Résumé : En 1987, le document technique intitulé "Exigences pour la coordination de l'isolement dans le supplément 1 à la CEI 439" a été rédigé par le sous-comité technique de la Commission électrotechnique internationale (CEI) 17D, qui a officiellement introduit la coordination de l'isolement dans l'appareillage de commutation et de contrôle basse tension. équipement.Dans la situation actuelle de la Chine, dans les produits électriques haute et basse tension, la coordination de l'isolation des équipements est toujours un gros problème.En raison de l'introduction formelle du concept de coordination de l'isolement dans les équipements de commutation et de contrôle basse tension, ce n'est qu'une question de près de deux ans.Par conséquent, il est plus important de traiter et de résoudre le problème de coordination de l'isolation dans le produit.
Mots clés : Isolation et matériaux d'isolation pour appareillage basse tension
La coordination de l'isolation est une question importante liée à la sécurité des produits d'équipement électrique et a toujours fait l'objet d'une attention particulière sous tous ses aspects.La coordination de l'isolement a d'abord été utilisée dans les produits électriques à haute tension.En 1987, le document technique intitulé "Exigences pour la coordination de l'isolation dans le supplément 1 à la CEI 439" a été rédigé par le sous-comité technique de la Commission électrotechnique internationale (CEI) 17D, qui a officiellement introduit la coordination de l'isolation dans l'appareillage basse tension et l'équipement de contrôle.En ce qui concerne la situation actuelle de notre pays, la coordination de l'isolation des équipements reste un gros problème dans les produits électriques haute et basse tension.Les statistiques montrent que l'accident causé par le système d'isolation représente 50 à 60 % des produits électriques en Chine.De plus, cela ne fait que deux ans que la notion de coordination de l'isolement est formellement citée dans les appareillages basse tension de coupure et de commande.Par conséquent, il est plus important de traiter et de résoudre le problème de coordination de l'isolation dans le produit.
2. Principe de base de la coordination de l'isolement
La coordination de l'isolation signifie que les caractéristiques d'isolation électrique de l'équipement sont sélectionnées en fonction des conditions de service et de l'environnement de l'équipement.Ce n'est que lorsque la conception de l'équipement est basée sur la résistance de la fonction qu'il assume pendant sa durée de vie prévue que la coordination de l'isolation peut être réalisée.Le problème de coordination de l'isolement ne vient pas seulement de l'extérieur de l'équipement mais également de l'équipement lui-même.C'est un problème qui touche à tous les aspects et qui doit être considéré de manière globale.Les points principaux sont divisés en trois parties : premièrement, les conditions d'utilisation de l'équipement ;Le second est l'environnement d'utilisation de l'équipement et le troisième est la sélection des matériaux d'isolation.
(1) État de l'équipement
Les conditions d'utilisation des équipements se réfèrent principalement à la tension, au champ électrique et à la fréquence utilisés par l'équipement.
1. Relation entre la coordination de l'isolement et la tension.Lors de l'examen de la relation entre la coordination de l'isolation et la tension, la tension qui peut survenir dans le système, la tension générée par l'équipement, le niveau de fonctionnement en tension continue requis et le danger pour la sécurité des personnes et les accidents doivent être pris en compte.
1. Classification de la tension et de la surtension, forme d'onde.
a) Tension à fréquence industrielle continue, avec tension R, m, s constante
b) Surtension temporaire, surtension à fréquence industrielle pendant une longue période
c) Surtension transitoire, surtension pendant quelques millisecondes ou moins, généralement oscillation à amortissement élevé ou absence d'oscillation.
——Une surtension transitoire, généralement unidirectionnelle, atteignant une valeur crête de 20 μ s
——Pré surtension à onde rapide : une surtension transitoire, généralement dans une direction, atteignant une valeur de crête de 0,1 μ s
——Surtension à front d'onde raide : une surtension transitoire, généralement dans une direction, atteignant une valeur de crête à TF ≤ 0,1 μ s.La durée totale est inférieure à 3 MS, et il y a une oscillation de superposition, et la fréquence d'oscillation est comprise entre 30 kHz < f < 100 MHz.
d) Surtension combinée (temporaire, avance lente, rapide, raide).
Selon le type de surtension ci-dessus, la forme d'onde de tension standard peut être décrite.
2. La relation entre la tension alternative ou continue à long terme et la coordination de l'isolation doit être considérée comme la tension nominale, la tension nominale d'isolation et la tension de fonctionnement réelle.Dans le fonctionnement normal et à long terme du système, la tension d'isolation nominale et la tension de fonctionnement réelle doivent être prises en compte.En plus de répondre aux exigences de la norme, nous devrions accorder plus d'attention à la situation réelle du réseau électrique chinois.Dans la situation actuelle où la qualité du réseau électrique n'est pas élevée en Chine, lors de la conception des produits, la tension de fonctionnement réelle possible est plus importante pour la coordination de l'isolation.
La relation entre la surtension transitoire et la coordination de l'isolation est liée à la condition de surtension contrôlée dans le système électrique.Dans le système et l'équipement, il existe de nombreuses formes de surtension.L'influence de la surtension doit être considérée de manière exhaustive.Dans un système d'alimentation basse tension, la surtension peut être affectée par divers facteurs variables.Par conséquent, la surtension dans le système est évaluée par une méthode statistique, reflétant un concept de probabilité d'occurrence, et il peut être déterminé par la méthode des statistiques de probabilité si un contrôle de protection est nécessaire.
2. Catégorie de surtension de l'équipement
Selon les conditions de l'équipement, le niveau de fonctionnement de tension continue à long terme requis sera directement divisé en classe IV par la catégorie de surtension de l'équipement d'alimentation électrique du réseau basse tension.L'équipement de catégorie de surtension IV est l'équipement utilisé à l'extrémité alimentation du dispositif de distribution, tel que l'ampèremètre et l'équipement de protection de courant de l'étage précédent.L'équipement de surtension de classe III est la tâche de l'installation dans le dispositif de distribution, et la sécurité et l'applicabilité de l'équipement doivent répondre aux exigences particulières, telles que l'appareillage de commutation dans le dispositif de distribution.L'équipement de la classe de surtension II est l'équipement consommateur d'énergie alimenté par un dispositif de distribution, tel que la charge à usage domestique et à des fins similaires.L'équipement de classe de surtension I est connecté à l'équipement qui limite la surtension transitoire à un niveau très bas, tel qu'un circuit électronique avec protection contre les surtensions.Pour les équipements non directement alimentés par le réseau basse tension, il faut tenir compte de la tension maximale et de la combinaison sérieuse de diverses situations pouvant survenir dans les équipements du système.
Lorsque l'équipement doit fonctionner dans une situation de catégorie de surtension de niveau supérieur et que l'équipement lui-même n'a pas suffisamment de catégorie de surtension autorisée, des mesures doivent être prises pour réduire la surtension à cet endroit et les méthodes suivantes peuvent être adoptées.
a) Dispositif de protection contre les surtensions
b) Transformateurs à enroulement isolé
c) Un système de distribution de circuits à plusieurs branches avec une onde de transfert distribuée traversant l'énergie de tension
d) Capacité capable d'absorber l'énergie de surtension de surtension
e) Dispositif d'amortissement capable d'absorber l'énergie des surtensions
3. Champ électrique et fréquence
Le champ électrique est divisé en champ électrique uniforme et champ électrique non uniforme.Dans les appareillages basse tension, on considère généralement qu'il s'agit d'un champ électrique non uniforme.Le problème de la fréquence est toujours à l'étude.Généralement, la basse fréquence a peu d'influence sur la coordination de l'isolation, mais la haute fréquence a toujours une influence, en particulier sur les matériaux d'isolation.
(2) La relation entre la coordination de l'isolation et les conditions environnementales
Le macro-environnement dans lequel se trouve l'équipement affecte la coordination de l'isolation.D'après les exigences de l'application pratique et des normes actuelles, le changement de pression atmosphérique ne prend en compte que le changement de pression atmosphérique causé par l'altitude.Le changement quotidien de la pression atmosphérique a été ignoré, et les facteurs de température et d'humidité ont également été ignorés.Cependant, s'il existe des exigences plus précises, ces facteurs doivent être pris en compte.À partir du micro-environnement, le macro-environnement détermine le micro-environnement, mais le micro-environnement peut être meilleur ou pire que l'équipement de macro-environnement.Les différents niveaux de protection, le chauffage, la ventilation et la poussière de la coque peuvent affecter le micro environnement.Le microenvironnement a des dispositions claires dans les normes pertinentes.Voir le tableau 1, qui fournit la base pour la conception du produit.
(3) Coordination de l'isolation et matériaux d'isolation
Le problème du matériau isolant est assez complexe, il est différent du gaz, c'est un milieu isolant qui ne peut pas être récupéré une fois endommagé.Même l'événement de surtension accidentelle peut causer des dommages permanents.Dans l'utilisation à long terme, les matériaux d'isolation rencontreront diverses situations, telles que des accidents de décharge, etc. et le matériau d'isolation lui-même est dû à divers facteurs accumulés pendant une longue période, tels que le stress thermique. La température, l'impact mécanique et d'autres contraintes s'accéléreront. le processus de vieillissement.Pour les matériaux d'isolation, en raison de la variété des variétés, les caractéristiques des matériaux d'isolation ne sont pas uniformes, bien qu'il existe de nombreux indicateurs.Cela pose certaines difficultés dans le choix et l'utilisation des matériaux isolants, raison pour laquelle d'autres caractéristiques des matériaux isolants, telles que les contraintes thermiques, les propriétés mécaniques, les décharges partielles, etc., ne sont pas prises en compte à l'heure actuelle.L'influence de la contrainte ci-dessus sur les matériaux d'isolation a été discutée dans les publications de la CEI, qui peuvent jouer un rôle qualitatif dans l'application pratique, mais il n'est pas encore possible de faire des recommandations quantitatives.À l'heure actuelle, de nombreux produits électriques basse tension sont utilisés comme indicateurs quantitatifs pour les matériaux isolants, qui sont comparés à la valeur CTI de l'indice de marque de fuite, qui peut être divisé en trois groupes et quatre types, et à la résistance à l'indice de marque de fuite PTI.L'indice de marque de fuite est utilisé pour former une trace de fuite en laissant tomber le liquide contaminé par l'eau sur la surface du matériau isolant.La comparaison quantitative est donnée.
Cet indice de quantité a été appliqué à la conception du produit.
3. Vérification de la coordination de l'isolement
À l'heure actuelle, la méthode optimale pour vérifier la coordination de l'isolation consiste à utiliser un test diélectrique d'impulsion, et différentes valeurs de tension d'impulsion nominale peuvent être sélectionnées pour différents équipements.
1. Vérifiez la coordination de l'isolation de l'équipement avec le test de tension de choc nominale
1,2/50 de la tension d'impulsion nominale μ S forme d'onde.
L'impédance de sortie du générateur d'impulsions de l'alimentation d'essai d'impulsion doit être supérieure à 500 Ω en général, la valeur de tension d'impulsion nominale doit être déterminée en fonction de la situation d'utilisation, de la catégorie de surtension et de la tension d'utilisation à long terme de l'équipement, et doit être corrigée en fonction à l'altitude correspondante.À l'heure actuelle, certaines conditions d'essai sont appliquées à l'appareillage à basse tension.S'il n'y a pas de stipulation claire sur l'humidité et la température, cela devrait également être dans le champ d'application de la norme pour l'appareillage complet.Si l'environnement d'utilisation de l'équipement est au-delà de la portée applicable de l'ensemble d'appareillage, il doit être considéré comme corrigé.La relation de correction entre la pression atmosphérique et la température est la suivante :
K=P/101,3 × 293(∆T+293)
K - paramètres de correction de la pression atmosphérique et de la température
Δ T - différence de température K entre la température réelle (de laboratoire) et T = 20 ℃
P – pression réelle kPa
2. Essai diélectrique de tension d'impulsion alternative
Pour les appareillages de commutation basse tension, le test CA ou CC peut être utilisé à la place du test de tension d'impulsion, mais ce type de méthode de test est plus sévère que le test de tension d'impulsion et doit être approuvé par le fabricant.
La durée de l'expérience est de 3 cycles dans le cas de la communication.
Test CC, chaque phase (positive et négative) applique respectivement la tension trois fois, chaque durée est de 10 ms.
1. Détermination de la surtension typique.
2. Coordonner avec la détermination de la tension de tenue.
3. Détermination du niveau d'isolation nominal.
4. Procédure générale de coordination de l'isolement.
Heure de publication : 20 février 2023