低壓系統內設備的絕緣配合筆記一

一、低壓系統內設備的絕緣配合
GB/T 16935-1用於規定低壓系統中設備的絕緣配合(設備的電氣間隙、爬電距離和固體絕緣等要求),適用於海拔至2000m,額定電壓交流至1000V、額定頻率至30KHz或直流至1500V的設備;不適用於具有電離氣體之處,不涉及通過液體的絕緣、通過除空氣以外的氣體和通過壓縮空氣等3種距離的確定
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二、相關術語和定義
絕緣配合(insulation coordination):考慮了預期微觀環境及其他影響作用下的電氣設備絕緣特性的相互關係

電氣間隙(clearance):兩導電部件之間在空氣中的最短距離

爬電距離(creepage distance):兩導電部件之間沿着固體絕緣材料表面的最短距離

固體絕緣(solid insulation):插在兩導電部件之間的固體絕緣材料

工作電壓(working voltage):在額定電壓下,在設備的任何特定絕緣兩端可能產生的交流電壓或直流電壓的最高有效值

再現峯值電壓Urp(recurring peak voltage):由於交流電壓畸變或由於疊加在直流電壓上的交流分量使電壓波形發生週期性偏移的最大峯值電壓,隨機的過電壓(如由於偶爾操作產生的過電壓)不認爲是再現峯值電壓

過電壓(overvolate):峯值大於在正常運行下最大穩態電壓的相應峯值的任何電壓

耐受電壓(withstand voltage):在規定的試驗條件下施加在樣品上的電壓,該電壓不會引起樣品的擊穿和/或閃絡

過電壓類別(voervoltage category):用I、II、III、IV表示過電壓類別

污染(pollution):使絕緣的電氣強度和表面電阻率下降的外來物質(固體、液體或氣體)的任何組合

宏觀環境(macro-environment):設備安裝或使用的房間或其他場所的環境

微觀環境(micro-environment):特別會影響確定爬電距離尺寸的絕緣附近的環境

污染等級(pollution degree):用數字表徵微觀環境受預期污染程度,用1、2、3、4表示污染等級

均勻電場(homogeneous field):電極之間的電壓梯度基本恆定的電場(一致電場),情況B

非均勻電場(inhomogeneous field):電極之間的電壓梯度基本上不恆定的電場(非一致電場),情況A

絕緣(insulation):電子產品中用於分離具有不同電勢的導電部件

功能絕緣(functional insulation):導電部件之間僅適用於設備特定功能所需要的絕緣

基本絕緣(basic insulation):設置在危險的帶電部件上,提供基本保護的絕緣

附加絕緣(supplementary insulation):除了用於故障保護的基本絕緣外,另外再設置的獨立絕緣

雙重絕緣(double insulation):由基本絕緣和附加絕緣兩者組成的絕緣

加強絕緣(reinforced insulation):設置在危險的帶電部分上,提供與雙重絕緣相等的電擊防護等級的絕緣(一般不能按照基本絕緣或附加絕緣單獨地進行試驗)

電擊穿(electrical breakdown):當放電完全橋接絕緣時在電應力下絕緣失效,導致電極間的電壓下降接近至0

閃絡(flashover):在氣體或液體介質中沿着固體絕緣表面的電擊穿

擊穿(puncture):貫穿固體絕緣的電擊穿

電痕化(tracking):在電應力和電解雜質的聯合作用下,固體絕緣材料表面和/或內部導電通道逐步形成

電蝕損(electrical erosion):由於放電作用使電氣絕緣材料產生耗損

相比電痕化指數CTI(comparative tracking index):5個試樣經受50滴電解液(0.1%氯化銨水溶液)期間未電痕化失效和不發生持續燃燒時的最大電壓值,單位V

四、污染與絕緣材料
一般絕緣配合採用的額定衝擊電壓優選值爲330V、500V、800V、1500V、2500V、4000V、6000V、8000V、12000V
對於污染的詳細定義:固體微粒、塵埃和水能完全橋接小的電氣間隙,因此凡微觀環境可存在的污染之處都要規定最小電氣間隙
在潮溼的情況下污染將會變爲導電性污染。由污染的水、油煙、金屬塵埃、碳塵埃引起的污染是常見的導電性污染
電離氣體或金屬沉積物引起的導電性污染僅在特定的情況下發生,例如開關設備和控制設備的滅弧室,這種情況不包含在GB/T 16935-1內
微觀環境下的污染等級:
污染等級1:無污染或僅有乾燥的、非導電性的污染,該污染沒有任何影響
污染等級2:一般僅有非導電性污染,然而必須預期到凝露會偶然發生短暫的導電性污染
污染等級3:有導電性污染或由於預期的凝露使乾燥的非導電性污染變爲導電性污染
污染等級4:造成持久的導電性污染,例如由於導電塵埃或雨或其他潮溼條件引起的污染
絕緣材料組別(GB/T 4207):

絕緣材料組別I:600 ≤ CTI

絕緣材料組別II:400 ≤ CTI ≤ 600

絕緣材料組別IIIa:175 ≤ CTI ≤ 400

絕緣材料組別IIIb:100 ≤ CTI ≤ 175

拓展至UL等級的劃分表對比:

CTI值(V)
600≤CTI 400≤CTI≤600 250≤CTI≤400 175≤CTI≤250 100≤CTI≤175 0≤CTI≤100
UL等級
0
1
2
3
4
5
IEC等級
I
II
IIIa
IIIb

漏電起痕失效模型:

當前常用PCB板材的CTI水平:

FR-4 IIIa
175≤CTI≤225
CEM-3
IIIa
175≤CTI≤225
CEM-1 IIIa
175≤CTI≤225
FR-1,FR-2

CTI<175
最重要的環境影響參數:
對於電氣間隙:氣壓、溫度(如果變化較大)
對於爬電距離:污染、相對溼度、冷凝作用
對於固體絕緣:溫度、相對溼度

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