低壓設備的絕緣配合原理要求及試驗ppt課件

1、低壓設備的絕緣低壓設備的絕緣配合配合原理、要求及試驗原理、要求及試驗1 術(shù)語術(shù)語 絕緣配合 insulation co-ordination 考慮了預期微觀環(huán)境及其影響作用的情況下電氣設備絕緣特性的相互關(guān)系。 注：按工作電壓和(周期性)再現(xiàn)峰值電壓等特性來表示預期電壓強度特性。1 術(shù)語術(shù)語 電氣間隙 clearance 兩導電部分之間在空氣中的最短距離。 爬電距離 creepage distance 兩導電部分之間沿絕緣材料表面的最短距離。1 術(shù)語術(shù)語固體絕緣固體絕緣 solid insulation 電氣設備中插入兩導電部分之間電氣設備中插入兩導電部分之間作為絕緣的固體材料。作為絕緣的固體材

2、料。1 術(shù)語 額定電壓 rated voltage 制造廠對元件、電器或設備規(guī)定的電壓值，它與運行(包括操作)和性能等特性有關(guān)。 額定絕緣電壓 rated insulation voltage 制造廠對設備或其部件規(guī)定的耐受電壓有效值，以表征其絕緣規(guī)定的(長期)耐受能力。 注：額定絕緣電壓不一定等于設備的額定電壓。1 術(shù)語術(shù)語 額定沖擊電壓 rated impulse voltage 制造廠對設備或其部件規(guī)定的沖擊耐受電壓值，以表征其絕緣規(guī)定的抗瞬態(tài)過電壓的耐受能力。 過電壓 over voltage 峰值大于在正常運行下最大穩(wěn)態(tài)電壓的相應峰值的任何電壓。2 絕緣配合原理絕緣配合原理2.1 基

3、本原理基本原理絕緣配合是指根據(jù)產(chǎn)品的使用要絕緣配合是指根據(jù)產(chǎn)品的使用要求和周圍環(huán)境來選擇電氣絕緣特求和周圍環(huán)境來選擇電氣絕緣特性，只有基于在其壽命期間內(nèi)所性，只有基于在其壽命期間內(nèi)所承受的各種作用承受的各種作用(例如電壓和其例如電壓和其它因素它因素)強度時，才能實現(xiàn)產(chǎn)品強度時，才能實現(xiàn)產(chǎn)品絕緣配合的最終目標。絕緣配合的最終目標。2 絕緣配合原理絕緣配合原理2.2 絕緣配合的影響因素絕緣配合的影響因素2.2.1 與設備有關(guān)的電壓與設備有關(guān)的電壓 額定電壓；額定電壓； 額定絕緣電壓；額定絕緣電壓； 由設備運行過程中的過電壓確定的由設備運行過程中的過電壓確定的額定沖擊電壓。額定沖擊電壓。2 絕緣配合

4、原理絕緣配合原理2.2 絕緣配合的影響因素絕緣配合的影響因素2.2.2 環(huán)境條件環(huán)境條件宏觀條件宏觀條件(溫度、濕度、太陽輻射等溫度、濕度、太陽輻射等)；微觀條件；微觀條件；影響微觀環(huán)境的因素影響微觀環(huán)境的因素(外殼、加熱、通外殼、加熱、通風、灰塵、水汽等風、灰塵、水汽等)。2 絕緣配合原理絕緣配合原理2.2 絕緣配合的影響因素絕緣配合的影響因素2.2.3 其它因素其它因素污染污染材料性能漏電起痕指數(shù)材料性能漏電起痕指數(shù)CTI）電壓作用時間電壓作用時間頻率頻率海拔高度海拔高度(大氣壓力大氣壓力)電場條件電場條件 均勻電場；均勻電場； 非均勻電場。非均勻電場。 絕緣破壞及影響因素分析絕緣破壞及影

5、響因素分析 3.1 絕緣擊穿絕緣擊穿3.1.1 擊穿機理擊穿機理熱擊穿熱擊穿 在強電場作用下，電介質(zhì)內(nèi)部由于介電在強電場作用下，電介質(zhì)內(nèi)部由于介電損耗而發(fā)熱，如果熱量來不及散失，使損耗而發(fā)熱，如果熱量來不及散失，使溫度不斷升高，導致低分子揮發(fā)物逸出溫度不斷升高，導致低分子揮發(fā)物逸出而使材料的分子結(jié)構(gòu)破壞，最后造成絕而使材料的分子結(jié)構(gòu)破壞，最后造成絕緣擊穿緣擊穿 3 絕緣破壞及影響因素絕緣破壞及影響因素分析分析 3.1 絕緣擊穿絕緣擊穿3.1.1 擊穿機理擊穿機理電擊穿電擊穿 在強電場作用下，電介質(zhì)內(nèi)部由于帶在強電場作用下，電介質(zhì)內(nèi)部由于帶電質(zhì)點的劇烈運動發(fā)生碰撞而電離，電質(zhì)點的劇烈運動發(fā)生碰撞

6、而電離，使分子結(jié)構(gòu)破壞而增加了電導，最使分子結(jié)構(gòu)破壞而增加了電導，最后造成絕緣擊穿后造成絕緣擊穿 3 絕緣破壞及影響因素絕緣破壞及影響因素分析分析 3.1 絕緣擊穿絕緣擊穿3.1.1 擊穿機理擊穿機理放電擊穿放電擊穿 在強電場作用下，電介質(zhì)內(nèi)部包含在強電場作用下，電介質(zhì)內(nèi)部包含的汽泡首先發(fā)生碰撞而放電，雜質(zhì)的汽泡首先發(fā)生碰撞而放電，雜質(zhì)也可能因電場加熱的結(jié)果產(chǎn)生汽化，也可能因電場加熱的結(jié)果產(chǎn)生汽化，汽泡的進一步發(fā)展而導致材料絕緣汽泡的進一步發(fā)展而導致材料絕緣擊穿擊穿 3 絕緣破壞及影響因素絕緣破壞及影響因素分析分析 3.1 絕緣擊穿絕緣擊穿3.1.2 絕緣擊穿影響因素絕緣擊穿影響因素溫度溫度升

7、高，材料的擊穿電溫度溫度升高，材料的擊穿電壓下降壓下降濕度濕度增大，材料的擊穿電濕度濕度增大，材料的擊穿電壓下降壓下降電壓作用時間電壓作用時間增電壓作用時間電壓作用時間增長，材料的長，材料的 擊穿電壓下降擊穿電壓下降頻率頻率提高，材料的擊穿電頻率頻率提高，材料的擊穿電壓下降壓下降材料厚度材料厚度提高，散熱材料厚度材料厚度提高，散熱不利，擊穿電壓下降不利，擊穿電壓下降3 絕緣破壞及影響因素絕緣破壞及影響因素分析分析 3.1 絕緣擊穿絕緣擊穿3.2 絕緣老化絕緣老化3.2.1 絕緣老化機理絕緣老化機理絕緣老化絕緣老化絕緣材料在設備運行過程中的各種因素絕緣材料在設備運行過程中的各種因素作用下，發(fā)生不

8、可逆的物理、化學變化，作用下，發(fā)生不可逆的物理、化學變化，導致材料電氣、力學性能的急劇變化而導致材料電氣、力學性能的急劇變化而破壞，為絕緣老化。破壞，為絕緣老化。3 絕緣破壞及影響因素絕緣破壞及影響因素分析分析 3.2 絕緣老化絕緣老化3.2.1 絕緣老化機理絕緣老化機理熱老化熱老化 絕緣材料在熱、氧、水的單獨或聯(lián)合作絕緣材料在熱、氧、水的單獨或聯(lián)合作用下，低分子揮發(fā)物或產(chǎn)物逸出；生成用下，低分子揮發(fā)物或產(chǎn)物逸出；生成的游離基參與鏈反應使分子鏈斷裂；引的游離基參與鏈反應使分子鏈斷裂；引發(fā)的自動催化作用加速材料破壞；產(chǎn)生發(fā)的自動催化作用加速材料破壞；產(chǎn)生水解降解；或產(chǎn)生高分子鏈聚合等，導水解降解

9、；或產(chǎn)生高分子鏈聚合等，導致材料性能下降或完全破壞致材料性能下降或完全破壞3 絕緣破壞及影響因素絕緣破壞及影響因素分析分析 3.2.1 絕緣老化機理絕緣老化機理電老化電老化 由于局部放電產(chǎn)生的由于局部放電產(chǎn)生的O3、氮氧化物、氮氧化物、高速粒子等，以及由局部放電引起高速粒子等，以及由局部放電引起的介電損耗加大致使材料發(fā)熱，導的介電損耗加大致使材料發(fā)熱，導致材料性能下降或完全破壞致材料性能下降或完全破壞 3 絕緣破壞及影響因素絕緣破壞及影響因素分析分析 3.2.2 絕緣老化因素絕緣老化因素電場強度電場強度 電場強度增大，加速材電場強度增大，加速材料的絕緣老化料的絕緣老化 溫度溫度增高，材料的絕緣

10、老化溫度溫度增高，材料的絕緣老化會加速會加速濕度濕度增大，材料的絕緣老化濕度濕度增大，材料的絕緣老化會加速會加速頻率頻率增高，材料的絕緣老化頻率頻率增高，材料的絕緣老化會加速會加速污染污染會導致局部放電，加速污染污染會導致局部放電，加速材料的絕緣老化材料的絕緣老化3 絕緣破壞及影響因素絕緣破壞及影響因素分析分析 3.3 影響因素分類影響因素分類3.3.1 絕緣材料組別絕緣材料組別按材料的相比漏電起痕指數(shù)分類按材料的相比漏電起痕指數(shù)分類絕緣材料組別絕緣材料組別 相比漏電起痕指數(shù)相比漏電起痕指數(shù)(CTI) V I 600 600 II 400 IIIa 175400 IIIb 1001753 絕緣

11、破壞及影響因素絕緣破壞及影響因素分析分析 3.3 影響因素分類影響因素分類3.3.2 材料的耐熱性分級材料的耐熱性分級 材料級別代號材料級別代號 最高長期工最高長期工作溫度作溫度 Y 90 A 105 E 120 B 130 F 155 H 180 C 1803 絕緣破壞及影響因素絕緣破壞及影響因素分析分析 3.3 影響因素分類影響因素分類3.3.3 污染等級微觀環(huán)境）污染等級微觀環(huán)境）1級一般無污染或僅出現(xiàn)干燥的、非導電性級一般無污染或僅出現(xiàn)干燥的、非導電性的污染。該等級對絕緣配合無影響的污染。該等級對絕緣配合無影響2級有時會出現(xiàn)由凝露造成暫時的導電性，級有時會出現(xiàn)由凝露造成暫時的導電性，一

12、般只有無導電性的污染一般只有無導電性的污染3級一般有導電性污染出現(xiàn)，或者出現(xiàn)由于級一般有導電性污染出現(xiàn)，或者出現(xiàn)由于凝露凝露 使干燥的、非導電性的污染變成導電使干燥的、非導電性的污染變成導電性性4級由導電性灰塵或雨雪造成持續(xù)的導電性級由導電性灰塵或雨雪造成持續(xù)的導電性3 絕緣破壞及影響因素分析絕緣破壞及影響因素分析 3.3 影響因素分類影響因素分類3.3.4 過電壓類別過電壓類別過電壓的產(chǎn)生過電壓的產(chǎn)生一次回路操作一次回路操作 隔離開關(guān)操作高壓母線隔離開關(guān)操作高壓母線 斷路器操作高壓母線斷路器操作高壓母線/線路線路電容器組投切電容器組投切空載變壓器空載變壓器/電抗器投切電抗器投切雷擊二次雷擊即

13、由一次雷擊產(chǎn)生的傳導影響）雷擊二次雷擊即由一次雷擊產(chǎn)生的傳導影響）電網(wǎng)故障高壓母線接地電網(wǎng)故障高壓母線接地二次回路操作二次回路操作 繼電器操作繼電器操作 開關(guān)操作包括電子開關(guān)開關(guān)操作包括電子開關(guān)靜電放電靜電放電ESD由人體或物體所帶靜電引發(fā)的放由人體或物體所帶靜電引發(fā)的放電電3 絕緣破壞及影響因素分析絕緣破壞及影響因素分析 3.3 影響因素分類影響因素分類3.3.4 過電壓類別過電壓類別過電壓類別過電壓類別I采取了特別措施，例如具有良好防護采取了特別措施，例如具有良好防護的電子電路的電子電路 II由配電裝置供電的用電設備由配電裝置供電的用電設備III安裝在配電裝置中的設備，例如開安裝在配電裝置

14、中的設備，例如開關(guān)設備關(guān)設備IV使用在配電設備電源端的設備使用在配電設備電源端的設備4 絕緣配合的基本要求絕緣配合的基本要求4.1 電氣絕緣圖解電氣絕緣圖解標稱電壓標稱電壓( (額定電壓額定電壓) )對過電壓的耐受能力對過電壓的耐受能力長期絕緣的耐受能力長期絕緣的耐受能力線中性線電壓的優(yōu)選值線中性線電壓的優(yōu)選值額定沖擊電壓額定沖擊電壓 瞬態(tài)過電壓瞬態(tài)過電壓 電氣間隙電氣間隙沖擊電壓試驗沖擊電壓試驗額定絕緣電壓額定絕緣電壓 介質(zhì)強度介質(zhì)強度 爬電距離爬電距離 絕緣電阻絕緣電阻過電壓類別過電壓類別介質(zhì)強度試驗介質(zhì)強度試驗絕緣電阻測量絕緣電阻測量爬電距離測量爬電距離測量4 絕緣配合的基本要求絕緣配合

15、的基本要求4.2 最小電氣間隙的確定最小電氣間隙的確定4 絕緣配合的基本要求絕緣配合的基本要求 4.3 最小爬電距離的確定最小爬電距離的確定5 5 電氣絕緣測量和試驗電氣絕緣測量和試驗5.1 電氣間隙和爬電距離測量電氣間隙和爬電距離測量目的：最小電氣間隙和爬電距離是否滿足目的：最小電氣間隙和爬電距離是否滿足要求要求測量方法：測量方法： 按照最不利的位置測量按照最不利的位置測量 按照標準規(guī)定的規(guī)則，最小溝槽不計按照標準規(guī)定的規(guī)則，最小溝槽不計合格判據(jù)：符合最小電氣間隙和爬電距離合格判據(jù)：符合最小電氣間隙和爬電距離的規(guī)定的規(guī)定 5.2 5.2 絕緣電阻測量絕緣電阻測量目的：檢測絕緣的長期耐受能力目

16、的：檢測絕緣的長期耐受能力試驗類型：型式試驗和例行試驗試驗類型：型式試驗和例行試驗試驗條件：標準規(guī)定的條件試驗條件：標準規(guī)定的條件試驗部位：試驗部位： 每個電路與外露的導電件間；每個電路與外露的導電件間； 獨立電路之間；獨立電路之間； 經(jīng)協(xié)商，可在常開觸點電路試驗，試驗值經(jīng)經(jīng)協(xié)商，可在常開觸點電路試驗，試驗值經(jīng)協(xié)商確定協(xié)商確定試驗儀器：直流試驗儀器：直流500V500V10%10%合格判據(jù)：合格判據(jù)： 100M100M 濕熱：濕熱：10M 10M 5.3 5.3 介質(zhì)強度試驗介質(zhì)強度試驗目的：目的： 檢驗絕緣的長期耐受能力檢驗絕緣的長期耐受能力 檢驗電氣間隙檢驗電氣間隙 檢驗爬電距離檢驗爬電距

17、離試驗類型：型式試驗和例行試驗試驗類型：型式試驗和例行試驗試驗條件：標準規(guī)定的條件試驗條件：標準規(guī)定的條件試驗部位：試驗部位： 每個電路與外露的導電件間；每個電路與外露的導電件間； 獨立電路之間；獨立電路之間； 經(jīng)協(xié)商，可在常開觸點電路試驗，試驗值經(jīng)協(xié)經(jīng)協(xié)商，可在常開觸點電路試驗，試驗值經(jīng)協(xié)商確定商確定試驗值：試驗值：2000V/500V2000V/500V合格判據(jù)：試驗期間不發(fā)生擊穿和閃烙合格判據(jù)：試驗期間不發(fā)生擊穿和閃烙 5.4 5.4 沖擊電壓試驗沖擊電壓試驗目的：目的：試驗類型：試驗類型：試驗條件：試驗條件：試驗部位：試驗部位： 每個電路與外露的導電件間；每個電路與外露的導電件間； 各

18、個獨立電路之間；各個獨立電路之間； 經(jīng)協(xié)商，給定電路的端子間經(jīng)協(xié)商，給定電路的端子間 試驗值：試驗值：5000V5000V或或1000V1000V合格判據(jù)：合格判據(jù)： 試驗期間無破壞性放電試驗期間無破壞性放電( (火花、閃絡或擊穿火花、閃絡或擊穿); ); 試驗后滿足性能要求試驗后滿足性能要求6 6 固體絕緣設計固體絕緣設計6.1 6.1 設計原則設計原則a) a) 固體絕緣材料的電氣強度遠遠大于空氣的電固體絕緣材料的電氣強度遠遠大于空氣的電氣強度，所以，當以電氣間隙進行的絕緣設氣強度，所以，當以電氣間隙進行的絕緣設計達不到要求時，應采用爬電距離的方法，計達不到要求時，應采用爬電距離的方法，即在兩導電體間增加固體絕緣進行隔離。即在兩導電體間增加固體絕緣進