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        低壓成套開關(guān)設(shè)備的絕緣配合原理及其檢測(cè)探討

        2021-06-30 10:14:44蔡曉瑋
        科技風(fēng) 2021年11期
        關(guān)鍵詞:影響因素

        摘 要:針對(duì)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(huì)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(duì)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(cè)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(cè)手段

        中圖分類號(hào):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(duì)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(cè)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(gè)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(duì)電能的控制、測(cè)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(chǎng)所在內(nèi)的活動(dòng)場(chǎng)所均涉及對(duì)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(cái)產(chǎn)安全,有助于促進(jìn)整個(gè)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(shí),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(duì)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(jì)方法,能夠精確就包括設(shè)備電壓數(shù)值、波形、時(shí)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(duì)低壓成套開關(guān)設(shè)備絕緣配合問題進(jìn)行控制時(shí),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(duì)于整個(gè)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(duì)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(duì)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(duì)于低壓成套開關(guān)設(shè)備絕緣水平的影響也相對(duì)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(gè)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(duì)于低壓成套開關(guān)設(shè)備來說,不同的使用頻率對(duì)于設(shè)備性能的要求往往不同,當(dāng)使用頻率較高時(shí),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(shí),設(shè)備的損耗較少,因此可適當(dāng)放緩對(duì)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(shí),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(duì)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(duì)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(huì)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(duì)不同溫度環(huán)境,高溫會(huì)導(dǎo)致設(shè)備過熱而出現(xiàn)較大損耗,低溫會(huì)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(shí),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(duì)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(zhǎng)期處于高輻射環(huán)境,設(shè)備的使用壽命會(huì)大大縮短,且絕緣控制的效果也會(huì)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(duì)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(shí)也有可能造成嚴(yán)重的安全事故;另一方面,從設(shè)計(jì)角度來看,由于欠缺對(duì)于設(shè)備絕緣配合的清晰認(rèn)識(shí),導(dǎo)致設(shè)計(jì)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(zhǎng)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(duì)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(jì)過程中,國(guó)際上針對(duì)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(guó)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(jì)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(cè)方法

        現(xiàn)階段,基于長(zhǎng)期的絕緣配合檢測(cè)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(cè)手段,能夠應(yīng)對(duì)不同種類的低壓成套開關(guān)設(shè)備檢測(cè)需求,技術(shù)適用范圍較廣,檢測(cè)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(jiǎn)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(duì)不同實(shí)驗(yàn)組開展觀測(cè)試驗(yàn),通過觀測(cè)設(shè)備的電容、電壓波形變化,計(jì)算相對(duì)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(jì)[4]。

        對(duì)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(duì)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(cè)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(cè)數(shù)據(jù)。

        此外,需注意的是,雖然沖擊介電試驗(yàn)對(duì)于低壓成套開關(guān)設(shè)備的檢測(cè)精確性相對(duì)較高,但由于其操作流程相對(duì)復(fù)雜,對(duì)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(gè)周波,在每個(gè)周波內(nèi)計(jì)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(shí)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(guó)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(cè)對(duì)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(duì)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(cè)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(guó)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(duì)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(jiǎn)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(cè)。

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