低压成套开关设备的绝缘配合的原理与实践

有关低压成套开关设备的绝缘配合的问题，绝缘配合的基本原理，绝缘配合意指根据设备的使用条件及周围环境来选择设备的电气绝缘特性，绝缘配合与绝缘材料，绝缘配合的验证等。

一、低压成套开关设备绝缘配合问题

绝缘配合问题是一个关系到电气设备产品安全性的重要问题，历来受到来自各方面的重视。绝缘配合最早应用在高压电器产品中。

1987年，国际电工委员会(IEC)第17D分技术委员会起草了名为《对IEC439的补充1关于绝缘配合的要求》的技术文件，正式将绝缘配合问题引入到了低压成套开关设备和控制设备中。

就目前我国的实际情况而言，在高、低压电器产品中，设备的绝缘配合仍是一个较大的问题，有统计数字显示，我国的电器产品中，由于绝缘系统而引发的事故占50％－60％，又由于在低压成套开关设备和控制设备中正式引用绝缘配合这个概念，只是近两年的事情。所以，正确处理、解决好产品中绝缘配合问题，是一个比较重要的问题。

二、绝缘配合的基本原理

绝缘配合意指根据设备的使用条件及周围环境来选择设备的电气绝缘特性，只有在设备的设计基于其期望寿命中所承受的作用强度时，才能实现绝缘配合。

绝缘配合的问题不仅来自设备外部而且还来自设备本身，是一个涉及各方面因素，须加以综合考虑的问题，其要点分为三部分：一是设备的使用条件；二是设备的使用环境，三是绝缘材料的选用。

（一）设备的使用条件

设备的使用条件主要指设备使用的电压、电场、频率。

1.绝缘配合与电压的关系。在考虑绝缘配合与电压的关系中，要考虑在系统中可能出现的电压、设备产生的电压，要求的持续电压运行等级，以及人身安全、事故的危险性。

1、电压与过电压的分类，波形。

a)持续工频电压，有着恒定r、m、s的电压

b)暂时过电压，较长持续时间的工频过电压

c)瞬态过电压，几毫秒或更短的持续时间的过电压，通常是高阻尼的振荡或非振荡的。

——缓波前过电压：一种瞬态过电压，通常是单方向的，到达峰值的时间为20μs

——快波前过电压：一种瞬态过电压，通常是单方向的，到达峰值时间为0.1μs

——陡波前过电压：一种瞬态过电压，通常是单方向的，到达峰值的时间为Tf≤0.1μs，总持续时间<3ms，并带有叠加振荡，振荡频率地30kHz

d)联合(暂时、缓前波、快波前、陡波前)过电压。

根据上述的过电压类型，可描述出标准的电压波形。

2、长期的交流或直流电压与绝缘配合的关系，要考虑额定电压、额定绝缘电压、实际工作电压。

在系统正常、长期运行过程中，主要要考虑额定的绝缘电压和实际工作电压，而这一点除了要满足标准的要求外，更要注意考虑我国电网的实际情况。在目前我国电网质量尚不高的情况下，设计产品时，对绝缘配合而言，实际可能出现的工作电压更重要。

3、瞬态过电压与绝缘配合的关系，这与电气系统内被控过电压的条件有关。

在系统和设备中，存在多种形式的过电压，要全面考虑各种过电压的影响，在低压电力系统中，过电压可能会受到各种多变因素的影响，所以，系统中的过电压的是通过统计的方法来评定，反映了一种发生概率的概念，并可通过概率统计的方法来决定是否需要保护控制。

2.设备的过电压类别

根据设备的使用条件，要求的长期持续电压运行等级，将直接由低压电网供电设备的过电压类别分为Ⅳ级。过电压类别Ⅳ级的设备是使用在配电装置电源端的设备，如电表和前级电流保护设备。

过电压类别Ⅲ级的设备是安装在配电装置中的任务，以及设备的使用安全性和适用性必须符合特殊要求者，如配电装置中的开关电器。

过电压类别Ⅱ级的设备是由配电装置供电的耗能设备，如家用和类似用途的负载。过电压类别Ⅰ级的设备是连接在将瞬态过电压限制在相当低水平的设备，如具有过压保护的电子电路上。

对于不直接由低压电网供电的设备，必须考虑到系统设备可能出现的最高电压及各种情况的严重组合。

当设备要工作在较高一级别过电压类别的场合，而设备本身的允许过电压类别不够时，就需要采取措施，降低该处的过电压，可采用以下方法。

a)过电压保护器件

b)具有隔离绕组的变压器

c)具有分散转移浪通过电压能量的多分支电路配电系统