หลักการและการตรวจสอบการประสานฉนวนของสวิตช์เกียร์แรงดันต่ำ

บทคัดย่อ: การประสานกันของฉนวนเป็นประเด็นสำคัญที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์อุปกรณ์ไฟฟ้า และได้รับความสนใจจากทุกด้านเสมอมาการประสานงานของฉนวนถูกนำมาใช้ครั้งแรกในผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าแรงสูงในประเทศจีน อุบัติเหตุที่เกิดจากระบบฉนวนคิดเป็น 50% ถึง 60% ของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าในจีนเป็นเวลาเพียงสองปีแล้วที่แนวคิดของการประสานงานของฉนวนถูกอ้างถึงอย่างเป็นทางการในอุปกรณ์สวิตช์และอุปกรณ์ควบคุมแรงดันต่ำดังนั้นจึงเป็นปัญหาที่สำคัญกว่าในการจัดการและแก้ปัญหาการประสานงานของฉนวนในผลิตภัณฑ์อย่างถูกต้อง และควรให้ความสนใจอย่างเพียงพอ

คำสำคัญ: ฉนวนและวัสดุฉนวนของสวิตช์เกียร์แรงดันต่ำ

0. บทนำ
สวิตช์เกียร์แรงดันต่ำมีหน้าที่ควบคุม ป้องกัน วัด แปลง และจ่ายพลังงานไฟฟ้าในระบบจ่ายไฟฟ้าแรงดันต่ำเนื่องจากสวิตช์เกียร์แรงดันต่ำเจาะลึกเข้าไปในสถานที่ผลิต สถานที่สาธารณะ ที่อยู่อาศัยและสถานที่อื่นๆ จึงอาจกล่าวได้ว่าสถานที่ทั้งหมดที่ใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าจะต้องติดตั้งอุปกรณ์แรงดันต่ำประมาณ 80% ของพลังงานไฟฟ้าในประเทศจีนจ่ายผ่านสวิตช์เกียร์แรงดันต่ำการพัฒนาสวิตช์เกียร์แรงดันต่ำมาจากอุตสาหกรรมวัสดุ เครื่องใช้ไฟฟ้าแรงดันต่ำ เทคโนโลยีการประมวลผลและอุปกรณ์ การก่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานและมาตรฐานการดำรงชีวิตของผู้คน ดังนั้นระดับของสวิตช์เกียร์แรงดันต่ำจึงสะท้อนถึงความแข็งแกร่งทางเศรษฐกิจ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี และมาตรฐานการครองชีพของ ประเทศในด้านหนึ่ง

1. หลักการพื้นฐานของการประสานฉนวน
การประสานกันของฉนวนหมายถึงการเลือกคุณสมบัติของฉนวนไฟฟ้าของอุปกรณ์ตามเงื่อนไขการให้บริการและสภาพแวดล้อมโดยรอบของอุปกรณ์เฉพาะเมื่อการออกแบบอุปกรณ์ขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของฟังก์ชันที่มีอายุการใช้งานที่คาดหวังเท่านั้น จึงจะสามารถรับรู้การประสานกันของฉนวนได้ปัญหาของการประสานกันของฉนวนไม่เพียงแต่มาจากภายนอกอุปกรณ์เท่านั้น แต่ยังมาจากตัวอุปกรณ์เองด้วยเป็นปัญหาที่เกี่ยวข้องกับทุกด้านซึ่งควรได้รับการพิจารณาอย่างรอบด้านประเด็นหลักแบ่งออกเป็นสามส่วน ส่วนแรก สภาพการใช้งานของอุปกรณ์ประการที่สองคือสภาพแวดล้อมการใช้งานของอุปกรณ์ และประการที่สามคือการเลือกวัสดุฉนวน

1.1 เงื่อนไขการใช้งานอุปกรณ์ เงื่อนไขการใช้งานอุปกรณ์ส่วนใหญ่อ้างอิงถึงแรงดันไฟฟ้า สนามไฟฟ้า และความถี่ที่อุปกรณ์ใช้

1.1.1 ความสัมพันธ์ระหว่างการประสานงานของฉนวนและแรงดันไฟฟ้าในการพิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างการประสานงานของฉนวนกับแรงดันไฟฟ้า ให้พิจารณาถึงแรงดันไฟฟ้าที่อาจเกิดขึ้นในระบบ แรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากอุปกรณ์ ระดับแรงดันไฟฟ้าต่อเนื่องที่ต้องการ และอันตรายจากความปลอดภัยส่วนบุคคลและอุบัติเหตุ

① การจำแนกประเภทของแรงดันและแรงดันเกิน รูปคลื่น

A. แรงดันความถี่พลังงานต่อเนื่องพร้อมแรงดัน R, m, s คงที่

B. แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราว, แรงดันไฟฟ้าเกินความถี่ไฟฟ้าเป็นเวลานาน;

C แรงดันไฟเกินชั่วคราว แรงดันไฟเกินเป็นเวลาไม่กี่มิลลิวินาทีหรือน้อยกว่า มักจะเป็นการสั่นแบบหน่วงสูงหรือไม่สั่น

—— แรงดันไฟเกินชั่วคราว ปกติทางเดียว ถึงค่าสูงสุดที่ 20 μ sTp5000 μ ระหว่าง S ระยะเวลาของหางคลื่น T2 ≤ 20ms

——คลื่นเร็วก่อนแรงดันไฟเกิน: แรงดันไฟเกินชั่วคราว โดยปกติจะอยู่ในทิศทางเดียว มีค่าสูงสุดที่ 0.1 μ sT120 μ sระยะเวลาหางคลื่น T2 ≤ 300 μ s。

—— แรงดันไฟเกินที่ด้านหน้าของคลื่นชัน: แรงดันไฟเกินชั่วคราว โดยปกติจะอยู่ในทิศทางเดียว ถึงค่าสูงสุดที่ TF ≤ 0.1 μ sระยะเวลารวมคือ 3MS และมีการสั่นซ้อนทับ และความถี่ของการสั่นอยู่ระหว่าง 30kHz ถึง 100MHz

D. รวม (ชั่วคราว, ไปข้างหน้าช้า, เร็ว, สูงชัน) แรงดันไฟฟ้าเกิน

ตามประเภทแรงดันไฟฟ้าเกินข้างต้น สามารถอธิบายรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้ามาตรฐานได้

② ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้า AC หรือ DC ในระยะยาวและการประสานกันของฉนวนควรพิจารณาถึงแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด แรงดันไฟฟ้าฉนวนที่กำหนด และแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานจริงในการทำงานปกติและระยะยาวของระบบ ควรพิจารณาแรงดันไฟฟ้าฉนวนที่กำหนดและแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานจริงนอกเหนือจากการปฏิบัติตามข้อกำหนดของมาตรฐานแล้ว เราควรใส่ใจกับสถานการณ์จริงของระบบไฟฟ้าของจีนในสถานการณ์ปัจจุบันที่คุณภาพของกริดไฟฟ้าในประเทศจีนไม่สูง เมื่อออกแบบผลิตภัณฑ์ แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานได้จริงมีความสำคัญต่อการประสานงานของฉนวน

③ ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันเกินชั่วคราวและการประสานกันของฉนวนนั้นสัมพันธ์กับสภาวะของแรงดันเกินที่ถูกควบคุมในระบบไฟฟ้าในระบบและอุปกรณ์มีแรงดันไฟฟ้าเกินหลายรูปแบบควรพิจารณาอิทธิพลของแรงดันไฟฟ้าเกินอย่างครอบคลุมในระบบไฟฟ้าแรงดันต่ำ แรงดันไฟฟ้าเกินอาจได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่างๆดังนั้น แรงดันไฟฟ้าเกินในระบบจึงได้รับการประเมินโดยวิธีการทางสถิติ ซึ่งสะท้อนถึงแนวคิดของความน่าจะเป็นที่จะเกิดขึ้น และสามารถกำหนดได้โดยวิธีการทางสถิติความน่าจะเป็นว่าจำเป็นต้องมีการควบคุมการป้องกันหรือไม่

1.1.2 หมวดหมู่อุปกรณ์แรงดันเกินจะถูกแบ่งออกเป็นคลาส IV โดยตรงจากหมวดหมู่แรงดันเกินของอุปกรณ์จ่ายไฟฟ้ากริดไฟฟ้าแรงดันต่ำตามระดับการทำงานของแรงดันไฟฟ้าต่อเนื่องระยะยาวที่จำเป็นตามเงื่อนไขการใช้งานอุปกรณ์อุปกรณ์ประเภทแรงดันเกิน IV เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ที่ส่วนท้ายของแหล่งจ่ายไฟของอุปกรณ์จ่าย เช่น แอมมิเตอร์และอุปกรณ์ป้องกันกระแสของขั้นตอนก่อนหน้าอุปกรณ์ของแรงดันไฟฟ้าเกินระดับ III เป็นงานติดตั้งในอุปกรณ์จ่ายไฟ และความปลอดภัยและการใช้งานของอุปกรณ์ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดพิเศษ เช่น สวิตช์เกียร์ในอุปกรณ์จ่ายไฟอุปกรณ์ของแรงดันไฟฟ้าเกินระดับ II คืออุปกรณ์สิ้นเปลืองพลังงานที่ขับเคลื่อนโดยอุปกรณ์จ่ายไฟ เช่น โหลดสำหรับใช้ในบ้านและวัตถุประสงค์ที่คล้ายคลึงกันอุปกรณ์แรงดันเกินระดับ I เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ที่จำกัดแรงดันเกินชั่วขณะให้อยู่ในระดับต่ำมาก เช่น วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่มีการป้องกันแรงดันเกินสำหรับอุปกรณ์ที่ไม่ได้จ่ายโดยตรงจากกริดไฟฟ้าแรงต่ำ จะต้องคำนึงถึงแรงดันไฟฟ้าสูงสุดและการรวมกันของสถานการณ์ต่างๆ ที่อาจเกิดขึ้นในอุปกรณ์ระบบ

|<12>>

สนามไฟฟ้าแบ่งออกเป็นสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอและสนามไฟฟ้าไม่สม่ำเสมอในสวิตช์เกียร์แรงดันต่ำ โดยทั่วไปจะถือว่าเป็นกรณีของสนามไฟฟ้าที่ไม่สม่ำเสมอปัญหาความถี่ยังอยู่ระหว่างการพิจารณาโดยทั่วไป ความถี่ต่ำมีอิทธิพลเพียงเล็กน้อยต่อการประสานกันของฉนวน แต่ความถี่สูงยังคงมีอิทธิพล โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับวัสดุฉนวน

1.2 สภาพแวดล้อมมหภาคของอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับการประสานงานของฉนวนและสภาพแวดล้อมที่มีผลต่อการประสานงานของฉนวนจากข้อกำหนดของการใช้งานจริงและมาตรฐานในปัจจุบัน การเปลี่ยนแปลงความกดอากาศจะคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงความกดอากาศที่เกิดจากระดับความสูงเท่านั้นการเปลี่ยนแปลงความกดอากาศรายวันถูกละเว้น และปัจจัยของอุณหภูมิและความชื้นก็ถูกละเว้นเช่นกันอย่างไรก็ตาม หากมีความต้องการที่แม่นยำมากขึ้น ความดันอากาศจะเปลี่ยนแปลงตามข้อกำหนดของมาตรฐาน ปัจจัยเหล่านี้ควรนำมาพิจารณาด้วยจากสภาพแวดล้อมไมโคร สภาพแวดล้อมมาโครกำหนดสภาพแวดล้อมไมโคร แต่สภาพแวดล้อมไมโครอาจดีกว่าหรือแย่กว่าอุปกรณ์สภาพแวดล้อมมาโครระดับการป้องกัน ความร้อน การระบายอากาศ และฝุ่นละอองที่แตกต่างกันของเชลล์อาจส่งผลต่อสภาพแวดล้อมในระดับจุลภาคสภาพแวดล้อมระดับจุลภาคมีข้อกำหนดที่ชัดเจนในมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการออกแบบผลิตภัณฑ์

1.3 ปัญหาการประสานกันของฉนวนกับวัสดุฉนวนค่อนข้างซับซ้อนมันแตกต่างจากก๊าซและเป็นสื่อฉนวนที่ไม่สามารถกู้คืนได้เมื่อเสียหายแม้แต่เหตุการณ์แรงดันไฟฟ้าเกินโดยไม่ตั้งใจก็อาจทำให้เกิดความเสียหายอย่างถาวรได้ในการใช้งานระยะยาว วัสดุฉนวนจะพบกับสถานการณ์ต่างๆ เช่น อุบัติเหตุจากการรั่วไหล ตัววัสดุฉนวนเองจะเร่งกระบวนการเสื่อมสภาพเนื่องจากปัจจัยต่างๆ ที่สะสมมาเป็นเวลานาน เช่น ความเครียดจากความร้อน อุณหภูมิ ผลกระทบทางกล และอื่นๆ ความเครียดสำหรับวัสดุฉนวนเนื่องจากความหลากหลายของพันธุ์ลักษณะของวัสดุฉนวนจึงไม่เหมือนกันแม้ว่าจะมีตัวบ่งชี้มากมายก็ตามสิ่งนี้นำมาซึ่งความยากลำบากในการเลือกและการใช้วัสดุฉนวน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมคุณสมบัติอื่นๆ ของวัสดุฉนวน เช่น ความเค้นจากความร้อน สมบัติเชิงกล การคายประจุบางส่วน ฯลฯ ไม่ได้รับการพิจารณาในปัจจุบัน

2. การตรวจสอบการประสานงานของฉนวน
ในปัจจุบัน วิธีการที่เหมาะสมที่สุดในการตรวจสอบการประสานกันของฉนวนคือการใช้การทดสอบอิมพัลส์ไดอิเล็กตริก และสามารถเลือกค่าแรงดันอิมพัลส์จัดอันดับที่แตกต่างกันสำหรับอุปกรณ์ต่างๆ ได้

2.1 แรงดันอิมพัลส์พิกัดพิกัดฉนวนของอุปกรณ์คือ 1.2/50 โดยการทดสอบแรงดันอิมพัลส์พิกัดรูปคลื่น μ S

อิมพีแดนซ์เอาต์พุตของเครื่องกำเนิดอิมพัลส์ของแหล่งจ่ายไฟทดสอบอิมพัลส์ควรมากกว่า 500 โดยทั่วไป Ω ค่าแรงดันอิมพัลส์ที่กำหนดจะต้องพิจารณาตามสถานการณ์การใช้งาน หมวดแรงดันเกินและแรงดันใช้งานระยะยาวของอุปกรณ์ และต้องแก้ไขตาม ตามความสูงที่สอดคล้องกันในปัจจุบัน เงื่อนไขการทดสอบบางอย่างใช้กับสวิตช์เกียร์แรงดันต่ำหากไม่มีข้อกำหนดที่ชัดเจนเกี่ยวกับความชื้นและอุณหภูมิ ควรอยู่ในขอบเขตของการใช้มาตรฐานสำหรับสวิตช์เกียร์ทั้งหมดหากสภาพแวดล้อมการใช้อุปกรณ์อยู่นอกเหนือขอบเขตที่บังคับใช้ของชุดสวิตช์ ต้องถือว่ามีการแก้ไขความสัมพันธ์ที่ถูกต้องระหว่างความกดอากาศและอุณหภูมิมีดังนี้:

K=P/101.3 × 293( Δ T+293)

K — พารามิเตอร์การแก้ไขความกดอากาศและอุณหภูมิ

Δ T – ความแตกต่างของอุณหภูมิ K ระหว่างอุณหภูมิจริง (ห้องปฏิบัติการ) และ T = 20 ℃

P – ความดันจริง kPa

2.2 สำหรับสวิตช์เกียร์แรงดันต่ำ การทดสอบ AC หรือ DC สามารถใช้แทนการทดสอบแรงดันอิมพัลส์สำหรับการทดสอบไดอิเล็กทริกของแรงดันอิมพัลส์ทางเลือก แต่วิธีการทดสอบประเภทนี้รุนแรงกว่าการทดสอบแรงดันอิมพัลส์ และผู้ผลิตควรตกลงร่วมกัน

ระยะเวลาในการทดลอง 3 รอบ ในกรณีของการสื่อสาร

การทดสอบ DC แต่ละเฟส (บวกและลบ) ใช้แรงดันไฟฟ้าตามลำดับสามครั้ง ระยะเวลาแต่ละครั้งคือ 10ms

ในสถานการณ์ปัจจุบันของจีน ในผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าแรงสูงและแรงต่ำ การประสานฉนวนของอุปกรณ์ยังคงเป็นปัญหาใหญ่เนื่องจากการแนะนำอย่างเป็นทางการของแนวคิดการประสานงานของฉนวนในสวิตช์เกียร์แรงดันต่ำและอุปกรณ์ควบคุมจึงใช้เวลาเกือบสองปีเท่านั้นดังนั้นจึงเป็นปัญหาที่สำคัญในการจัดการและแก้ปัญหาการประสานงานของฉนวนในผลิตภัณฑ์

อ้างอิง:

[1] Iec439-1 สวิตช์เกียร์แรงดันต่ำและอุปกรณ์ควบคุม - ส่วนที่ 1: การทดสอบประเภทและการทดสอบประเภทชิ้นส่วนอุปกรณ์ที่สมบูรณ์ [s]

Iec890 ตรวจสอบอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของสวิตช์เกียร์แรงดันต่ำและอุปกรณ์ควบคุมผ่านชุดทดสอบบางประเภทโดยวิธีการอนุมาน