforma.
Az impulzusellenőrző tápegység impulzusgenerátorának kimeneti impedanciája általában 500 Ω-nál nagyobb legyen, A névleges impulzusfeszültség értéket a használati helyzetnek, a túlfeszültség kategóriának és a berendezés hosszú távú használati feszültségének megfelelően kell meghatározni, és ennek megfelelően korrigálni kell. a megfelelő magasságra.Jelenleg bizonyos vizsgálati feltételeket alkalmaznak a kisfeszültségű kapcsolóberendezésekre.Ha nincs egyértelmű előírás a páratartalomra és a hőmérsékletre, akkor annak is a komplett kapcsolóberendezésekre vonatkozó szabvány hatálya alá kell tartoznia.Ha a berendezés használati környezete túlmutat a kapcsolókészülék-készlet hatályán, akkor azt korrigáltnak kell tekinteni.A légnyomás és a hőmérséklet közötti korrekciós összefüggés a következő:
K=P/101,3 × 293(ΔT＋293)
K – a légnyomás és hőmérséklet korrekciós paraméterei
Δ T – K hőmérsékletkülönbség a tényleges (laboratóriumi) hőmérséklet és a T = 20 ℃ között
P – tényleges nyomás kPa
2. Alternatív impulzusfeszültség dielektromos vizsgálata
Kisfeszültségű kapcsolóberendezéseknél az impulzusfeszültség-teszt helyett AC vagy DC vizsgálat is használható, de ez a fajta vizsgálati módszer súlyosabb, mint az impulzusfeszültség-teszt, és a gyártónak meg kell állapodnia.
A kísérlet időtartama kommunikáció esetén 3 ciklus.
Egyenáramú teszt, minden fázis (pozitív és negatív) háromszor kapcsolt feszültséget, mindegyik időtartam 10 ms.
1. Tipikus túlfeszültség meghatározása.
2. Koordinálja az ellenállási feszültség meghatározásával.
3. A névleges szigetelési szint meghatározása.
4. A szigetelés összehangolásának általános eljárása.