摘(zhai)要(yao)：絕緣(yuan)配(pei)合(he)問(wen)(wen)題(ti)是一個(ge)關(guan)系(xi)到電氣設(she)備(bei)產品(pin)安全性的(de)重(zhong)(zhong)要(yao)問(wen)(wen)題(ti)，歷來受到來自各方面(mian)的(de)重(zhong)(zhong)視。絕緣(yuan)配(pei)合(he)最早應用在(zai)高壓電器產品(pin)中。我國的(de)電器產品(pin)中，由于絕緣(yuan)系(xi)統而引(yin)發的(de)事(shi)故占50%-60%，又由于在(zai)低壓成套開關(guan)設(she)備(bei)和(he)控制設(she)備(bei)中正式引(yin)用絕緣(yuan)配(pei)合(he)這個(ge)概念，只是近兩年的(de)事(shi)情。所(suo)以，正確處理、解決好產品(pin)中絕緣(yuan)配(pei)合(he)問(wen)(wen)題(ti)，是一個(ge)比較重(zhong)(zhong)要(yao)的(de)問(wen)(wen)題(ti)，應該給(gei)予足夠(gou)的(de)重(zhong)(zhong)視。
關(guan)鍵(jian)詞：低壓開關(guan)設備 絕(jue)(jue)緣配(pei)合 絕(jue)(jue)緣材(cai)料
0 引言
低(di)壓(ya)成(cheng)套(tao)開(kai)(kai)關(guan)設備(bei)在低(di)壓(ya)供電(dian)系統中負責電(dian)能的(de)(de)控制、保護、測(ce)量、轉換(huan)和分配。由于低(di)壓(ya)成(cheng)套(tao)開(kai)(kai)關(guan)設備(bei)深入(ru)到生產現場(chang)(chang)、公共(gong)場(chang)(chang)所(suo)、居民住宅等地(di)點，可以(yi)說凡是(shi)使用電(dian)氣設備(bei)的(de)(de)地(di)方都應配備(bei)低(di)壓(ya)設備(bei)，我國(guo)電(dian)能的(de)(de)80%左右都是(shi)通(tong)過低(di)壓(ya)成(cheng)套(tao)開(kai)(kai)關(guan)設備(bei)供出(chu)，低(di)壓(ya)成(cheng)套(tao)開(kai)(kai)關(guan)設備(bei)的(de)(de)發展源于材料工(gong)業(ye)、低(di)壓(ya)電(dian)器、加工(gong)工(gong)藝和設備(bei)、基(ji)礎設施建設和人(ren)民的(de)(de)生活(huo)水(shui)平，所(suo)以(yi)低(di)壓(ya)成(cheng)套(tao)開(kai)(kai)關(guan)設備(bei)的(de)(de)水(shui)平從一個(ge)側面反映了一個(ge)國(guo)家(jia)的(de)(de)經(jing)濟(ji)實力與科學技術、生活(huo)水(shui)平。
1 絕緣配(pei)合的(de)基本原理
絕(jue)緣(yuan)(yuan)配合(he)意指(zhi)根據(ju)設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)使用條件及(ji)周圍(wei)環(huan)(huan)境來(lai)選(xuan)(xuan)擇設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)電氣絕(jue)緣(yuan)(yuan)特性，只有在設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)設(she)計基于其期望壽(shou)命中(zhong)所承受的(de)(de)作用強度時，才能實現絕(jue)緣(yuan)(yuan)配合(he)。絕(jue)緣(yuan)(yuan)配合(he)的(de)(de)問題不僅來(lai)自設(she)備(bei)(bei)外部(bu)而(er)且還來(lai)自設(she)備(bei)(bei)本身，是(shi)一(yi)個(ge)涉及(ji)各方面因素，須(xu)加以綜合(he)考慮(lv)的(de)(de)問題，其要點分為三(san)部(bu)分：一(yi)是(shi)設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)使用條件;二是(shi)設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)使用環(huan)(huan)境，三(san)是(shi)絕(jue)緣(yuan)(yuan)材料(liao)的(de)(de)選(xuan)(xuan)用。
1.1 設備(bei)的使(shi)用(yong)條件 設備(bei)的使(shi)用(yong)條件主要指設備(bei)使(shi)用(yong)的電壓、電場、頻(pin)率。
1.1.1 絕(jue)緣配合與(yu)電(dian)壓(ya)(ya)的(de)(de)(de)關(guan)(guan)系(xi)。在(zai)考慮絕(jue)緣配合與(yu)電(dian)壓(ya)(ya)的(de)(de)(de)關(guan)(guan)系(xi)中，要考慮在(zai)系(xi)統中可能出現(xian)的(de)(de)(de)電(dian)壓(ya)(ya)、設(she)備產生(sheng)的(de)(de)(de)電(dian)壓(ya)(ya)，要求(qiu)的(de)(de)(de)持續電(dian)壓(ya)(ya)運行等級，以(yi)及人身安(an)全、事故的(de)(de)(de)危險性(xing)。
①電壓(ya)與過(guo)電壓(ya)的分類，波(bo)形。
a持續工頻電(dian)壓，有著恒定r、m、s的電(dian)壓;
b暫時(shi)過電(dian)壓，較長持續時(shi)間(jian)的工頻過電(dian)壓;
c瞬態過(guo)電壓，幾毫秒或更短的持續(xu)時間(jian)的過(guo)電壓，通(tong)常是(shi)高阻(zu)尼的振蕩或非振蕩的。
——緩波(bo)(bo)前過電壓(ya)：一種瞬(shun)態過電壓(ya)，通常是單方向的(de)，到達(da)峰值(zhi)的(de)時(shi)間為20μsTp5000μs之間，波(bo)(bo)尾(wei)持續時(shi)間T2≤20ms。
——快波前過電壓(ya)：一(yi)種瞬(shun)態過電壓(ya)，通常是單方(fang)向的，到(dao)達峰值時間為0.1μsT120μs，波尾(wei)持續(xu)時間T2≤300μs。
——陡波前(qian)過電(dian)壓：一種瞬態(tai)過電(dian)壓，通常是單(dan)方向的(de)，到達峰值(zhi)的(de)時間為Tf≤0.1μs，總持續(xu)時間3ms，并(bing)帶有疊加振(zhen)蕩，振(zhen)蕩頻(pin)率地30kHzf100MHz之(zhi)間。
d聯合(暫時、緩前波、快波前、陡(dou)波前)過電壓。
根據上述(shu)的(de)過電(dian)壓類型，可描述(shu)出標準的(de)電(dian)壓波(bo)形。
②長期的(de)交流或直流電(dian)(dian)壓(ya)與絕緣(yuan)配合(he)的(de)關系，要(yao)考(kao)慮額(e)定(ding)電(dian)(dian)壓(ya)、額(e)定(ding)絕緣(yuan)電(dian)(dian)壓(ya)、實(shi)際工(gong)(gong)作(zuo)電(dian)(dian)壓(ya)。在(zai)系統正常、長期運行過(guo)程中，主(zhu)要(yao)要(yao)考(kao)慮額(e)定(ding)的(de)絕緣(yuan)電(dian)(dian)壓(ya)和實(shi)際工(gong)(gong)作(zuo)電(dian)(dian)壓(ya)，而這一(yi)點除了要(yao)滿足標準的(de)要(yao)求外，更要(yao)注意考(kao)慮我(wo)國電(dian)(dian)網(wang)的(de)實(shi)際情(qing)況(kuang)。在(zai)目前我(wo)國電(dian)(dian)網(wang)質量尚(shang)不高的(de)情(qing)況(kuang)下，設計產品(pin)時，對絕緣(yuan)配合(he)而言，實(shi)際可能出現的(de)工(gong)(gong)作(zuo)電(dian)(dian)壓(ya)更重要(yao)。
③瞬(shun)態過(guo)電(dian)壓(ya)與(yu)絕緣配(pei)合(he)的(de)關系(xi)(xi)(xi)，這與(yu)電(dian)氣系(xi)(xi)(xi)統(tong)內(nei)被控(kong)過(guo)電(dian)壓(ya)的(de)條件有關。在系(xi)(xi)(xi)統(tong)和設備中(zhong)，存在多種(zhong)形式的(de)過(guo)電(dian)壓(ya)，要(yao)全面考(kao)慮(lv)各種(zhong)過(guo)電(dian)壓(ya)的(de)影(ying)響(xiang)，在低(di)壓(ya)電(dian)力系(xi)(xi)(xi)統(tong)中(zhong)，過(guo)電(dian)壓(ya)可(ke)能會受到各種(zhong)多變因素的(de)影(ying)響(xiang)，所(suo)以，系(xi)(xi)(xi)統(tong)中(zhong)的(de)過(guo)電(dian)壓(ya)的(de)是(shi)通(tong)過(guo)統(tong)計的(de)方法來(lai)評定，反映(ying)了一種(zhong)發生概(gai)率(lv)的(de)概(gai)念，并(bing)可(ke)通(tong)過(guo)概(gai)率(lv)統(tong)計的(de)方法來(lai)決定是(shi)否需要(yao)保護控(kong)制。
1.1.2 設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)類(lei)別(bie) 根(gen)據設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)條件(jian)，要(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)(de)長期持續電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)運行等級(ji)(ji)，將直接(jie)由(you)低(di)壓(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)供電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)類(lei)別(bie)分為Ⅳ級(ji)(ji)。過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)類(lei)別(bie)Ⅳ級(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)設(she)備(bei)(bei)是(shi)(shi)使(shi)用(yong)(yong)在(zai)配電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源端的(de)(de)(de)(de)設(she)備(bei)(bei)，如電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)表和前級(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流保護(hu)設(she)備(bei)(bei)。過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)類(lei)別(bie)Ⅲ級(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)設(she)備(bei)(bei)是(shi)(shi)安(an)裝(zhuang)(zhuang)在(zai)配電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)中的(de)(de)(de)(de)任務，以及(ji)設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)安(an)全(quan)性和適用(yong)(yong)性必須符合(he)特殊要(yao)求(qiu)者，如配電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)中的(de)(de)(de)(de)開關(guan)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)。過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)類(lei)別(bie)Ⅱ級(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)設(she)備(bei)(bei)是(shi)(shi)由(you)配電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)供電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)耗能設(she)備(bei)(bei)，如家用(yong)(yong)和類(lei)似用(yong)(yong)途(tu)的(de)(de)(de)(de)負載。過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)類(lei)別(bie)Ⅰ級(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)設(she)備(bei)(bei)是(shi)(shi)連接(jie)在(zai)將瞬態過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)限制在(zai)相當低(di)水平(ping)的(de)(de)(de)(de)設(she)備(bei)(bei)，如具有過(guo)壓(ya)保護(hu)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路上。對于不直接(jie)由(you)低(di)壓(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)供電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)設(she)備(bei)(bei)，必須考慮到系(xi)統設(she)備(bei)(bei)可能出現的(de)(de)(de)(de)最高電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)及(ji)各(ge)種情況的(de)(de)(de)(de)嚴重組合(he)。
|<12>>
電(dian)場情(qing)(qing)況(kuang)分為均勻(yun)電(dian)場與非(fei)均勻(yun)電(dian)場，在低(di)壓成套開關設備中，一般(ban)(ban)認為是處在非(fei)均勻(yun)電(dian)場情(qing)(qing)況(kuang)下，關于頻(pin)(pin)率問(wen)題(ti)，目前(qian)尚在考慮中，一般(ban)(ban)認為低(di)頻(pin)(pin)對絕緣配(pei)合影響(xiang)不大，但高(gao)頻(pin)(pin)還是有影響(xiang)的，尤其是對絕緣材料(liao)。
1.2 絕緣配合(he)與(yu)環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)條(tiao)件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)關系 設備所處的(de)(de)(de)(de)(de)宏觀(guan)(guan)環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)影響(xiang)著絕緣配合(he)，從(cong)目(mu)前實(shi)際應用與(yu)標準的(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)求來看，氣(qi)壓的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)只(zhi)考慮(lv)到海拔高度(du)引起的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)壓的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)，日常的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)壓變(bian)化(hua)已經忽(hu)略，溫度(du)與(yu)濕度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)因素也已忽(hu)略，但(dan)(dan)如果有(you)更(geng)精確的(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)求時，這些因素也還是應予以考慮(lv)。從(cong)微(wei)觀(guan)(guan)環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)上講，宏觀(guan)(guan)環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)決定了微(wei)觀(guan)(guan)環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)，但(dan)(dan)微(wei)觀(guan)(guan)環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)有(you)可(ke)能會好于或壞于宏觀(guan)(guan)環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)設備，外殼不同的(de)(de)(de)(de)(de)防護等級、加熱(re)、通風、灰塵都有(you)可(ke)能影響(xiang)微(wei)觀(guan)(guan)環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)，微(wei)觀(guan)(guan)環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)在相關標準有(you)明確規定，這就(jiu)為產(chan)品的(de)(de)(de)(de)(de)設計提供了依據。
1.3 絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)配合與(yu)絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)材(cai)料(liao)(liao) 絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)問(wen)題相當復雜，它不同(tong)于(yu)(yu)氣體(ti)，是一種(zhong)一旦遭到破壞(huai)便不可恢(hui)復的(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)介質，即(ji)使偶然(ran)發生的(de)(de)(de)(de)過電壓事件也有可能(neng)造(zao)成(cheng)永久損(sun)壞(huai)，絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)材(cai)料(liao)(liao)在長期的(de)(de)(de)(de)使用(yong)中，會(hui)遇到各(ge)種(zhong)各(ge)樣(yang)情況，如(ru)放電事故等，而絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)材(cai)料(liao)(liao)本身由于(yu)(yu)長期積累的(de)(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)因(yin)素，如(ru)熱應(ying)(ying)力、溫(wen)度，機械(xie)沖擊(ji)等應(ying)(ying)力，又會(hui)加速它的(de)(de)(de)(de)老(lao)化過程。對(dui)于(yu)(yu)絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)材(cai)料(liao)(liao)來講，由于(yu)(yu)品(pin)種(zhong)的(de)(de)(de)(de)多樣(yang)性(xing)，其衡(heng)量絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)特(te)性(xing)指標雖(sui)多，但(dan)不統一。這就為(wei)絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)選擇和(he)使用(yong)帶來一定難度，這也就是目(mu)前從國際上對(dui)絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)其它特(te)性(xing)，如(ru)熱應(ying)(ying)力、機械(xie)特(te)性(xing)、局(ju)部放電等指標暫不予以考(kao)慮的(de)(de)(de)(de)原因(yin)。
2 絕緣配合的驗證
目(mu)前驗證絕緣配合的優選方法是使(shi)用沖擊(ji)介電試驗來進(jin)行，對(dui)于不同設備可選定(ding)不同額(e)定(ding)沖擊(ji)電壓值(zhi)。
2.1 用額定沖(chong)擊(ji)電(dian)壓試驗(yan)驗(yan)證設備的絕緣配合(he) 額定沖(chong)擊(ji)電(dian)壓的為1.2/50μs的波(bo)形(xing)。
用(yong)此波形來(lai)模擬瞬(shun)態過電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)、大氣(qi)過電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)，同時也包括低壓(ya)(ya)設備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)接(jie)通(tong)分斷(duan)所產生的(de)(de)(de)(de)過電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)，沖(chong)擊試驗電(dian)(dian)(dian)源脈(mo)沖(chong)波形發生器其輸出阻抗一般應(ying)大于500Ω，額(e)定(ding)沖(chong)擊電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)值的(de)(de)(de)(de)確定(ding)，應(ying)根(gen)據(ju)設備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)使(shi)(shi)用(yong)場合，過電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)類別和設備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)長期(qi)使(shi)(shi)用(yong)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)來(lai)決定(ding)，并應(ying)根(gen)據(ju)相(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)(de)海拔高(gao)度(du)進行修(xiu)正。目(mu)前低壓(ya)(ya)成(cheng)套(tao)開關(guan)(guan)(guan)設備(bei)(bei)對某(mou)些試驗條件。如濕度(du)、溫(wen)(wen)度(du)沒有(you)作出明(ming)確的(de)(de)(de)(de)規定(ding)，但(dan)也應(ying)該在成(cheng)套(tao)開關(guan)(guan)(guan)設備(bei)(bei)標準適(shi)(shi)用(yong)范(fan)圍(wei)(wei)內(nei)，如設備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)使(shi)(shi)用(yong)環境超出了(le)成(cheng)套(tao)開關(guan)(guan)(guan)設備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)適(shi)(shi)用(yong)范(fan)圍(wei)(wei)，則必須予以考(kao)慮修(xiu)正。氣(qi)壓(ya)(ya)與溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)(de)修(xiu)正關(guan)(guan)(guan)系如下式：
K=P/101.3×293(ΔT+293)
K——氣壓與溫度的修(xiu)正(zheng)參(can)數(shu)
ΔT——實際(試驗室)溫度(du)與T=20℃的溫差(cha)K
P——實際氣壓kPa
2.2 替代(dai)沖擊(ji)電(dian)壓(ya)的(de)介電(dian)試(shi)驗 對于低壓(ya)成套開關設備可以用交流或直流試(shi)驗來替代(dai)沖擊(ji)電(dian)壓(ya)試(shi)驗，但是這類試(shi)驗方法(fa)比沖擊(ji)電(dian)壓(ya)試(shi)驗要嚴酷，應征得制造廠的(de)同(tong)意(yi)。
交流試驗(yan)，在(zai)交流情況下，持續(xu)時間為3個周(zhou)波。
直流試驗，每相(正、負(fu)極)各施加電壓三次，每次持續時間為10ms。
就目前我國的實際(ji)情況而言(yan)，在高、低(di)壓電器產品中(zhong)，設備(bei)的絕(jue)緣配(pei)(pei)合(he)仍(reng)是一個(ge)較大的問題，又(you)由于(yu)在低(di)壓成(cheng)套開關(guan)設備(bei)和(he)控(kong)制設備(bei)中(zhong)正式引用絕(jue)緣配(pei)(pei)合(he)這個(ge)概念(nian)，只(zhi)是近兩(liang)年的事(shi)情。所以，正確處(chu)理、解決好產品中(zhong)絕(jue)緣配(pei)(pei)合(he)問題，是一個(ge)比較重要的問題。
參考文獻：
[1]IEC439-1低壓成套開關設(she)備和控制(zhi)設(she)備第一部分:型式(shi)(shi)試(shi)驗(yan)和部分型式(shi)(shi)試(shi)驗(yan)成套設(she)備[S].
IEC890用(yong)外推法(fa)檢查低壓成(cheng)套開關設備和控(kong)制設備通過(guo)部分(fen)型式試(shi)驗成(cheng)套設備的溫升[S].
