上篇文章介绍了绝缘系统的构成,绝缘的类型,本篇介绍绝缘系统的具体设计要求和验证方法。
在进行绝缘系统设计时确定电气间隙的方法是查表。具体产品标准中基本都会给出电气间隙的要求表格,这些表格基本都是源自IEC 60664-1。
电气间隙查表分两步,第一步先基于电器的额定电压确定对应的系统电压等级,再基于系统电压等级以及过电压等级确定电器需要耐受的最大脉冲电压。
如下图例子,电器的标称电压是单相230V,对应的系统电压等级是300V,电器接入低压配电网位置的过电压等级是OVC III,该电器的标称脉冲耐受电压就要达到4000V。
如上面这个例子,4kV最大脉冲耐受电压在非均匀电场,污染等级3的条件下的最小电气间隙要求是3.0mm。
注:在电气间隙要求较大时,污染等级不会影响电气间隙要求,只有在电气间隙要求较小时,空气中悬浮的固态粒子才有可能直接造成不同电极短路。所以表格中当电气间隙要求大于一定值时,不同污染等级下的电气间隙要求是一样的。
注意一下以上表格查到的是基本绝缘的要求。对于加强绝缘的要求,需要根据前面介绍的IEC推荐了脉冲电压(Impulse voltages)等级(330V, 500V, 800V, 1500V, 2500V, 4000V, 6000V, 8000V, 12000V)的下一等级来查表,比如这个例子中4kV的下一等级是6kV,在标准6kV对应的电气间隙要求是5.5mm,这就是同等情况下加强绝缘的要求。
上面例子中如果电器意向的接入点是OVCII,则查表可得脉冲耐受电压为2.5kV,基本绝缘的电气间隙要求是1.5mm,加强绝缘的要求是4kV对应的3.0mm。
除了以上表格考虑的电源系统的瞬态过电压,电路中的瞬态过电压,稳态或重复尖峰电压也需要考虑。
如上篇介绍,最大瞬态过电压为系统电压等级加1200V,对于系统电压为230V的配电网,其系统电压等级为300V,最大瞬态过电压即为1500V。查表可得非均质电场的基本绝缘的电气间隙要求为0.76mm,加强绝缘要求为基本绝缘的1.6倍,即1.22mm。