Resumo: a coordenação de isolação é uma questão importante relacionada à segurança de 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.Na China, o acidente causado pelo sistema de isolamento é responsável por 50% a 60% dos produtos elétricos na China.Passaram-se apenas dois anos desde que o conceito de coordenação de isolamento 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 corretamente, e atenção suficiente deve ser dada a ele.
Palavras-chave: isolação e materiais isolantes de aparelhagem de baixa tensão
0. Introdução
A aparelhagem de baixa tensão é responsável pelo controle, proteção, medição, conversão e distribuição de energia elétrica no sistema de alimentação de baixa tensão.Como o painel de distribuição de baixa tensão vai fundo no local de produção, local público, residencial e outros locais, pode-se dizer que todos os locais onde o equipamento elétrico é usado devem ser equipados com equipamentos de baixa tensão.Cerca de 80% da energia elétrica na China é fornecida por painéis de baixa tensão.O desenvolvimento de aparelhagem de baixa tensão é derivado da indústria de materiais, aparelhos elétricos de baixa tensão, tecnologia de processamento e construção de equipamentos de infraestrutura e padrões de vida das pessoas, de modo que o nível de aparelhagem de baixa tensão reflete a força econômica, ciência e tecnologia e padrão de vida de um país de um lado.
1. Princípio básico da 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.
1.1 as condições de uso do equipamento as condições de uso do equipamento referem-se principalmente à tensão, campo elétrico e frequência utilizada pelo equipamento.
1.1.1 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 potência contínua, com tensão R, m, s constante;
B. sobretensão temporária, sobretensão de freqüência de energia por um longo tempo;
C sobretensão transitória, sobretensão por alguns milissegundos ou menos, geralmente é alta oscilação de amortecimento ou não oscilação.
——Uma sobretensão transitória, geralmente unidirecional, atingindo um valor de pico de 20 μ sTp5000 μ Entre S, a duração da cauda da onda T2 ≤ 20ms.
—— Pré-sobretensão de onda rápida: uma sobretensão transitória, geralmente em uma direção, atingindo um valor de pico de 0,1 μ sT120 μ s.Duração da cauda da onda T2 ≤ 300 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 de 3MS, e há oscilação sobreposta, e a frequência de oscilação está entre 30kHz e 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 a tensão CA ou CC de longo prazo e a coordenação do isolamento deve considerar a tensão nominal, a tensão nominal do isolamento e a 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 da norma, devemos prestar 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.
③ A relação entre sobretensão transitória e coordenação de isolação está relacionada à 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.
1.1.2 a categoria de sobretensão do equipamento deve ser dividida em classe IV diretamente da categoria de sobretensão do equipamento de alimentação da rede elétrica de baixa tensão de acordo com o nível de operação de tensão contínua de longo prazo exigido pelas condições de uso do equipamento.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 da classe de sobretensão III é a tarefa de instalação no dispositivo de distribuição, e a segurança e a 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.
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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.
1.2 o ambiente macro do equipamento relacionado à coordenação do isolamento e as condições ambientais afetam a coordenação do isolamento.A partir dos requisitos da aplicação prática atual e dos padrões, 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, a pressão do ar será alterada de acordo com os requisitos dos padrões. Esses fatores também devem ser levados em consideração.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 em normas pertinentes, que fornecem a base para o design dos produtos.
1.3 os problemas de coordenação de isolamento e materiais de isolamento são bastante complexos.É diferente do gás e 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. O próprio material de isolamento acelerará seu processo de envelhecimento devido a vários fatores acumulados por um longo tempo, como estresse térmico, temperatura, impacto mecânico e outros estresses.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.
2. 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.
2.1 o isolamento correspondente à tensão de impulso nominal do equipamento é 1,2/50 pela forma de onda μS do teste de tensão de impulso nominal.
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
2.2 para aparelhagem de baixa tensão, o teste CA ou CC pode ser usado para substituir o teste de tensão de impulso pelo teste dielétrico de tensão de impulso alternativa, 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.
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.
Referência:
[1] Equipamento de manobra e controle de baixa tensão Iec439-1 – Parte I: teste de tipo e teste de tipo de peça equipamento completo [s].
O Iec890 verifica o aumento de temperatura de equipamentos de comutação e controle de baixa tensão por meio de alguns conjuntos de teste de tipo por método de extrapolação.
Horário de postagem: 20 de fevereiro de 2023