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摘要：絕緣配合問題是一個關系到電氣設備産品安全性的重要問題，曆來受到來自各方面(miàn)的重視。絕緣配合早應用在高壓電器産品中。我國(guó)的電器産品中，由于絕緣系統而引發(fā)的事(shì)故占50%-60%，又由于在低壓成(chéng)套開(kāi)關設備和控制設備中正式引用絕緣配合這(zhè)個概念，隻是近兩(liǎng)年的事(shì)情。所以，正确處理、解決好(hǎo)産品中絕緣配合問題，是一個比較重要的問題，應該給予足夠的重視。

關鍵詞：低壓開(kāi)關設備 絕緣配合 絕緣材料

0 引言

低壓成(chéng)套開(kāi)關設備在低壓供電系統中負責電能(néng)的控制、保護、測量、轉換和分配。由于低壓成(chéng)套開(kāi)關設備深入到生産現場、公共場所、居民住宅等地點，可以說(shuō)凡是使用電氣設備的地方都(dōu)應配備低壓設備，我國(guó)電能(néng)的80%左右都(dōu)是通過(guò)低壓成(chéng)套開(kāi)關設備供出，低壓成(chéng)套開(kāi)關設備的發(fā)展源于材料工業、低壓電器、加工工藝和設備、基礎設施建設和人民的生活水平，所以低壓成(chéng)套開(kāi)關設備的水平從一個側面(miàn)反映了一個國(guó)家的經(jīng)濟實力與科學(xué)技術、生活水平。

1 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周圍環境來選擇設備的電氣絕緣特性，隻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(néng)實現絕緣配合。絕緣配合的問題不僅來自設備外部而且還(hái)來自設備本身，是一個涉及各方面(miàn)因素，須加以綜合考慮的問題，其要點分爲三部分：一是設備的使用條件;二是設備的使用環境，三是絕緣材料的選用。

1.1 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、頻率。

1.1.1 絕緣配合與電壓的關系。在考慮絕緣配合與電壓的關系中，要考慮在系統中可能(néng)出現的電壓、設備産生的電壓，要求的持續電壓運行等級，以及人身安全、事(shì)故的危險性。

①電壓與過(guò)電壓的分類，波形。

a持續工頻電壓，有著(zhe)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瞬态過(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(zhǒng)瞬态過(guò)電壓，通常是單方向(xiàng)的，到達峰值的時(shí)間爲20μsTp5000μs之間，波尾持續時(shí)間T2≤20ms。

——快波前過(guò)電壓：一種(zhǒng)瞬态過(guò)電壓，通常是單方向(xiàng)的，到達峰值時(shí)間爲0.1μsT120μs，波尾持續時(shí)間T2≤300μs。

——陡波前過(guò)電壓：一種(zhǒng)瞬态過(guò)電壓，通常是單方向(xiàng)的，到達峰值的時(shí)間爲Tf≤0.1μs，總持續時(shí)間3ms，并帶有疊加振蕩，振蕩頻率地30kHzf100MHz之間。

d聯合(暫時(shí)、緩前波、快波前、陡波前)過(guò)電壓。

根據上述的過(guò)電壓類型，可描述出标準的電壓波形。

②長(cháng)期的交流或直流電壓與絕緣配合的關系，要考慮額定電壓、額定絕緣電壓、實際工作電壓。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際工作電壓，而這(zhè)一點除了要滿足标準的要求外，更要注意考慮我國(guó)電網的實際情況。在目前我國(guó)電網質量尚不高的情況下，設計産品時(shí)，對(duì)絕緣配合而言，實際可能(néng)出現的工作電壓更重要。

③瞬态過(guò)電壓與絕緣配合的關系，這(zhè)與電氣系統内被控過(guò)電壓的條件有關。在系統和設備中，存在多種(zhǒng)形式的過(guò)電壓，要全面(miàn)考慮各種(zhǒng)過(guò)電壓的影響，在低壓電力系統中，過(guò)電壓可能(néng)會(huì)受到各種(zhǒng)多變因素的影響，所以，系統中的過(guò)電壓的是通過(guò)統計的方法來評定，反映了一種(zhǒng)發(fā)生概率的概念，并可通過(guò)概率統計的方法來決定是否需要保護控制。

1.1.2 設備的過(guò)電壓類别 根據設備的使用條件，要求的長(cháng)期持續電壓運行等級，將(jiāng)直接由低壓電網供電設備的過(guò)電壓類别分爲Ⅳ級。過(guò)電壓類别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)電壓類别Ⅲ級的設備是安裝在配電裝置中的任務，以及設備的使用安全性和适用性必須符合要求者，如配電裝置中的開(kāi)關電器。過(guò)電壓類别Ⅱ級的設備是由配電裝置供電的耗能(néng)設備，如家用和類似用途的負載。過(guò)電壓類别Ⅰ級的設備是連接在將(jiāng)瞬态過(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(duì)于不直接由低壓電網供電的設備，必須考慮到系統設備可能(néng)出現的電壓及各種(zhǒng)情況的嚴重組合。

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電場情況分爲均勻電場與非均勻電場，在低壓成(chéng)套開(kāi)關設備中，一般認爲是處在非均勻電場情況下，關于頻率問題，目前尚在考慮中，一般認爲低頻對(duì)絕緣配合影響不大，但高頻還(hái)是有影響的，尤其是對(duì)絕緣材料。

1.2 絕緣配合與環境條件的關系 設備所處的宏觀環境影響著(zhe)絕緣配合，從目前實際應用與标準的要求來看，氣壓的變化隻考慮到海拔高度引起(qǐ)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，但如果有更精确的要求時(shí)，這(zhè)些因素也還(hái)是應予以考慮。從微觀環境上講，宏觀環境決定了微觀環境，但微觀環境有可能(néng)會(huì)好(hǎo)于或壞于宏觀環境設備，外殼不同的防護等級、加熱、通風、灰塵都(dōu)有可能(néng)影響微觀環境，微觀環境在相關标準有明确規定，這(zhè)就(jiù)爲産品的設計提供了依據。

1.3 絕緣配合與絕緣材料 絕緣材料的問題相當複雜，它不同于氣體，是一種(zhǒng)一旦遭到破壞便不可恢複的絕緣介質，即使偶然發(fā)生的過(guò)電壓事(shì)件也有可能(néng)造成(chéng)永久損壞，絕緣材料在長(cháng)期的使用中，會(huì)遇到各種(zhǒng)各樣情況，如放電事(shì)故等，而絕緣材料本身由于長(cháng)期積累的各種(zhǒng)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(duì)于絕緣材料來講，由于品種(zhǒng)的多樣性，其衡量絕緣材料的特性指标雖多，但不統一。這(zhè)就(jiù)爲絕緣材料的選擇和使用帶來一定難度，這(zhè)也就(jiù)是目前從上對(duì)絕緣材料的其它特性，如熱應力、機械特性、局部放電等指标暫不予以考慮的原因。

2 絕緣配合的驗證

目前驗證絕緣配合的優選方法是使用沖擊介電試驗來進(jìn)行，對(duì)于不同設備可選定不同額定沖擊電壓值。

2.1 用額定沖擊電壓試驗驗證設備的絕緣配合 額定沖擊電壓的爲1.2/50μs的波形。

用此波形來模拟瞬态過(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産生的過(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，額定沖擊電壓值的确定，應根據設備的使用場合，過(guò)電壓類别和設備的長(cháng)期使用電壓來決定，并應根據相應的海拔高度進(jìn)行修正。目前低壓成(chéng)套開(kāi)關設備對(duì)某些試驗條件。如濕度、溫度沒(méi)有作出明确的規定，但也應該在成(chéng)套開(kāi)關設備标準适用範圍内，如設備的使用環境超出了成(chéng)套開(kāi)關設備的适用範圍，則必須予以考慮修正。氣壓與溫度的修正關系如下式：

K=P/101.3×293(ΔT+293)

K——氣壓與溫度的修正參數

ΔT——實際(試驗室)溫度與T=20℃的溫差K

P——實際氣壓kPa

2.2 替代沖擊電壓的介電試驗 對(duì)于低壓成(chéng)套開(kāi)關設備可以用交流或直流試驗來替代沖擊電壓試驗，但是這(zhè)類試驗方法比沖擊電壓試驗要嚴酷，應征得制造廠的同意。

交流試驗，在交流情況下，持續時(shí)間爲3個周波。

直流試驗，每相(正、負)各施加電壓三次，每次持續時(shí)間爲10ms。

就(jiù)目前我國(guó)的實際情況而言，在高、低壓電器産品中，設備的絕緣配合仍是一個較大的問題，又由于在低壓成(chéng)套開(kāi)關設備和控制設備中正式引用絕緣配合這(zhè)個概念，隻是近兩(liǎng)年的事(shì)情。所以，正确處理、解決好(hǎo)産品中絕緣配合問題，是一個比較重要的問題。

參考文獻：

[1]IEC439-1低壓成(chéng)套開(kāi)關設備和控制設備部分:型式試驗和部分型式試驗成(chéng)套設備[S].

IEC890用外推法檢查低壓成(chéng)套開(kāi)關設備和控制設備通過(guò)部分型式試驗成(chéng)套設備的溫升[S].