低压成套开关设备的绝缘配合问题
在高、低压电器产品中，设备的绝缘配合仍是一个较大的问题。有统计数字显示，我国的电器产品中，
由于绝缘系统而引发的事故占５０％～６０％，加之在低压成套开关设备和控制设备中正式引用绝缘
配合这个概念只是近两年的事情，所以，正确处理产品中绝缘配合在问题就显得更为重要。
２ 绝缘配合的基本原理
绝缘配合是指根据设备的使用条件及周围环境来选择设备的电气绝缘特性，只有在设备的
设计
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基于其
期望寿命中所承受的作用强度时，才能实现绝缘配合。绝缘配合的问题不仅来自设备外部而且还来自设备
本身，是一个涉及各方面因素，须加以
综合考虑的问题。其要点分为三部分：一是设备的使用条件，二是设备的使用环境，三是绝缘材料的选用
（见
表
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１）。
２．１ 设备的使用条件
设备的使用条件主要指设备使用的电压、电场、频率。
２．１．１ 绝缘配合与电压的关系
在考虑绝缘配合与电压的关系中，要考虑在系统中可能出现的电压、设备产生的电压、要求的持续电
压运行等级，以及人身安全、事故的危险性。电压与过电压的分类，波形如表２所示。
?持续工频电压，有着恒定ｒ、ｍ、ｓ的电压；
?暂时过电压，较长持续时间的工频过电压；
?瞬态过电压，几毫秒或更短的持续时间的过电压，通常是高阻尼的振荡或非振荡的。
缓波前过电压：一种瞬态过电压，通常是单方向的，到达峰值的时间为２０μｓ＜Ｔｐ＜５０００μｓ之间，波尾持续时间Ｔ２?２０ｍｓ。
快波前过电压：一种瞬态过电压，通常是单方向的，到达峰值时间为０．１μｓ＜Ｔ１＜２０μｓ波
尾持续时间Ｔ２?３００μｓ。
陡波前过电压：一种瞬态过电压，通常是单方向的，到达峰值的时间为Ｔｆ?０．１μｓ，总持续时间
＜３ｍｓ，并带有叠加振荡，振荡频率地３０ｋＨｚ＜ｆ＜１００ＭＨｚ之间。
?联合（暂时、缓前波、快波前、陡波前）过电压。
根据上述过电压类型可描述出标准的电压波形。
长期的交流或直流电压与绝缘配合的关系，要考虑额定电压、额定绝缘电压、实际工作电压。在系统
正常、长期运行过程中，应主要考虑额定的绝缘电压和实际工作电压，而这一点除了要满足标准的要求外，
更要注意考虑我国电网的实际情况。因此，在目前我国电网质量尚待提高的情况下，可能出现的实际工作
电压更重要。
瞬态过电压与绝缘配合的关系，这与电气系统内被控过电压的条件有关。在系统和设备中，存在多种
形式的过电压，要全面考虑各种过电压的影响。在低压电力系统中，过电压可能会受到各种多变因素的影
响，所以，系统中的过电压是通过统计的
方法
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来评定，反映了一种发生概率的概念，并可通过概率统计的
方法来决定是否需要保护控制。
２．１．２ 设备的过电压类别
根据设备的使用条件，设备要求的长期持续电压运行等级，将直接由低压电网供电设备的过电压类别
分为四级。过电压类别?级的设备是使用在配电装置电源端的设备，如电表和前级电流保护设备。过电压
类别?级的设备是安装在配电装置中的设备，如配电装置中的开关电器，设备的使用安全性和适用性必须
符合特殊要求；过电压类别?级的设备是由配电装置供电的耗能设备，如家用和类似用途的负载；过电压
类别?级的设备是连接在将瞬态过电压限制在相当低的范围内的设备，如具有过电压保护的电子电路上。
对于不直接由低压电网供电的设备，必须考虑到系统设备可能出现的最高电压及各种情况的严重组合。
当设备要工作在较高过电压类别的场合，而设备本身的允许过电压类别不够时，就需要采取措施。降
低该处的过电压，可采用以下方法：
（１）过电压保护器件；
（２）具有隔离绕组的变压器；
（３）具有分散转移浪涌过电压能量的多分支电路配电系统；
（４）能吸收浪涌过电压能量的电容；
（５）能吸收浪涌过电压能量的阻尼器件。
２．１．３ 电场与频率
电场情况分为均匀电场与非均匀电场，在低压成套开关设备中，一般认为是处在非均匀电场情况下。
关于频率问题，目前尚在考虑中，一般认为低频对绝缘配合影响不大，但高频还是有影响的，尤其是对绝
缘材料。
２．２ 绝缘配合与环境条件的关系
设备所处的整体环境影响着绝缘配合，从目实际应用与标准的要求来看，气压的变化只考虑到海拔高
度引起的气压变化，日常的气压变化已经忽略；温度与湿度的因素也已忽略，但如果有更精确的要求时，
这些因素也应予以考虑。从具体环境上讲，整体环境决定了具体环境。但具体环境有可能会好于或坏于整
体环境，设备外壳不同的防护等级、加热、通风、灰尘都有可能影响具体环境，具体环境在相关标准中有
明确规定（见表１），这就为产品的设计提供了依据。
２．３ 绝缘配配合与绝缘材料
绝缘材料的问题相当复杂，它不同于气体，是一种一旦遭到破坏便不可恢复的绝缘介质，即使偶然发
生的过电压事件也有可能造成永久损坏。绝缘材料在长期的使用中，会遇到各种情况，如放电事故等。而
绝缘材料本身由于长期积累的各种因素，如热应力、温度、机械冲击等应力，又会加速它的老化。对于绝
缘材料来讲，由于品种的多样性，其衡量绝缘材料的特性指标虽多，但不统一。这就为绝缘材料的选择和
使用带来一定难度，这也就是目前国际上对绝缘材料的其它特性，如热应力、机械特性、局部放电等指标
暂不予以考虑的原因。上述应力对绝缘材料的影响在ＩＥＣ的出版物中已开始有了一些论述，对实际应用
能起一些定性的指导作用，但就定量的指导，目前还做不到。目前，低压电器产品中作为定量指导绝缘材
料的指标用的较多的有相比漏电起痕指数ＣＴＩ值，分为三组四类，以及耐漏电起痕指数ＰＴＩ值。漏电起痕指数以通过含水污染的液滴落至绝缘材料表面而形成漏电痕迹，给出定量的比较。
这一定量指标已实际应用到产品的设计中。
３ 绝缘配合的验证
目前验证绝缘配合的优选方法是使用冲击介电试验来进行，对于不同设备可选定不同额定冲击电压值。
３．１ 用额定冲击电压试验验证设备的绝缘配合
额定冲击电压为１．２／５０μｓ的波形（见表２）。
用此波形来模拟瞬态过电压、大气过电压，同时也包括低压设备的接通分断所产生的过电压，冲击试
验电源脉冲波形发生器其输出阻抗一般应大于５００Ω。额定冲击电压值的确定，应根据设备的使用场合，过电压类别和设备的长期使用电压来决定，并应根据相应的海拔高度进行修正。目前低压成套开关设备对
某些试验条件，如湿度、温度没有作出明确的规定，但也应该在成套开关设备标准适用范围内，如设备的
使用环境超出了成套开关设备的适用范围，则必须予以修正。气压与温度的修正关系如以下公式：
Ｋ＝Ｐ／１０１．３×２９３／（ΔＴ＋２９３
Ｋ—气压与温度的修正参数
ΔＴ—实际（试验室）温度与Ｔ＝２０?的温差?Ｋ
Ｐ—实际气压 ｋＰａ
３．２ 替代冲击电压的介电试验
对于低压成套开关设备可以用交流或直流试验来替代冲击电压试验，但是这类试验比冲击电压试验要
严酷，应征得制造厂的同意。
交流试验，在交流情况下，持续时间为３个周波。
直流试验，每相（正、负极）各施加电压三次，每次持续时间为１０ｍｓ。
４ 绝缘配合的一般程序（如下图所示）
（１）典型过电压的确定；
（２）配合耐受电压的确定；
（３）额定绝缘水平的确定。
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