Resumo: Em 1987, o documento técnico intitulado “Requisitos para coordenação de isolação no Suplemento 1 a IEC439″ foi elaborado pelo sub Comitê Técnico da Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) 17D, que introduziu formalmente a coordenação de isolação em aparelhagem de baixa tensão e controle equipamento.Na situação atual da China, nos produtos elétricos de alta e baixa tensão, a coordenação do isolamento dos equipamentos ainda é um grande problema.Devido à introdução formal do conceito de coordenação de isolamento em aparelhagem de baixa tensão e equipamentos de controle, é apenas uma questão de quase dois anos.Portanto, é um problema mais importante lidar e resolver o problema de coordenação de isolamento no produto.
Palavras-chave: Isolantes e materiais isolantes para aparelhagem de baixa tensão
A coordenação do isolamento é uma questão importante relacionada à segurança dos produtos de equipamentos elétricos e sempre recebeu atenção em todos os aspectos.A coordenação de isolamento foi usada pela primeira vez em produtos elétricos de alta tensão.Em 1987, o documento técnico intitulado “Requisitos para coordenação de isolação no Suplemento 1 a IEC439″ foi elaborado pelo SubComitê Técnico da Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) 17D, que introduziu formalmente a coordenação de isolação em aparelhagem de baixa tensão e equipamentos de controle.No que diz respeito à situação atual do nosso país, a coordenação do isolamento dos equipamentos ainda é um grande problema em produtos elétricos de alta e baixa tensão.As estatísticas mostram que o acidente causado pelo sistema de isolamento é responsável por 50% a 60% dos produtos elétricos na China.Além disso, faz apenas dois anos que o conceito de coordenação de isolação é formalmente citado em aparelhagem de baixa tensão e equipamentos de controle.Portanto, é um problema mais importante lidar e resolver o problema de coordenação de isolamento no produto.
2. Princípio básico de coordenação de isolamento
A coordenação de isolamento significa que as características de isolamento elétrico do equipamento são selecionadas de acordo com as condições de serviço e o ambiente ao redor do equipamento.Somente quando o projeto do equipamento é baseado na resistência da função que ele suporta em sua vida útil esperada, a coordenação do isolamento pode ser realizada.O problema de coordenação do isolamento não vem apenas de fora do equipamento, mas também do próprio equipamento.É um problema que envolve todos os aspectos, que devem ser considerados de forma abrangente.Os pontos principais estão divididos em três partes: primeiro, as condições de uso do equipamento;O segundo é o ambiente de uso do equipamento e o terceiro é a seleção de materiais de isolamento.
(1) Condições do equipamento
As condições de uso dos equipamentos referem-se principalmente à tensão, campo elétrico e frequência utilizados pelos equipamentos.
1. Relação entre coordenação de isolação e tensão.Ao considerar a relação entre a coordenação do isolamento e a tensão, deve-se considerar a tensão que pode ocorrer no sistema, a tensão gerada pelo equipamento, o nível de operação de tensão contínua necessário e o perigo de segurança pessoal e acidente.
1. Classificação de tensão e sobretensão, forma de onda.
a) Tensão de frequência de energia contínua, com tensão R, m, s constante
b) Sobretensão temporária, sobretensão de frequência de energia por um longo período de tempo
c) Sobretensão transitória, sobretensão por alguns milissegundos ou menos, geralmente alta oscilação de amortecimento ou não oscilação.
——Uma sobretensão transitória, geralmente unidirecional, atingindo um valor de pico de 20 μs
—— Pré-sobretensão de onda rápida: Uma sobretensão transitória, geralmente em uma direção, atingindo um valor de pico de 0,1 μ s
—— Sobretensão de frente de onda íngreme: Uma sobretensão transitória, geralmente em uma direção, atingindo o valor de pico em TF ≤ 0,1 μ s.A duração total é inferior a 3MS, e há oscilação de superposição, e a frequência de oscilação está entre 30kHz < f < 100MHz.
d) Sobretensão combinada (temporária, lenta, rápida, íngreme).
De acordo com o tipo de sobretensão acima, a forma de onda de tensão padrão pode ser descrita.
2. A relação entre tensão CA ou CC de longo prazo e coordenação de isolamento deve ser considerada como tensão nominal, tensão nominal de isolamento e tensão real de trabalho.Na operação normal e de longo prazo do sistema, a tensão de isolamento nominal e a tensão de trabalho real devem ser consideradas.Além de atender aos requisitos do padrão, devemos prestar mais atenção à situação real da rede elétrica da China.Na situação atual em que a qualidade da rede elétrica não é alta na China, ao projetar produtos, a tensão de trabalho real possível é mais importante para a coordenação do isolamento.
A relação entre sobretensão transitória e coordenação da isolação está relacionada com a condição de sobretensão controlada no sistema elétrico.No sistema e equipamentos, existem muitas formas de sobretensão.A influência da sobretensão deve ser considerada de forma abrangente.No sistema de energia de baixa tensão, a sobretensão pode ser afetada por vários fatores variáveis.Portanto, a sobretensão no sistema é avaliada pelo método estatístico, refletindo um conceito de probabilidade de ocorrência, e pode ser determinado pelo método das estatísticas de probabilidade se o controle de proteção é necessário.
2. Categoria de equipamento de sobretensão
De acordo com as condições do equipamento, o nível de operação de tensão contínua de longo prazo necessário será diretamente dividido em classe IV pela categoria de sobretensão do equipamento de fornecimento de energia da rede de baixa tensão.O equipamento de categoria de sobretensão IV é o equipamento utilizado na extremidade da fonte de alimentação do dispositivo de distribuição, como amperímetro e equipamentos de proteção de corrente do estágio anterior.O equipamento de sobretensão classe III é a tarefa de instalação no dispositivo de distribuição, e a segurança e aplicabilidade do equipamento devem atender aos requisitos especiais, como o quadro no dispositivo de distribuição.O equipamento de classe de sobretensão II é o equipamento consumidor de energia alimentado por dispositivo de distribuição, como a carga para uso doméstico e fins similares.O equipamento de classe de sobretensão I é conectado ao equipamento que limita a sobretensão transitória a um nível muito baixo, como circuito eletrônico com proteção contra sobretensão.Para equipamentos não alimentados diretamente pela rede de baixa tensão, deve-se levar em consideração a tensão máxima e a combinação grave de várias situações que podem ocorrer nos equipamentos do sistema.
Quando o equipamento for trabalhar na situação de categoria de sobretensão de nível mais alto e o próprio equipamento não tiver categoria de sobretensão permitida suficiente, medidas devem ser tomadas para reduzir a sobretensão no local e os seguintes métodos podem ser adotados.
a) Dispositivo de proteção contra sobretensão
b) Transformadores com enrolamento isolado
c) Um sistema de distribuição de circuito multiramificado com onda de transferência distribuída passando pela energia de tensão
d) Capacitância capaz de absorver energia de sobretensão de surto
e) Dispositivo de amortecimento capaz de absorver energia de sobretensão de surto
3. Campo elétrico e frequência
O campo elétrico é dividido em campo elétrico uniforme e campo elétrico não uniforme.Em aparelhagem de baixa tensão, geralmente é considerado no caso de campo elétrico não uniforme.O problema da frequência ainda está sendo considerado.Geralmente, a baixa frequência tem pouca influência na coordenação do isolamento, mas a alta frequência ainda tem influência, especialmente nos materiais de isolamento.
(2) A relação entre a coordenação do isolamento e as condições ambientais
O ambiente macro onde o equipamento está localizado afeta a coordenação do isolamento.A partir dos requisitos de aplicação prática e padrões atuais, a alteração da pressão do ar leva em consideração apenas a alteração da pressão do ar causada pela altitude.A mudança diária da pressão do ar foi ignorada e os fatores de temperatura e umidade também foram ignorados.No entanto, se houver requisitos mais precisos, esses fatores devem ser considerados.Do microambiente, o macroambiente determina o microambiente, mas o microambiente pode ser melhor ou pior que o equipamento do macroambiente.Os diferentes níveis de proteção, aquecimento, ventilação e poeira do invólucro podem afetar o microambiente.O microambiente tem disposições claras nas normas pertinentes.Consulte a Tabela 1, que fornece a base para o design do produto.
(3) Coordenação de isolamento e materiais de isolamento
O problema do material isolante é bastante complexo, é diferente do gás, é um meio isolante que não pode ser recuperado depois de danificado.Mesmo o evento de sobretensão acidental pode causar danos permanentes.No uso a longo prazo, os materiais de isolamento encontrarão várias situações, como acidentes de descarga, etc. e o próprio material de isolamento é devido a vários fatores acumulados por um longo tempo, como estresse térmico Temperatura, impacto mecânico e outros estresses acelerarão o processo de envelhecimento.Para materiais de isolamento, devido à variedade de variedades, as características dos materiais de isolamento não são uniformes, embora existam muitos indicadores.Isso traz alguma dificuldade na seleção e utilização de materiais isolantes, razão pela qual outras características dos materiais isolantes, como tensões térmicas, propriedades mecânicas, descargas parciais, etc., não são consideradas atualmente.A influência da tensão acima nos materiais de isolamento foi discutida nas publicações da IEC, que podem desempenhar um papel qualitativo na aplicação prática, mas ainda não é possível fazer uma orientação quantitativa.Atualmente, existem muitos produtos elétricos de baixa tensão usados como indicadores quantitativos para materiais isolantes, que são comparados com o valor CTI do índice de marca de vazamento, que pode ser dividido em três grupos e quatro tipos, e a resistência ao índice de marca de vazamento PTI.O índice de marca de vazamento é usado para formar traços de vazamento, deixando cair o líquido contaminado com água na superfície do material de isolamento.A comparação quantitativa é dada.
Este determinado índice de quantidade foi aplicado ao design do produto.
3. Verificação da coordenação do isolamento
Atualmente, o método ideal para verificar a coordenação do isolamento é usar o teste dielétrico de impulso, e diferentes valores de tensão nominal de impulso podem ser selecionados para diferentes equipamentos.
1. Verifique a coordenação de isolamento do equipamento com teste de tensão nominal de impulso
1,2/50 da tensão de impulso nominal μ S forma de onda.
A impedância de saída do gerador de impulso da fonte de alimentação de teste de impulso deve ser geralmente superior a 500 Ω， O valor nominal da tensão de impulso deve ser determinado de acordo com a situação de uso, categoria de sobretensão e tensão de uso a longo prazo do equipamento e deve ser corrigido de acordo à altitude correspondente.Atualmente, algumas condições de teste são aplicadas ao quadro de baixa tensão.Se não houver estipulação clara sobre umidade e temperatura, também deve estar dentro do escopo de aplicação da norma para aparelhagem completa.Se o ambiente de uso do equipamento estiver além do escopo aplicável do conjunto de aparelhagem, ele deve ser considerado corrigido.A relação de correção entre a pressão do ar e a temperatura é a seguinte:
K=P/101,3 × 293(ΔT＋293)
K – parâmetros de correção da pressão e temperatura do ar
Δ T - diferença de temperatura K entre a temperatura real (Laboratório) e T = 20 ℃
P - pressão real kPa
2. Teste dielétrico de tensão de impulso alternativa
Para aparelhagem de baixa tensão, o teste CA ou CC pode ser usado em vez do teste de tensão de impulso, mas esse tipo de método de teste é mais severo do que o teste de tensão de impulso e deve ser acordado pelo fabricante.
A duração do experimento é de 3 ciclos no caso de comunicação.
Teste DC, cada fase (positiva e negativa) respectivamente aplicada tensão três vezes, cada duração de tempo é de 10ms.
1. Determinação da sobretensão típica.
2. Coordene com a determinação da tensão suportável.
3. Determinação do nível nominal de isolamento.
4. Procedimento geral para coordenação de isolamento.
Horário de postagem: 20 de fevereiro de 2023