Sažetak: Godine 1987. tehnički dokument pod naslovom "Zahtjevi za koordinaciju izolacije u Dodatku 1 k iec439" izradio je podtehnički odbor Međunarodne elektrotehničke komisije (IEC) 17D, koji je formalno uveo koordinaciju izolacije u niskonaponsku sklopnu opremu i upravljanje oprema.U trenutnoj situaciji u Kini, u električnim proizvodima visokog i niskog napona, koordinacija izolacije opreme još uvijek je veliki problem.Zbog formalnog uvođenja koncepta koordinacije izolacije u niskonaponskoj rasklopnoj i upravljačkoj opremi, to je samo pitanje gotovo dvije godine.Stoga je važniji problem riješiti i riješiti problem koordinacije izolacije u proizvodu.
Ključne riječi: Izolacija i izolacijski materijali za niskonaponska rasklopna postrojenja
Koordinacija izolacije važno je pitanje vezano za sigurnost proizvoda električne opreme i uvijek mu se pridavala pozornost sa svih aspekata.Koordinacija izolacije prvi put je korištena u visokonaponskim električnim proizvodima.Godine 1987. tehnički dokument pod naslovom "Zahtjevi za koordinaciju izolacije u Dodatku 1 k iec439" sastavio je podtehnički odbor Međunarodne elektrotehničke komisije (IEC) 17D, koji je službeno uveo koordinaciju izolacije u niskonaponsku sklopnu opremu i upravljačku opremu.Što se tiče stvarne situacije u našoj zemlji, koordinacija izolacije opreme još uvijek je veliki problem u električnim proizvodima visokog i niskog napona.Statistike pokazuju da nezgode uzrokovane izolacijskim sustavom čine 50% – 60% električnih proizvoda u Kini.Štoviše, prošle su samo dvije godine otkako je koncept koordinacije izolacije formalno citiran u niskonaponskoj rasklopnoj i upravljačkoj opremi.Stoga je važniji problem riješiti i riješiti problem koordinacije izolacije u proizvodu.
2. Osnovni princip koordinacije izolacije
Koordinacija izolacije znači da se karakteristike električne izolacije opreme odabiru prema uvjetima rada i okolini opreme.Samo kada se dizajn opreme temelji na snazi funkcije koju nosi tijekom svog očekivanog životnog vijeka, može se ostvariti koordinacija izolacije.Problem koordinacije izolacije ne dolazi samo izvana nego i od same opreme.To je problem sa svih aspekata, koji treba sagledati sveobuhvatno.Glavne točke podijeljene su u tri dijela: prvo, uvjeti uporabe opreme;Drugo je okruženje uporabe opreme, a treće izbor izolacijskih materijala.
(1) Uvjeti opreme
Uvjeti uporabe opreme uglavnom se odnose na napon, električno polje i frekvenciju koju koristi oprema.
1. Odnos između koordinacije izolacije i napona.Pri razmatranju odnosa između koordinacije izolacije i napona, treba uzeti u obzir napon koji se može pojaviti u sustavu, napon koji stvara oprema, potrebnu kontinuiranu radnu razinu napona i opasnost po osobnu sigurnost i nesreću.
1. Klasifikacija napona i prenapona, valni oblik.
a) Kontinuirani napon električne frekvencije, s konstantnim naponom R, m, s
b) Privremeni prenapon, dugotrajni prenapon električne frekvencije
c) Prijelazni prenapon, prenapon nekoliko milisekundi ili manje, obično visoko prigušeno osciliranje ili neosciliranje.
——Prolazni prenapon, obično jednosmjeran, koji doseže vršnu vrijednost od 20 μs
——Prenapon brzog vala: prolazni prenapon, obično u jednom smjeru, koji doseže vršnu vrijednost od 0,1 μs
——Prenapon na fronti strmog vala: prolazni prenapon, obično u jednom smjeru, koji doseže vršnu vrijednost pri TF ≤ 0,1 μs.Ukupno trajanje je manje od 3MS, i postoji superpozicijska oscilacija, a frekvencija oscilacije je između 30kHz < f < 100MHz.
d) Kombinirani (privremeni, sporo naprijed, brz, strm) prenapon.
Prema gornjem tipu prenapona može se opisati standardni valni oblik napona.
2. Odnos između dugoročnog izmjeničnog ili istosmjernog napona i koordinacije izolacije smatrat će se nazivnim naponom, nazivnim izolacijskim naponom i stvarnim radnim naponom.U normalnom i dugotrajnom radu sustava treba uzeti u obzir nazivni izolacijski napon i stvarni radni napon.Osim ispunjavanja zahtjeva standarda, trebali bismo obratiti više pozornosti na stvarnu situaciju kineske električne mreže.U trenutnoj situaciji da kvaliteta električne mreže u Kini nije visoka, pri projektiranju proizvoda stvarni mogući radni napon važniji je za koordinaciju izolacije.
Odnos između prijelaznog prenapona i koordinacije izolacije povezan je sa stanjem kontroliranog prenapona u električnom sustavu.U sustavu i opremi postoje mnogi oblici prenapona.Utjecaj prenapona treba razmotriti sveobuhvatno.U niskonaponskom elektroenergetskom sustavu na prenapon mogu utjecati različiti promjenjivi čimbenici.Stoga se prenapon u sustavu procjenjuje statističkom metodom, odražavajući koncept vjerojatnosti pojavljivanja, a metodom statistike vjerojatnosti može se odrediti je li potrebna kontrola zaštite.
2. Prenaponska kategorija opreme
Prema uvjetima opreme, potrebna dugotrajna kontinuirana razina napona će se izravno podijeliti u IV razred prema prenaponskoj kategoriji opreme za napajanje niskonaponske mreže.Oprema prenaponske kategorije IV je oprema koja se koristi na strani napajanja distribucijskog uređaja, kao što su ampermetar i strujna zaštitna oprema prethodnog stupnja.Oprema III klase prenapona je zadaća ugradnje u razvodni uređaj, a sigurnost i primjenjivost opreme mora zadovoljiti posebne zahtjeve, kao što je rasklopni uređaj u razvodnom uređaju.Oprema prenaponske klase II je oprema koja troši energiju i napaja se iz distribucijskog uređaja, kao što je trošilo za kućnu uporabu i slične namjene.Oprema prenaponske klase I povezana je s opremom koja ograničava prijelazni prenapon na vrlo nisku razinu, kao što je elektronički sklop s prenaponskom zaštitom.Za opremu koja se ne napaja izravno niskonaponskom mrežom, mora se uzeti u obzir maksimalni napon i ozbiljna kombinacija različitih situacija koje se mogu dogoditi u opremi sustava.
Kada oprema radi u situaciji prenaponske kategorije više razine, a sama oprema nema dovoljnu dopuštenu prenaponsku kategoriju, moraju se poduzeti mjere za smanjenje prenapona na mjestu, a mogu se usvojiti sljedeće metode.
a) Uređaj za zaštitu od prenapona
b) Transformatori s izoliranim namotom
c) Distribucijski sustav s više grana s distribuiranim prijenosnim valom koji prolazi kroz naponsku energiju
d) Kapacitivnost koja može apsorbirati energiju prenapona
e) Uređaj za prigušivanje koji može apsorbirati energiju prenapona
3. Električno polje i frekvencija
Električno polje se dijeli na jednoliko električno polje i nejednoliko električno polje.U niskonaponskim rasklopnim uređajima općenito se smatra da je u slučaju nejednolikog električnog polja.Problem frekvencije još uvijek se razmatra.Općenito, niska frekvencija ima mali utjecaj na koordinaciju izolacije, ali visoka frekvencija još uvijek ima utjecaja, posebno na izolacijske materijale.
(2) Odnos između koordinacije izolacije i uvjeta okoline
Makro okruženje u kojem se oprema nalazi utječe na koordinaciju izolacije.Iz zahtjeva trenutne praktične primjene i standarda, promjena tlaka zraka uzima u obzir samo promjenu tlaka zraka uzrokovanu nadmorskom visinom.Zanemarena je dnevna promjena tlaka zraka, a zanemareni su i faktori temperature i vlage.Međutim, ako postoje točniji zahtjevi, te čimbenike treba uzeti u obzir.Iz mikro okruženja, makro okruženje određuje mikro okruženje, ali mikro okruženje može biti bolje ili lošije od opreme makro okruženja.Različite razine zaštite, grijanje, ventilacija i prašina školjke mogu utjecati na mikrookruženje.Mikrookruženje ima jasne odredbe u relevantnim standardima.Pogledajte tablicu 1, koja pruža osnovu za dizajn proizvoda.
(3) Koordinacija izolacije i izolacijski materijali
Problem izolacijskog materijala je prilično složen, on se razlikuje od plina, to je izolacijski medij koji se ne može obnoviti nakon što je oštećen.Čak i slučajni događaj prenapona može uzrokovati trajnu štetu.U dugotrajnoj uporabi, izolacijski materijali će se susresti s različitim situacijama, kao što su nesreće s pražnjenjem, itd., a sam izolacijski materijal je zbog različitih čimbenika akumuliranih dugo vremena, kao što su toplinsko naprezanje, temperatura, mehanički udar i druga naprezanja će se ubrzati proces starenja.Za izolacijske materijale, zbog raznolikosti sorti, karakteristike izolacijskih materijala nisu ujednačene, iako postoje mnogi pokazatelji.To donosi određene poteškoće pri izboru i uporabi izolacijskih materijala, što je razlog zašto se druge karakteristike izolacijskih materijala, kao što su toplinsko naprezanje, mehanička svojstva, djelomično pražnjenje itd., trenutno ne razmatraju.O utjecaju gore navedenog naprezanja na izolacijske materijale raspravljalo se u publikacijama IEC-a, što može igrati kvalitativnu ulogu u praktičnoj primjeni, ali još nije moguće dati kvantitativne smjernice.Trenutačno postoji mnogo niskonaponskih električnih proizvoda koji se koriste kao kvantitativni pokazatelji za izolacijske materijale, koji se uspoređuju s CTI vrijednošću indeksa mjesta curenja, koji se može podijeliti u tri skupine i četiri vrste, i otpornosti na indeks znaka curenja PTI.Indeks traga curenja koristi se za formiranje traga curenja ispuštanjem tekućine onečišćene vodom na površinu izolacijskog materijala.Daje se kvantitativna usporedba.
Ovaj određeni indeks količine primijenjen je na dizajn proizvoda.
3. Provjera usklađenosti izolacije
Trenutačno je optimalna metoda za provjeru koordinacije izolacije korištenje impulsnog dielektričnog ispitivanja, a različite nazivne vrijednosti impulsnog napona mogu se odabrati za različitu opremu.
1. Provjerite koordinaciju izolacije opreme ispitivanjem nazivnog impulsnog napona
1,2/50 nazivnog impulsnog napona μ S valni oblik.
Izlazna impedancija generatora impulsa napajanja za ispitivanje impulsa općenito bi trebala biti veća od 500 Ω， Vrijednost nazivnog impulsnog napona odredit će se prema situaciji uporabe, kategoriji prenapona i naponu dugotrajne uporabe opreme, te će se korigirati prema na odgovarajuću nadmorsku visinu.Trenutačno se neki uvjeti ispitivanja primjenjuju na niskonaponska sklopna postrojenja.Ako ne postoji jasna odredba o vlažnosti i temperaturi, to bi također trebalo biti unutar opsega primjene standarda za kompletnu razvodnu opremu.Ako je okruženje uporabe opreme izvan primjenjivog opsega sklopnog uređaja, mora se smatrati ispravljenim.Korekcijski odnos između tlaka zraka i temperature je sljedeći:
K=P/101,3 × 293 (Δ T＋293)
K – korekcijski parametri tlaka i temperature zraka
Δ T – temperaturna razlika K između stvarne (laboratorijske) temperature i T = 20 ℃
P – stvarni tlak kPa
2. Dielektrično ispitivanje alternativnog impulsnog napona
Za niskonaponske rasklopne uređaje, AC ili DC test se mogu koristiti umjesto testa impulsnog napona, ali ova vrsta metode ispitivanja je stroža od testa impulsnog napona, i treba biti dogovorena s proizvođačem.
Trajanje eksperimenta je 3 ciklusa u slučaju komunikacije.
Ispitivanje istosmjernom strujom, svaka faza (pozitivna i negativna) primijenjena je naponom tri puta, svako vrijeme trajanja je 10 ms.
1. Određivanje tipičnog prenapona.
2. Uskladite s određivanjem podnosivog napona.
3. Određivanje nazivne razine izolacije.
4. Opći postupak za koordinaciju izolacije.
Vrijeme objave: 20. veljače 2023