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1、低压设备的绝缘低压设备的绝缘配合配合原理、要求及试验原理、要求及试验11 术语术语 绝缘配合绝缘配合 insulation co-ordination 考虑了预期微观环境及其影响作用的情况下考虑了预期微观环境及其影响作用的情况下电气设备绝缘特性的相互关系。电气设备绝缘特性的相互关系。 注：按工作电压和(周期性)再现峰值电压等特性来表示预期电压强度特性。21 术语术语 电气间隙电气间隙 clearance 两导电部分之间在空气中的最短距离两导电部分之间在空气中的最短距离。 爬电距离爬电距离 creepage distance 两导电部分之间沿绝缘材料表面的最短距离两导电部分之间沿绝缘材料表面的最
2、短距离。31 术语术语固体绝缘固体绝缘 solid insulation 电气设备中插入两导电部分之间作为绝缘的电气设备中插入两导电部分之间作为绝缘的固体材料。固体材料。41 术语 额定电压额定电压 rated voltage 制造厂对元件、电器或设备规定的电压值，它与运制造厂对元件、电器或设备规定的电压值，它与运行行(包括操作包括操作)和性能等特性有关。和性能等特性有关。 额定绝缘电压额定绝缘电压 rated insulation voltage 制造厂对设备或其部件规定的耐受电压有效值，以制造厂对设备或其部件规定的耐受电压有效值，以表征其绝缘规定的表征其绝缘规定的(长期长期)耐受能力。耐受
3、能力。 注：额定绝缘电压不一定等于设备的额定电压。51 术语术语 额定冲击电压额定冲击电压 rated impulse voltage 制造厂对设备或其部件规定的冲击耐受电压制造厂对设备或其部件规定的冲击耐受电压值，以表征其绝缘规定的抗瞬态过电压的耐值，以表征其绝缘规定的抗瞬态过电压的耐受能力。受能力。 过电压过电压over voltage 峰值大于在正常运行下最大稳态电压的相应峰值大于在正常运行下最大稳态电压的相应峰值的任何电压。峰值的任何电压。62 绝缘配合原理绝缘配合原理2.1 基本原理基本原理绝缘配合是指根据产品的使用要求绝缘配合是指根据产品的使用要求和周围环境来选择电气绝缘特性，和周
4、围环境来选择电气绝缘特性，只有基于在其寿命期间内所承受的只有基于在其寿命期间内所承受的各种作用各种作用(例如电压和其它因素例如电压和其它因素)强强度时，才能实现产品绝缘配合的最度时，才能实现产品绝缘配合的最终目标。终目标。72 绝缘配合原理绝缘配合原理2.2 绝缘配合的影响因素绝缘配合的影响因素2.2.1 与设备有关的电压与设备有关的电压 额定电压；额定电压； 额定绝缘电压；额定绝缘电压； 由设备运行过程中的过电压确定的额定冲击由设备运行过程中的过电压确定的额定冲击电压。电压。82 绝缘配合原理绝缘配合原理2.2 绝缘配合的影响因素绝缘配合的影响因素2.2.2 环境条件环境条件宏观条件宏观条件
5、(温度、湿度、太阳辐射等温度、湿度、太阳辐射等)；微观条件；微观条件；影响微观环境的因素影响微观环境的因素(外壳、加热、通风、灰外壳、加热、通风、灰尘、水汽等尘、水汽等)。92 绝缘配合原理绝缘配合原理2.2 绝缘配合的影响因素绝缘配合的影响因素2.2.3 其它因素其它因素污染污染材料性能（漏电起痕指数材料性能（漏电起痕指数CTI）电压作用时间电压作用时间频率频率海拔高度海拔高度(大气压力大气压力)电场条件电场条件 均匀电场；均匀电场； 非均匀电场。非均匀电场。103绝缘破坏及影响因素分析绝缘破坏及影响因素分析 3.1 绝缘击穿绝缘击穿3.1.1 击穿机理击穿机理热击穿热击穿 在强电场作用下，
6、电介质内部由于介电在强电场作用下，电介质内部由于介电损耗而发热，如果热量来不及散失，使损耗而发热，如果热量来不及散失，使温度不断升高，导致低分子挥发物逸出温度不断升高，导致低分子挥发物逸出而使材料的分子结构破坏，最后造成绝而使材料的分子结构破坏，最后造成绝缘击穿缘击穿 113 绝缘破坏及影响因素绝缘破坏及影响因素分析分析 3.1 绝缘击穿绝缘击穿3.1.1 击穿机理击穿机理电击穿电击穿 在强电场作用下，电介质内部由于带电质点的在强电场作用下，电介质内部由于带电质点的剧烈运动发生碰撞而电离，使分子结构破坏剧烈运动发生碰撞而电离，使分子结构破坏而增加了电导，最后造成绝缘击穿而增加了电导，最后造成绝
7、缘击穿 123 绝缘破坏及影响因素绝缘破坏及影响因素分析分析 3.1 绝缘击穿绝缘击穿3.1.1 击穿机理击穿机理放电击穿放电击穿 在强电场作用下，电介质内部包含的汽泡首在强电场作用下，电介质内部包含的汽泡首先发生碰撞而放电，杂质也可能因电场加热先发生碰撞而放电，杂质也可能因电场加热的结果产生汽化，汽泡的进一步发展而导致的结果产生汽化，汽泡的进一步发展而导致材料绝缘击穿材料绝缘击穿 133 绝缘破坏及影响因素绝缘破坏及影响因素分析分析 3.1 绝缘击穿绝缘击穿3.1.2 绝缘击穿影响因素绝缘击穿影响因素温度温度温度升高，材料的击穿电压下降温度升高，材料的击穿电压下降湿度湿度湿度增大，材料的击穿
8、电压下降湿度增大，材料的击穿电压下降电压电压作用时间电压作用时间增长，材作用时间电压作用时间增长，材料的料的 击穿电压下降击穿电压下降频率频率频率提高，材料的击穿电压下降频率提高，材料的击穿电压下降材料厚度材料厚度材料厚度提高，散热不利，材料厚度提高，散热不利，击穿电压下降击穿电压下降143 绝缘破坏及影响因素绝缘破坏及影响因素分析分析 3.1 绝缘击穿绝缘击穿3.2 绝缘老化绝缘老化3.2.1 绝缘老化机理绝缘老化机理绝缘老化绝缘老化绝缘材料在设备运行过程中的各种因素作用绝缘材料在设备运行过程中的各种因素作用下，发生不可逆的物理、化学变化，导致材下，发生不可逆的物理、化学变化，导致材料电气、
9、力学性能的急剧变化而破坏，为绝料电气、力学性能的急剧变化而破坏，为绝缘老化。缘老化。153 绝缘破坏及影响因素绝缘破坏及影响因素分析分析 3.2 绝缘老化绝缘老化3.2.1 绝缘老化机理绝缘老化机理热老化热老化 绝缘材料在热、氧、水的单独或联合作用下，绝缘材料在热、氧、水的单独或联合作用下，低分子挥发物或产物逸出；生成的游离基参低分子挥发物或产物逸出；生成的游离基参与链反应使分子链断裂；引发的自动催化作与链反应使分子链断裂；引发的自动催化作用加速材料破坏；产生水解降解；或产生高用加速材料破坏；产生水解降解；或产生高分子链聚合等，导致材料性能下降或完全破分子链聚合等，导致材料性能下降或完全破坏坏
10、163 绝缘破坏及影响因素绝缘破坏及影响因素分析分析 3.2.1 绝缘老化机理绝缘老化机理电老化电老化 由于局部放电产生的由于局部放电产生的O3、氮氧化物、高速粒、氮氧化物、高速粒子等，以及由局部放电引起的介电损耗加大子等，以及由局部放电引起的介电损耗加大致使材料发热，导致材料性能下降或完全破致使材料发热，导致材料性能下降或完全破坏坏 173 绝缘破坏及影响因素绝缘破坏及影响因素分析分析 3.2.2 绝缘老化因素绝缘老化因素电场强度电场强度 电场强度增大，加速材料的绝缘老化 温度温度温度增高，材料的绝缘老化会加速湿度湿度湿度增大，材料的绝缘老化会加速频率频率频率增高，材料的绝缘老化会加速污染污
11、染污染会导致局部放电，加速材料的绝缘老化183 绝缘破坏及影响因素绝缘破坏及影响因素分析分析 3.3 影响因素分类影响因素分类3.3.1 绝缘材料组别绝缘材料组别按材料的相比漏电起痕指数分类按材料的相比漏电起痕指数分类绝缘材料组别绝缘材料组别 相比漏电起痕指数相比漏电起痕指数(CTI) V I 600 600 II 400 IIIa 175400 IIIb 100175193 绝缘破坏及影响因素绝缘破坏及影响因素分析分析 3.3 影响因素分类影响因素分类3.3.2 材料的耐热性分级材料的耐热性分级 材料级别代号材料级别代号 最高长期工作温度最高长期工作温度 Y 90 A 105 E 120 B
12、 130 F 155 H 180 C 180203 绝缘破坏及影响因素绝缘破坏及影响因素分析分析 3.3 影响因素分类影响因素分类3.3.3 污染等级（微观环境）污染等级（微观环境）1级级一般无污染或仅出现干燥的、非导电性的污一般无污染或仅出现干燥的、非导电性的污染。该等级对绝缘配合无影响染。该等级对绝缘配合无影响2级级有时会出现由凝露造成暂时的导电性，一般有时会出现由凝露造成暂时的导电性，一般只有无导电性的污染只有无导电性的污染3级级一般有导电性污染出现，或者出现由于凝露一般有导电性污染出现，或者出现由于凝露 使干燥的、非导电性的污染变成导电性使干燥的、非导电性的污染变成导电性4级级由导电性
13、灰尘或雨雪造成持续的导电性由导电性灰尘或雨雪造成持续的导电性213 绝缘破坏及影响因素分析绝缘破坏及影响因素分析 3.3 影响因素分类影响因素分类3.3.4 过电压类别过电压类别过电压的产生过电压的产生一次回路操作一次回路操作 隔离开关操作高压母线隔离开关操作高压母线 断路器操作高压母线断路器操作高压母线/线路线路电容器组投切电容器组投切空载变压器空载变压器/电抗器投切电抗器投切雷击二次雷击（即由一次雷击产生的传导影响）雷击二次雷击（即由一次雷击产生的传导影响）电网故障高压母线接地电网故障高压母线接地二次回路操作二次回路操作 继电器操作继电器操作 开关操作（包括电子开关开关操作（包括电子开关静
14、电放电（静电放电（ESD）由人体或物体所带静电引发的放电）由人体或物体所带静电引发的放电223 绝缘破坏及影响因素分析绝缘破坏及影响因素分析 3.3 影响因素分类影响因素分类3.3.4 过电压类别过电压类别过电压类别过电压类别I采取了特别措施，例如具有良好防护的电采取了特别措施，例如具有良好防护的电子电路子电路 II由配电装置供电的用电设备由配电装置供电的用电设备III安装在配电装置中的设备，例如开关设安装在配电装置中的设备，例如开关设备备IV使用在配电设备电源端的设备使用在配电设备电源端的设备234 绝缘配合的基本要求绝缘配合的基本要求4.1 电气绝缘图解电气绝缘图解标称电压标称电压( (额
15、定电压额定电压) )对过电压的耐受能力对过电压的耐受能力长期绝缘的耐受能力长期绝缘的耐受能力线中性线电压的优选值线中性线电压的优选值额定冲击电压额定冲击电压 瞬态过电压瞬态过电压 电气间隙电气间隙冲击电压试验冲击电压试验额定绝缘电压额定绝缘电压 介质强度介质强度 爬电距离爬电距离 绝缘电阻绝缘电阻过电压类别过电压类别介质强度试验介质强度试验绝缘电阻测量绝缘电阻测量爬电距离测量爬电距离测量244 绝缘配合的基本要求绝缘配合的基本要求4.2 最小电气间隙的确定最小电气间隙的确定254 绝缘配合的基本要求绝缘配合的基本要求 4.3 最小爬电距离的确定最小爬电距离的确定265 5 电气绝缘测量和试验电
16、气绝缘测量和试验5.1 电气间隙和爬电距离测量电气间隙和爬电距离测量目的：最小电气间隙和爬电距离是否满目的：最小电气间隙和爬电距离是否满足要求足要求测量方法：测量方法： 按照最不利的位置测量按照最不利的位置测量 按照标准规定的规则，最小沟槽不计按照标准规定的规则，最小沟槽不计合格判据：符合最小电气间隙和爬电距合格判据：符合最小电气间隙和爬电距离的规定离的规定 275.2 5.2 绝缘电阻测量绝缘电阻测量目的：检测绝缘的长期耐受能力目的：检测绝缘的长期耐受能力试验类型：型式试验和例行试验试验类型：型式试验和例行试验试验条件：标准规定的条件试验条件：标准规定的条件试验部位：试验部位： 每个电路与外
17、露的导电件间；每个电路与外露的导电件间； 独立电路之间；独立电路之间； 经协商，可在常开触点电路试验，试验值经经协商，可在常开触点电路试验，试验值经协商确定协商确定试验仪器：直流试验仪器：直流500V10%500V10%合格判据：合格判据： 100M 100M 湿热：湿热：10M 10M 285.3 5.3 介质强度试验介质强度试验目的：目的： 检验绝缘的长期耐受能力检验绝缘的长期耐受能力 检验电气间隙检验电气间隙 检验爬电距离检验爬电距离试验类型：型式试验和例行试验试验类型：型式试验和例行试验试验条件：标准规定的条件试验条件：标准规定的条件试验部位：试验部位： 每个电路与外露的导电件间；每个
18、电路与外露的导电件间； 独立电路之间；独立电路之间； 经协商，可在常开触点电路试验，试验值经协经协商，可在常开触点电路试验，试验值经协商确定商确定试验值：试验值：2000V/500V2000V/500V合格判据：试验期间不发生击穿和闪烙合格判据：试验期间不发生击穿和闪烙 295.4 5.4 冲击电压试验冲击电压试验目的：目的：试验类型：试验类型：试验条件：试验条件：试验部位：试验部位： 每个电路与外露的导电件间；每个电路与外露的导电件间； 各个独立电路之间；各个独立电路之间； 经协商，给定电路的端子间经协商，给定电路的端子间 试验值：试验值：5000V5000V或或1000V1000V合格判据
19、：合格判据： 试验期间无破坏性放电试验期间无破坏性放电( (火花、闪络或击穿火花、闪络或击穿);); 试验后满足性能要求试验后满足性能要求306 6 固体绝缘设计固体绝缘设计6.1 6.1 设计原则设计原则a) 固体绝缘材料的电气强度远远大于空气的电气强度，所以，固体绝缘材料的电气强度远远大于空气的电气强度，所以，当以电气间隙进行的绝缘设计达不到要求时，应采用爬电距当以电气间隙进行的绝缘设计达不到要求时，应采用爬电距离的方法，即在两导电体间增加固体绝缘进行隔离。离的方法，即在两导电体间增加固体绝缘进行隔离。b) 由于固体绝缘材料中的缺陷由于固体绝缘材料中的缺陷(如杂质、气隙如杂质、气隙)存在，
20、尽管电存在，尽管电压还远远小于击穿水平，但仍然会因产生局部放电而损害其压还远远小于击穿水平，但仍然会因产生局部放电而损害其寿命。寿命。c) 固体绝缘材料的损坏在其寿命过程中有一个积累的过程，固体绝缘材料的损坏在其寿命过程中有一个积累的过程，由于这一过程的不可恢复性最终会导致击穿或老化而丧失效由于这一过程的不可恢复性最终会导致击穿或老化而丧失效能。能。d) 在高频电压作用下，材料的介质损耗和局部放电的加剧会在高频电压作用下，材料的介质损耗和局部放电的加剧会降低使用寿命。降低使用寿命。e) 单纯靠增大绝缘结构的厚度以期获得长期耐受电压的能力单纯靠增大绝缘结构的厚度以期获得长期耐受电压的能力是不合适的，只有通过合理的结构设计才会获得满意效果。是不合适的，只有通过合理的结构设计才会获得满意效果。316 固体绝缘设计固体绝缘设计6.2 设计方法设计方法a) 确定最小电气间隙；确定最小电气间隙；b) 确定最小爬电距离；确定最小爬电距离；c) 增加固体绝缘厚度不是好办法增加固体绝缘厚度不是好办法d) 辅助措施辅助措施 涂敷绝缘材料；涂敷绝缘材料； 加装绝缘套管或绝缘衬垫；加装绝缘套管或绝缘衬垫； 铺衬绝缘膜；铺衬绝缘膜； 防污染和防潮防污染和防潮32The End THANK YOU33
