Tóm tắt: Năm 1987, tài liệu kỹ thuật có tựa đề “các yêu cầu về phối hợp cách điện trong Phụ lục 1 của iec439″ được soạn thảo bởi Tiểu ban Kỹ thuật của Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) 17D, chính thức đưa phối hợp cách điện vào thiết bị đóng cắt và điều khiển điện áp thấp thiết bị.Trong tình hình hiện tại của Trung Quốc, trong các sản phẩm điện cao thế và hạ thế, sự phối hợp cách điện của thiết bị vẫn là một vấn đề lớn.Do sự ra đời chính thức của khái niệm phối hợp cách điện trong thiết bị đóng cắt và điều khiển điện áp thấp, nó chỉ là vấn đề gần hai năm.Do đó, vấn đề quan trọng hơn là xử lý và giải quyết vấn đề phối hợp cách nhiệt trong sản phẩm.
Từ khóa: Vật liệu cách điện, cách điện cho thiết bị đóng cắt hạ thế
Phối hợp cách điện là một vấn đề quan trọng liên quan đến sự an toàn của các sản phẩm thiết bị điện và luôn được chú ý từ mọi khía cạnh.Sự phối hợp cách điện lần đầu tiên được sử dụng trong các sản phẩm điện cao thế.Năm 1987, tài liệu kỹ thuật có tựa đề “các yêu cầu về phối hợp cách điện trong Phụ lục 1 của iec439″ được soạn thảo bởi Tiểu ban Kỹ thuật của Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) 17D, chính thức đưa phối hợp cách điện vào thiết bị đóng cắt và điều khiển điện áp thấp.Theo tình hình thực tế của nước ta, sự phối hợp cách điện của thiết bị vẫn là một vấn đề lớn trong các sản phẩm điện cao thế và hạ thế.Thống kê cho thấy tai nạn do hệ thống cách điện gây ra chiếm 50% – 60% sản phẩm điện tại Trung Quốc.Hơn nữa, chỉ mới hai năm kể từ khi khái niệm phối hợp cách điện được chính thức trích dẫn trong thiết bị đóng cắt và điều khiển điện áp thấp.Do đó, vấn đề quan trọng hơn là xử lý và giải quyết vấn đề phối hợp cách nhiệt trong sản phẩm.
2. Nguyên lý phối hợp cách điện cơ bản
Phối hợp cách điện có nghĩa là các đặc tính cách điện của thiết bị được lựa chọn theo điều kiện sử dụng và môi trường xung quanh của thiết bị.Chỉ khi thiết kế của thiết bị dựa trên sức mạnh của chức năng mà nó mang lại trong tuổi thọ dự kiến, thì sự phối hợp cách nhiệt mới có thể được thực hiện.Vấn đề phối hợp cách điện không chỉ đến từ bên ngoài thiết bị mà còn từ chính thiết bị.Đó là một vấn đề liên quan đến tất cả các khía cạnh, cần được xem xét một cách toàn diện.Các điểm chính được chia thành ba phần: thứ nhất, điều kiện sử dụng của thiết bị;Thứ hai là môi trường sử dụng của thiết bị và thứ ba là việc lựa chọn vật liệu cách nhiệt.
(1) Điều kiện trang thiết bị
Các điều kiện sử dụng của thiết bị chủ yếu đề cập đến điện áp, điện trường và tần số được sử dụng bởi thiết bị.
1. Mối quan hệ giữa phối hợp cách điện và điện áp.Khi xem xét mối quan hệ giữa phối hợp cách điện và điện áp, điện áp có thể xảy ra trong hệ thống, điện áp do thiết bị tạo ra, mức hoạt động điện áp liên tục cần thiết và nguy cơ về an toàn và tai nạn cá nhân phải được xem xét.
1. Phân loại điện áp và quá điện áp, dạng sóng.
a) Điện áp tần số nguồn liên tục, có điện áp R, m, s không đổi
b) Quá điện áp tạm thời, quá điện áp tần số công nghiệp trong thời gian dài
c) Quá điện áp thoáng qua, quá điện áp trong vài phần nghìn giây hoặc ngắn hơn, thường là dao động tắt dần cao hoặc không dao động.
——Quá điện áp thoáng qua, thường là một chiều, đạt giá trị cực đại là 20 μs
——Quá điện áp trước sóng nhanh: Quá điện áp thoáng qua, thường theo một hướng, đạt giá trị cực đại là 0,1 μ s
——Quá điện áp phía trước sóng dốc: Quá điện áp thoáng qua, thường theo một hướng, đạt giá trị cực đại ở TF ≤ 0,1 μ s.Tổng thời lượng nhỏ hơn 3MS và có dao động chồng chất và tần số dao động nằm trong khoảng 30kHz < f < 100MHz.
d) Quá điện áp kết hợp (tạm thời, tiến chậm, nhanh, dốc).
Theo loại quá điện áp ở trên, dạng sóng điện áp tiêu chuẩn có thể được mô tả.
2. Mối quan hệ giữa điện áp AC hoặc DC dài hạn và sự phối hợp cách điện phải được coi là điện áp định mức, điện áp cách điện định mức và điện áp làm việc thực tế.Trong hoạt động bình thường và lâu dài của hệ thống, cần xem xét điện áp cách điện định mức và điện áp làm việc thực tế.Ngoài việc đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn, chúng ta nên chú ý nhiều hơn đến tình hình thực tế của lưới điện Trung Quốc.Trong tình hình hiện nay, chất lượng lưới điện ở Trung Quốc không cao, khi thiết kế sản phẩm, điện áp làm việc thực tế có thể có là quan trọng hơn đối với sự phối hợp cách điện.
Mối quan hệ giữa quá điện áp quá độ và phối hợp cách điện liên quan đến tình trạng quá điện áp có kiểm soát trong hệ thống điện.Trong hệ thống và thiết bị có nhiều dạng quá điện áp.Ảnh hưởng của quá điện áp cần được xem xét một cách toàn diện.Trong hệ thống điện hạ áp, quá điện áp có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau.Do đó, quá điện áp trong hệ thống được đánh giá bằng phương pháp thống kê, phản ánh một khái niệm về xác suất xảy ra, và nó có thể được xác định bằng phương pháp thống kê xác suất xem có cần điều khiển bảo vệ hay không.
2. Hạng mục thiết bị quá điện áp
Theo các điều kiện của thiết bị, mức điện áp hoạt động liên tục trong thời gian dài cần thiết sẽ được chia trực tiếp thành loại IV theo loại quá điện áp của thiết bị cung cấp điện của lưới điện hạ thế.Thiết bị quá áp cấp IV là thiết bị được sử dụng ở đầu cấp nguồn của thiết bị phân phối, chẳng hạn như ampe kế và thiết bị bảo vệ dòng điện của giai đoạn trước.Thiết bị quá áp cấp III có nhiệm vụ lắp đặt trong thiết bị phân phối, độ an toàn và khả năng ứng dụng của thiết bị phải đáp ứng các yêu cầu đặc biệt, chẳng hạn như thiết bị đóng cắt trong thiết bị phân phối.Thiết bị quá điện áp cấp II là thiết bị tiêu thụ năng lượng được cung cấp bởi thiết bị phân phối, chẳng hạn như tải sử dụng trong gia đình và các mục đích tương tự.Thiết bị quá điện áp cấp I được kết nối với thiết bị giới hạn quá điện áp thoáng qua ở mức rất thấp, chẳng hạn như mạch điện tử có bảo vệ quá điện áp.Đối với thiết bị không được cung cấp trực tiếp bởi lưới điện áp thấp, phải tính đến điện áp tối đa và sự kết hợp nghiêm trọng của các tình huống khác nhau có thể xảy ra trong thiết bị hệ thống.
Khi thiết bị hoạt động trong tình trạng cấp độ quá điện áp cao hơn và bản thân thiết bị không có đủ loại quá điện áp cho phép, phải thực hiện các biện pháp để giảm quá điện áp tại chỗ và có thể áp dụng các phương pháp sau.
a) Thiết bị bảo vệ quá điện áp
b) Máy biến áp có cuộn dây cách ly
c) Một hệ thống phân phối mạch nhiều nhánh với sóng truyền phân tán đi qua năng lượng điện áp
d) Điện dung có khả năng hấp thụ năng lượng quá điện áp đột biến
e) Cơ cấu giảm chấn có khả năng hấp thụ năng lượng quá điện áp đột biến
3. Điện trường và tần số
Điện trường được chia thành điện trường đều và điện trường không đều.Trong thiết bị đóng cắt điện áp thấp, nó thường được coi là trong trường hợp điện trường không đồng nhất.Vấn đề tần số vẫn đang được xem xét.Nói chung, tần số thấp ít ảnh hưởng đến sự phối hợp cách nhiệt, nhưng tần số cao vẫn có ảnh hưởng, đặc biệt là đối với vật liệu cách nhiệt.
(2) Mối quan hệ giữa phối hợp cách nhiệt và điều kiện môi trường
Môi trường vĩ mô nơi đặt thiết bị ảnh hưởng đến sự phối hợp cách nhiệt.Từ yêu cầu áp dụng thực tế và tiêu chuẩn hiện hành, sự thay đổi của khí áp chỉ tính đến sự thay đổi của khí áp do độ cao gây ra.Sự thay đổi áp suất không khí hàng ngày đã bị bỏ qua, và các yếu tố nhiệt độ và độ ẩm cũng đã bị bỏ qua.Tuy nhiên, nếu có yêu cầu chính xác hơn thì nên xem xét các yếu tố này.Từ môi trường vi mô, môi trường vĩ mô xác định môi trường vi mô, nhưng môi trường vi mô có thể tốt hơn hoặc kém hơn thiết bị môi trường vĩ mô.Các mức độ bảo vệ khác nhau, hệ thống sưởi, thông gió và bụi của vỏ có thể ảnh hưởng đến môi trường vi mô.Môi trường vi mô đã có quy định rõ ràng trong các tiêu chuẩn liên quan.Xem Bảng 1, cung cấp cơ sở cho việc thiết kế sản phẩm.
(3) Phối hợp cách nhiệt và vật liệu cách nhiệt
Vấn đề của vật liệu cách điện khá phức tạp, nó khác với chất khí, nó là môi chất cách điện, một khi hư hỏng thì không thể phục hồi được.Ngay cả sự cố quá áp ngẫu nhiên cũng có thể gây ra hư hỏng vĩnh viễn.Trong quá trình sử dụng lâu dài, vật liệu cách nhiệt sẽ gặp phải nhiều tình huống khác nhau, chẳng hạn như sự cố phóng điện, v.v. và bản thân vật liệu cách nhiệt do các yếu tố khác nhau tích tụ trong thời gian dài, chẳng hạn như ứng suất nhiệt, nhiệt độ, tác động cơ học và các ứng suất khác sẽ tăng tốc quá trình lão hóa.Đối với vật liệu cách nhiệt, do có nhiều loại nên đặc tính của vật liệu cách nhiệt không đồng nhất, mặc dù có nhiều chỉ tiêu.Điều này gây ra một số khó khăn cho việc lựa chọn và sử dụng vật liệu cách điện, đó là lý do tại sao các đặc tính khác của vật liệu cách nhiệt, chẳng hạn như ứng suất nhiệt, tính chất cơ học, phóng điện cục bộ, v.v., hiện nay không được xem xét.Ảnh hưởng của ứng suất trên đối với vật liệu cách nhiệt đã được thảo luận trong các ấn phẩm của IEC, có thể đóng vai trò định tính trong ứng dụng thực tế, nhưng vẫn chưa thể thực hiện hướng dẫn định lượng.Hiện nay, có rất nhiều sản phẩm điện hạ thế được sử dụng làm chỉ số định lượng cho vật liệu cách điện, được so sánh với giá trị CTI của chỉ số dấu rò rỉ, có thể chia thành ba nhóm và bốn loại, và chỉ số chống rò rỉ PTI.Chỉ số đánh dấu rò rỉ được sử dụng để tạo thành dấu vết rò rỉ bằng cách nhỏ chất lỏng bị nhiễm nước lên bề mặt vật liệu cách nhiệt.So sánh định lượng được đưa ra.
Chỉ số số lượng nhất định này đã được áp dụng cho thiết kế của sản phẩm.
3. Kiểm định phối hợp cách điện
Hiện tại, phương pháp tối ưu để xác minh sự phối hợp cách điện là sử dụng thử nghiệm điện môi xung và có thể chọn các giá trị điện áp xung định mức khác nhau cho các thiết bị khác nhau.
1. Xác minh sự phối hợp cách điện của thiết bị với thử nghiệm điện áp xung định mức
1,2/50 của điện áp xung định mức μ S dạng sóng.
Trở kháng đầu ra của bộ tạo xung của nguồn điện kiểm tra xung thường phải lớn hơn 500 Ω. Giá trị điện áp xung định mức phải được xác định theo tình huống sử dụng, loại quá điện áp và điện áp sử dụng lâu dài của thiết bị, và sẽ được hiệu chỉnh theo đến độ cao tương ứng.Hiện tại, một số điều kiện thử nghiệm được áp dụng cho thiết bị đóng cắt điện áp thấp.Nếu không có quy định rõ ràng về độ ẩm và nhiệt độ thì cũng nên nằm trong phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn thiết bị đóng cắt đồng bộ.Nếu môi trường sử dụng thiết bị nằm ngoài phạm vi áp dụng của bộ thiết bị đóng cắt, nó phải được xem xét để khắc phục.Mối quan hệ điều chỉnh giữa áp suất không khí và nhiệt độ như sau:
K=P/101,3 × 293( Δ T＋293)
K – thông số hiệu chỉnh của áp suất không khí và nhiệt độ
Δ T – chênh lệch nhiệt độ K giữa nhiệt độ thực tế (Phòng thí nghiệm) và T = 20 ℃
P – áp suất thực tế kPa
2. Thử nghiệm điện môi của điện áp xung thay thế
Đối với thiết bị đóng cắt điện áp thấp, có thể sử dụng thử nghiệm AC hoặc DC thay cho thử nghiệm điện áp xung, nhưng loại phương pháp thử nghiệm này khắc nghiệt hơn thử nghiệm điện áp xung và phải được sự đồng ý của nhà sản xuất.
Thời gian thử nghiệm là 3 chu kỳ trong trường hợp giao tiếp.
Thử nghiệm DC, mỗi pha (dương và âm) tương ứng đặt điện áp ba lần, thời lượng mỗi lần là 10ms.
1. Xác định quá điện áp điển hình.
2. Phối hợp với việc xác định điện áp chịu đựng.
3. Xác định cấp cách điện định mức.
4. Quy trình chung phối hợp cách điện.
Thời gian đăng: Feb-20-2023