低壓成套開關(guān)設(shè)備的絕緣配合原理及其檢測探討

摘 要：針對電氣設(shè)備，其絕緣配合問題與其安全性、可靠性掛鉤，是保障設(shè)備穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行的基礎(chǔ)前提條件。其中，伴隨著電力行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，絕緣配合一直是社會各領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。而在實(shí)際電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，因設(shè)備絕緣系統(tǒng)故障而引發(fā)的電力安全事故并不少見。對此，將絕緣配合理念導(dǎo)入低壓成套開關(guān)設(shè)備體系，研究電壓、電流、頻率與設(shè)備絕緣配合的關(guān)系，在分析絕緣配合影響因素的基礎(chǔ)上指出低壓成套開關(guān)設(shè)備絕緣配合的檢測方法，旨在給予相關(guān)技術(shù)人員一定指導(dǎo)，并顯著提升低壓成套開關(guān)設(shè)備的絕緣水平。

關(guān)鍵詞：低壓成套開關(guān);絕緣配合;原理;影響因素;檢測手段

中圖分類號：TM643

現(xiàn)階段，伴隨著電器產(chǎn)品的不斷創(chuàng)新與普及，絕緣配合對于電氣設(shè)備安全性和實(shí)用性的影響愈發(fā)明顯。其中，圍繞低壓成套開關(guān)，其作為低壓供電系統(tǒng)中負(fù)責(zé)電能分配、轉(zhuǎn)換、測量、保護(hù)和控制工作的元件，始終具有較為突出的作用。因此，就低壓成套開關(guān)的絕緣配合問題進(jìn)行控制，能夠保障整個低壓供電系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，有助于規(guī)避各種常見的系統(tǒng)運(yùn)行故障，并促進(jìn)電氣行業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。

1 低壓成套開關(guān)設(shè)備的基本概念和主要原理

圍繞低壓成套開關(guān)設(shè)備，其主要使用于低壓供電系統(tǒng)之內(nèi)來承擔(dān)針對電能的控制、測量、分配、轉(zhuǎn)換和保護(hù)，且包括居民住宅、生產(chǎn)車間及公共設(shè)施場所在內(nèi)的活動場所均涉及對于低壓成套開關(guān)設(shè)備的應(yīng)用，而在實(shí)際應(yīng)用過程中，低壓成套開關(guān)設(shè)備能夠保障供電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，確保使用者及操作者的人身安全、用電安全和財產(chǎn)安全，有助于促進(jìn)整個電氣行業(yè)的穩(wěn)定健康發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，常見的低壓成套開關(guān)設(shè)備產(chǎn)品一般可分為抽出式、智能型、固定分隔式、固定面板式、混裝式等幾種[1]。

此外，在低壓成套開關(guān)設(shè)備使用過程中，需基于實(shí)際的使用環(huán)境與使用條件來選擇恰當(dāng)?shù)奶匦越^緣材料，其中，所選擇的絕緣材料既要符合設(shè)備的使用壽命要求，又要能夠承受一定的強(qiáng)度和壓力，在匹配設(shè)備使用目標(biāo)的基礎(chǔ)上達(dá)到一定程度上的絕緣效果。同時，低壓成套開關(guān)設(shè)備的絕緣配合原則上與電工設(shè)備絕緣配合保持一致，均旨在通過控制設(shè)備的絕緣水平以確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，在此基礎(chǔ)上，針對常規(guī)作業(yè)情況下的過電壓與工作電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)管理，并合理選擇輸電線路的材料，優(yōu)化設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，能夠精確就包括設(shè)備電壓數(shù)值、波形、時間在內(nèi)的參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格把控，最終確保設(shè)備的安全運(yùn)行，保證設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性與高效性[2]。

2 絕緣配合的使用條件

在針對低壓成套開關(guān)設(shè)備絕緣配合問題進(jìn)行控制時，應(yīng)理清電壓、電流與頻率三者之間的關(guān)系，明確絕緣配合的基本要點(diǎn)，進(jìn)而保證設(shè)備的整體絕緣水平。

2.1 絕緣配合與電壓的關(guān)系

在電氣設(shè)備運(yùn)行過程中，電壓對于整個設(shè)備系統(tǒng)的影響是毋庸置疑的，而只有系統(tǒng)做好針對電壓的控制管理，在保證電壓穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上為設(shè)備提供安全的運(yùn)行環(huán)境，才能保障設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量。其中，不同情況下低壓成套開關(guān)設(shè)備對于電壓的需求存在一定差異，而根據(jù)實(shí)際情況判斷生產(chǎn)電壓、線路電壓、設(shè)備電壓是否合乎正常范圍標(biāo)準(zhǔn)，是確保電氣設(shè)備絕緣水平的關(guān)鍵所在。

2.2 絕緣配合與電流的關(guān)系

除電壓外，電流對于低壓成套開關(guān)設(shè)備絕緣水平的影響也相對較大，其中，電流決定了設(shè)備線路的散熱頻率和損耗總量，直接關(guān)系到設(shè)備正常運(yùn)行情況下線路的運(yùn)行效益，而通過就電流進(jìn)行控制，能夠提升整個低壓成套開關(guān)設(shè)備的使用效益，并確保其滿足可持續(xù)發(fā)展的電氣技術(shù)應(yīng)用原則。

2.3 絕緣配合與頻率的關(guān)系

對于低壓成套開關(guān)設(shè)備來說，不同的使用頻率對于設(shè)備性能的要求往往不同，當(dāng)使用頻率較高時，設(shè)備損耗較多，因此既需要設(shè)備具有較高的質(zhì)量性能，又需要依托完善的質(zhì)量管理措施來保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行;當(dāng)使用頻率較低時，設(shè)備的損耗較少，因此可適當(dāng)放緩對于設(shè)備的質(zhì)量管理。在此基礎(chǔ)上，圍繞低壓成套開關(guān)設(shè)備進(jìn)行絕緣控制時，應(yīng)注重兼顧節(jié)能性原則與穩(wěn)定性原則，在科學(xué)就設(shè)備參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)并采取恰當(dāng)控制手段的基礎(chǔ)上達(dá)到最大化的設(shè)備運(yùn)行效果。

3 絕緣配合的影響因素

3.1 設(shè)備運(yùn)行環(huán)境

針對低壓成套開關(guān)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境，包括氣壓、溫度、濕度、日照、輻射在內(nèi)的諸多因素均有可能對設(shè)備使用質(zhì)量造成影響，進(jìn)而影響設(shè)備的絕緣水平。首先，在不同海拔氣壓環(huán)境下，設(shè)備所承受的壓力往往存在較大差異，而這會直接給設(shè)備帶來線路電壓與電流的變化，進(jìn)而使設(shè)備受到不同程度的損壞;其次，針對不同溫度環(huán)境，高溫會導(dǎo)致設(shè)備過熱而出現(xiàn)較大損耗，低溫會導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行效率顯著降低;再次，基于濕度角度，不同濕度下設(shè)備的使用性能往往存在較大不同，而當(dāng)濕度過高時，設(shè)備更加容易因環(huán)境影響而出現(xiàn)零部件腐蝕問題;最后，日照與輻射對設(shè)備的損耗主要體現(xiàn)在設(shè)備使用效率的影響之上，而若設(shè)備長期處于高輻射環(huán)境，設(shè)備的使用壽命會大大縮短，且絕緣控制的效果也會大大降低[3]。

3.2 設(shè)備使用管理

在低壓成套開關(guān)設(shè)備使用過程中，操作人員的操作不當(dāng)同樣是導(dǎo)致設(shè)備絕緣配合問題產(chǎn)生的主要因素。一方面，針對設(shè)備使用過程，若缺乏完善的設(shè)備質(zhì)量管理機(jī)制，不僅無法就設(shè)備潛在的絕緣問題進(jìn)行控制，同時也有可能造成嚴(yán)重的安全事故;另一方面，從設(shè)計角度來看，由于欠缺對于設(shè)備絕緣配合的清晰認(rèn)識，導(dǎo)致設(shè)計方案無法滿足實(shí)際的設(shè)備運(yùn)行環(huán)境要求，最終導(dǎo)致了各種絕緣配合問題的出現(xiàn)。

3.3 設(shè)備材料選擇

上述提到，設(shè)備絕緣配合的要點(diǎn)主要包含設(shè)備的電壓、電流和使用頻率，而在不同設(shè)備使用材料支撐下，設(shè)備所能承受的壓力往往存在較大差距。一方面，在低壓成套開關(guān)設(shè)備長期使用過程中，考慮到設(shè)備材料需要面臨各式各樣的情況，且包括放電、熱損耗、腐蝕、機(jī)械沖擊在內(nèi)的問題均有可能造成設(shè)備元件損壞，因此就設(shè)備材料進(jìn)行合理選擇往往十分關(guān)鍵，但從目前來看，能夠用于低壓成套開關(guān)設(shè)備使用的絕緣材料相對較少，究其原因，多與低壓成套開關(guān)設(shè)備材料選擇的要求較高有關(guān);另一方面，在早期設(shè)備材料設(shè)計過程中，國際上針對相關(guān)材料性能的選取已經(jīng)忽略了熱應(yīng)力等指標(biāo)，但從實(shí)際來看，即使是現(xiàn)有不夠完善的指標(biāo)體系，我國絕緣材料也難以完全滿足，最終并不能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的設(shè)備材料設(shè)計方案，并影響了低壓成套開關(guān)設(shè)備的絕緣水平。

4 低壓成套開關(guān)設(shè)備絕緣配合的檢測方法

現(xiàn)階段，基于長期的絕緣配合檢測試驗(yàn)，沖擊介電實(shí)驗(yàn)是低壓成套開關(guān)設(shè)備的主要檢測手段，能夠應(yīng)對不同種類的低壓成套開關(guān)設(shè)備檢測需求，技術(shù)適用范圍較廣，檢測效果較為明顯。其中，通過分析傳統(tǒng)沖擊電壓實(shí)驗(yàn)，其操作流程與技術(shù)原理均較為簡單，多依賴圍繞設(shè)備進(jìn)行不同程度上的電壓試驗(yàn)來就設(shè)備的運(yùn)行負(fù)載能力進(jìn)行判斷，即涉及了設(shè)備絕緣配合在電壓層面的應(yīng)用原理，在此基礎(chǔ)上，針對不同實(shí)驗(yàn)組開展觀測試驗(yàn)，通過觀測設(shè)備的電容、電壓波形變化，計算相對應(yīng)的電壓發(fā)生器使用效率，進(jìn)行精確數(shù)據(jù)統(tǒng)計[4]。

對此，以某低壓成套開關(guān)設(shè)備為例，開展模擬試驗(yàn)，得出下表所示的電壓關(guān)系。其中，通過數(shù)據(jù)對比不難發(fā)現(xiàn)，在不同的沖擊耐壓試驗(yàn)開展下，不同額外電壓設(shè)備所表現(xiàn)出的性能往往有所不同，這說明其所能承受的電壓強(qiáng)度變化范圍往往與自身的額定電壓有關(guān)，因此，在實(shí)際設(shè)備檢測試驗(yàn)過程中，應(yīng)基于設(shè)備的額定電壓來就相關(guān)的沖擊電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而獲取精確性較高的檢測數(shù)據(jù)。

此外，需注意的是，雖然沖擊介電試驗(yàn)對于低壓成套開關(guān)設(shè)備的檢測精確性相對較高，但由于其操作流程相對復(fù)雜，對設(shè)備使用性能具有較高要求，使得一些情況下不得不采用交流或直流電壓替換沖擊電壓。其中，交流試驗(yàn)分為三個周波，在每個周波內(nèi)計算相關(guān)的電壓數(shù)據(jù)即可;直流試驗(yàn)每10ms施加電壓一次，共施加三次，借助觀察單位時間內(nèi)的設(shè)備反映情況來判斷設(shè)備的絕緣水平。

5 結(jié)語

總之，圍繞現(xiàn)階段我國低壓成套開關(guān)設(shè)備發(fā)展情況，其在絕緣配合方面依舊具有較大的發(fā)展空間，因此，考慮到絕緣配合檢測對于低壓成套開關(guān)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性的影響，應(yīng)加強(qiáng)對于相關(guān)技術(shù)理論的研究和實(shí)踐，在有效應(yīng)用至實(shí)際生產(chǎn)與檢測中的基礎(chǔ)上確保設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉廣平，呂思洲，于國玉.低壓成套開關(guān)設(shè)備絕緣配合問題分析[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2017，36（2）：105-107.

[2]張健堃.低壓成套開關(guān)設(shè)備絕緣配合問題分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（15）：254.

[3]李亞星.對低壓成套開關(guān)設(shè)備絕緣配合問題的探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2014（19）：8.

[4]童林杰.低壓成套開關(guān)設(shè)備絕緣配合問題研究[J].科技資訊，2014，12（8）：110.

作者簡介：蔡曉瑋（1983— ），女，漢族，上海人，本科，工程師，研究方向：低壓開關(guān)設(shè)備檢測。