當前位置：摘要：1987年，電工委員會(huì )(IEC)第17D分技術(shù)委員會(huì )起草了名為《對IEC439的補充1關(guān)于絕緣配合的要求》的技術(shù)文件，正式將絕緣配合問(wèn)題引入到了低壓成套開(kāi)關(guān)設備和控制設備中。就目前我國的實(shí)際情況而言，在高、低壓電器產(chǎn)品中，設備的絕緣配合仍是一個(gè)較大的問(wèn)題，又由于在低壓成套開(kāi)關(guān)設備和控制設備中正式引用絕緣配合這個(gè)概念，只是近兩年的事情。所以，正確處理、解決好產(chǎn)品中絕緣配合問(wèn)題，是一個(gè)比較重要的問(wèn)題。
要害詞：低壓開(kāi)關(guān)設備絕緣配合絕緣材料
絕緣配合問(wèn)題是一個(gè)關(guān)系到電氣設備產(chǎn)品安全性的重要問(wèn)題，歷來(lái)受到來(lái)自各方面的重視。絕緣配合早應用在高壓電器產(chǎn)品中。1987年，電工委員會(huì )(IEC)第17D分技術(shù)委員會(huì )起草了名為《對IEC439的補充1關(guān)于絕緣配合的要求》的技術(shù)文件，正式將絕緣配合問(wèn)題引入到了低壓成套開(kāi)關(guān)設備和控制設備中。就目前我國的實(shí)際情況而言，在高、低壓電器產(chǎn)品中，設備的絕緣配合仍是一個(gè)較大的問(wèn)題，有統計數字顯示，我國的電器產(chǎn)品中，由于絕緣系統而引發(fā)的事故占50％－60％，又由于在低壓成套開(kāi)關(guān)設備和控制設備中正式引用絕緣配合這個(gè)概念，只是近兩年的事情。所以，正確處理、解決好產(chǎn)品中絕緣配合問(wèn)題，是一個(gè)比較重要的問(wèn)題。
二.絕緣配合的基本原理
絕緣配合意指根據設備的使用條件及四周環(huán)境來(lái)選擇設備的電氣絕緣特性，只有在設備的設計基于其期望壽命中所承受的作用強度時(shí)，才能實(shí)現絕緣配合。絕緣配合的問(wèn)題不僅來(lái)自設備外部而且還來(lái)自設備本身，是一個(gè)涉及各方面因素，須加以綜合考慮的問(wèn)題，其要點(diǎn)分為三部分：一是設備的使用條件；二是設備的使用環(huán)境，三是絕緣材料的選用。
(一)設備的使用條件
設備的使用條件主要指設備使用的電壓、電場(chǎng)、頻率。
1.絕緣配合與電壓的關(guān)系。在考慮絕緣配合與電壓的關(guān)系中，要考慮在系統中可能出現的電壓、設備產(chǎn)生的電壓，要求的持續電壓運行等級，以及人身安全、事故的危險性。
1電壓與過(guò)電壓的分類(lèi)，波形。
a)持續工頻電壓，有著(zhù)恒定r、m、s的電壓
b)暫時(shí)過(guò)電壓，較長(cháng)持續時(shí)間的工頻過(guò)電壓
c)瞬態(tài)過(guò)電壓，幾毫秒或更短的持續時(shí)間的過(guò)電壓，通常是高阻尼的振蕩或非振蕩的。
——緩波前過(guò)電壓：一種瞬態(tài)過(guò)電壓，通常是單方向的，到達峰值的時(shí)間為20μs<Tp<5000μs之間，波尾持續時(shí)間T2≤20ms。
——快波前過(guò)電壓：一種瞬態(tài)過(guò)電壓，通常是單方向的，到達峰值時(shí)間為0.1μs<T1<20μs，波尾持續時(shí)間T2≤300μs。
——陡波前過(guò)電壓：一種瞬態(tài)過(guò)電壓，通常是單方向的，到達峰值的時(shí)間為T(mén)f≤0.1μs，總持續時(shí)間<3ms，并帶有疊加振蕩，振蕩頻率地30kHz<f<100MHz之間。
d)聯(lián)合(暫時(shí)、緩前波、快波前、陡波前)過(guò)電壓。
根據上述的過(guò)電壓類(lèi)型，可描述出標準的電壓波形。
2長(cháng)期的交流或直流電壓與絕緣配合的關(guān)系，要考慮額定電壓、額定絕緣電壓、實(shí)際工作電壓。在系統正常、長(cháng)期運行過(guò)程中，主要要考慮額定的絕緣電壓和實(shí)際工作電壓，而這一點(diǎn)除了要滿(mǎn)足標準的要求外，更要注重考慮我國電網(wǎng)的實(shí)際情況。在目前我國電網(wǎng)質(zhì)量尚不高的情況下，設計產(chǎn)品時(shí)，對絕緣配合而言，實(shí)際可能出現的工作電壓更重要。
3瞬態(tài)過(guò)電壓與絕緣配合的關(guān)系，這與電氣系統內被控過(guò)電壓的條件有關(guān)。在系統和設備中，存在多種形式的過(guò)電壓，要全面考慮各種過(guò)電壓的影響，在低壓電力系統中，過(guò)電壓可能會(huì )受到各種多變因素的影響，所以，系統中的過(guò)電壓的是通過(guò)統計的方法來(lái)評定，反映了一種發(fā)生概率的概念，并可通過(guò)概率統計的方法來(lái)決定是否需要保護控制。
2.設備的過(guò)電壓類(lèi)別
根據設備的使用條件，要求的長(cháng)期持續電壓運行等級，將直接由低壓電網(wǎng)供電設備的過(guò)電壓類(lèi)別分為Ⅳ級。過(guò)電壓類(lèi)別Ⅳ級的設備是使用在配電裝置電源端的設備，如電表和前級電流保護設備。過(guò)電壓類(lèi)別Ⅲ級的設備是安裝在配電裝置中的任務(wù)，以及設備的使用安全性和適用性必須符合非凡要求者，如配電裝置中的開(kāi)關(guān)電器。過(guò)電壓類(lèi)別Ⅱ級的設備是由配電裝置供電的耗能設備，如家用和類(lèi)似用途的負載。過(guò)電壓類(lèi)別Ⅰ級的設備是連接在將瞬態(tài)過(guò)電壓限制在相當低水平的設備，如具有過(guò)壓保護的電子電路上。對于不直接由低壓電網(wǎng)供電的設備，必須考慮到系統設備可能出現的電壓及各種情況的嚴重組合。
當設備要工作在較高一級別過(guò)電壓類(lèi)別的場(chǎng)合，而設備本身的答應過(guò)電壓類(lèi)別不夠時(shí)，就需要采取措施，降低該處的過(guò)電壓，可采用以下方法。
a)過(guò)電壓保護器件
b)具有隔離繞組的變壓器
c)具有分散轉移浪通過(guò)電壓能量的多分支電路配電系統
d)能吸收浪涌過(guò)電壓能量的電容
e)能吸收浪涌過(guò)電壓能量的阻尼器件
3.電場(chǎng)與頻率
電場(chǎng)情況分為均勻電場(chǎng)與非均勻電場(chǎng)，在低壓成套開(kāi)關(guān)設備中，一般認為是處在非均勻電場(chǎng)情況下，關(guān)于頻率問(wèn)題，目前尚在考慮中，一般認為低頻對絕緣配合影響不大，但高頻還是有影響的，尤其是對絕緣材料。
(二)絕緣配合與環(huán)境條件的關(guān)系
設備所處的宏觀(guān)環(huán)境影響著(zhù)絕緣配合，從目前實(shí)際應用與標準的要求來(lái)看，氣壓的變化只考慮到海拔高度引起的氣壓的變化，日常的氣壓變化已經(jīng)忽略，溫度與濕度的因素也已忽略，但假如有更精確的要求時(shí)，這些因素也還是應予以考慮。從微觀(guān)環(huán)境上講，宏觀(guān)環(huán)境決定了微觀(guān)環(huán)境，但微觀(guān)環(huán)境有可能會(huì )好于或壞于宏觀(guān)環(huán)境設備，外殼不同的防護等級、加熱、通風(fēng)、灰塵都有可能影響微觀(guān)環(huán)境，微觀(guān)環(huán)境在相關(guān)標準有明確規定，見(jiàn)表1，這就為產(chǎn)品的設計提供了依據。
(三)絕緣配合與絕緣材料
絕緣材料的問(wèn)題相當復雜，它不同于氣體，是一種一旦遭到破壞便不可恢復的絕緣介質(zhì)，即使偶然發(fā)生的過(guò)電壓事件也有可能造成永久損壞，絕緣材料在長(cháng)期的使用中，會(huì )碰到各種各樣情況，如放電事故等，而絕緣材料本身由于長(cháng)期積累的各種因素，如熱應力、溫度，機械沖擊等應力，又會(huì )加速它的老化過(guò)程。對于絕緣材料來(lái)講，由于品種的多樣性，其衡量絕緣材料的特性指標雖多，但不統一。這就為絕緣材料的選擇和使用帶來(lái)一定難度，這也就是目前從上對絕緣材料的其它特性，如熱應力、機械特性、局部放電等指標暫不予以考慮的原因。上述應力對絕緣材料的影響在IEC的出版物中已開(kāi)始有了一些論述，對實(shí)際應用能起一些定性的指導作用，但就定量的指導，目前還做不到。目前，低壓電器產(chǎn)品中作為定量指導絕緣材料的指標用的較多的有相比漏電起痕指數CTI值，分為三組四類(lèi)，耐漏電起痕指數PTI值。漏電起痕指數以通過(guò)含水污染的液滴落至絕緣材料表面而形成漏電痕跡，給出定量的比較。
這一定量指標已實(shí)際應用到產(chǎn)品的設計中。
三.絕緣配合的驗證
目前驗證絕緣配合的優(yōu)選方法是使用沖擊介電試驗來(lái)進(jìn)行，對于不同設備可選定不同額定沖擊電壓值。
1.用額定沖擊電壓試驗驗證設備的絕緣配合
額定沖擊電壓的為1.2/50μs的波形。
用此波形來(lái)模擬瞬態(tài)過(guò)電壓、大氣過(guò)電壓，同時(shí)也包括低壓設備的接通分斷所產(chǎn)生的過(guò)電壓，沖擊試驗電源脈沖波形發(fā)生器其輸出阻抗一般應大于500Ω，額定沖擊電壓值的確定，應根據設備的使用場(chǎng)合，過(guò)電壓類(lèi)別和設備的長(cháng)期使用電壓來(lái)決定，并應根據相應的海拔高度進(jìn)行修正。目前低壓成套開(kāi)關(guān)設備對某些試驗條件。如濕度、溫度沒(méi)有作出明確的規定，但也應該在成套開(kāi)關(guān)設備標準適用范圍內，如設備的使用環(huán)境超出了成套開(kāi)關(guān)設備的適用范圍，則必須予以考慮修正。氣壓與溫度的修正關(guān)系如下式：
K=P/101.3×293(ΔT＋293)
K—氣壓與溫度的修正參數
ΔT—實(shí)際(試驗室)溫度與T=20℃的溫差K
P—實(shí)際氣壓kPa
2.替代沖擊電壓的介電試驗
對于低壓成套開(kāi)關(guān)設備可以用交流或直流試驗來(lái)替代沖擊電壓試驗，但是這類(lèi)試驗方法比沖擊電壓試驗要嚴酷，應征得制造廠(chǎng)的同意。
交流試驗，在交流情況下，持續時(shí)間為3個(gè)周波。
直流試驗，每相(正、負)各施加電壓三次，每次持續時(shí)間為10ms。
四.絕緣配合的一般程序。
1.典型過(guò)電壓的確定。
2.配合耐受電壓的確定。
3.額定絕緣水平的確定。
