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GBT 16935.4-2011 低压系统内设备的绝缘配合 第4部分：高频电压应力考虑事项PDF文本

ICS29.120K30中华人民共和国国家标准GB/T16935.4-2011/IEC60664-4:2005低压系统内设备的绝缘配合第4部分：高频电压应力考虑事项Insulation coordination for equipment within low-voltage systems-Part 4:Consideration of high-frequency voltage stress(IEC60664-4:2005,IDT)2011-12-30发布2012-05-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会发布理甄Z.ZC.ET
GB/T16935.4-2011/EC60664-4:2005目次前言引言1范围2规范性引用文件13术语和定义24电气间隙25爬电距离6固体绝缘7高频试验……98非正弦电压…11附录A(资料性附录)高频电压下电气间隙的绝缘特性13附录B(资料性附录)高频电压下爬电距离的绝缘特性…18附录C(资料性附录)高频电压下固体绝缘的绝缘特性……21附录D(规范性附录)Z高频电压下的绝缘试验一………27附录E(资料性附录)非正弦高频电压作用下的绝缘特性38附录F(资料性附录)绝缘尺寸确定程序框图43参考文献…45筑素村网Z..ET
GB/T16935.4-2011/EC60664-4:2005前言GB/T16935《低压系统内设备的绝缘配合》分为以下4个部分：一第1部分：原理、要求和试验；一第3部分：利用涂层、罐封和模压进行防污保护；—第4部分：高频电压应力考虑事项；一一第5部分：不超过2mm的电气间隙和爬电距离的确定方法。本部分是GB/T16935的第4部分.本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本部分使用翻译法等同采用IE℃60664-4：2005《低压系统内设备的绝缘配合第4部分：高频电压应力考虑事项》。本部分应与GB/T16935.1一2008《低压系统内设备的绝缘配合第1部分：原理、要求和试验》(IEC60664-1:2007,IDT)及GB/T16935.5一2008《低压系统内设备的绝缘配合第5部分：不超过2mm的电气间隙和爬电距离的确定方法》(IEC60664-5:2007,IDT)配合使用。本部分由中国电器工业协会提出。本部分由全国低压设备绝缘配合标准化技术委员会(SAC/T℃417)归。本分星贸整式整婴产爽疾J.NEI理甄Z.ZC.ET
GB/T16935.4-2011/IEC60664-4:2005引言低压设备内也可产生较高的电压应力。低压设备电压频率通常情况下为50/60Hz,但在某些情况下，低压系统中可存在较高的电压颜率(400Hz)或较低的频率(162/3Hz)及直流电压。一个更特殊的情况是大功率射频发送器。这类设备的开发使得针对射频条件下设备的绝缘耐受能力的研究得以较早地开展，然而伴之而来的高频电压应力问题则未得到足够重视。当前，频率超过30kHz的高频工作电压越来越频繁地被应用到低压设备中，对于兆赫兹级别的高频电压的应用也将逐步展开。这些高频电压常常不是正弦波形。为了微缩电气部件，并获得设计的高效，需要将绝缘尺寸降至很小的范围，从而对固体绝缘造成很高的电压应力。电压频率增高的同时，局部放电对绝缘材料性能造成的退化效应也愈明显，两者大致成正比关系。从而，在高电压颜率情况下局部放电对绝缘尺寸的影响远较工颜情况下显著。随着电压频率的越来越高及绝缘尺寸的越来越小，且未来这种情况会愈发加剧，为保证操作人员安全及设备的可靠性，由频率高至100MHz的高频电压形成的电压应力应纳入低压设备绝缘配合的考虑事项之中。本部分概括总结了有关高颜绝缘应力的一些最为重要的数据，并阐释高颜绝缘应力对绝缘材料及其尺寸的影响，规定了电气间隙、爬电距离及固体绝缘的数据。本部分亦给出了有关高颜应力的试验方法。理闐素村网Z.ZC.ET
GB/T16935.4-2011/EC60664-4:2005低压系统内设备的绝缘配合第4部分：高频电压应力考虑事项1范围GB/T16935的本部分按电气设备的性能标准规定了电气设备的电气间隙、爬电距离及固体绝缘的要求。本部分包含了有关绝缘配合的电气试验方法。本部分规定的最小电气间隙的值不适用于存在离子化气体的情况，针对该情况的特殊要求将由相关技术委员会规定。本部分适用于低压设备内耐受高频电压应力的基本绝缘、附加绝缘及加强绝缘。本部分中的绝缘尺寸数据直接适用于基本绝缘；对于加强绝缘，IEC60664-1中给出的附加要求适用；本部分适用于基波频率在30kHz至10MHz范围之内的任意类型的周期电压作用条件下的电气间隙、爬电距离及固体绝缘尺寸的确定。本部分应与IEC60664-1或IEC60664-5配合使用。通过上述三项标准的配合使用，可使得IEC60664-1及IEC60664-5的电压频率限值提高至30kHz以上。在电压频率超过30kHz时，本部分也适用于IEC60664-3及对类型1的保护。对于类型2的保护仍在考虑之中。注1：频率范围超过10MHz的求寸数据在考之中才W7I7Q∩二T注2：本部分未考虑对主电路的高氛：射。在设备的正常使用过程中，一般认为放射到主电路上的高频电压所形成的干扰与绝缘应力相比可忽略，故可不予考虑。本部分适用于应用在海拔不超过2000m环境中、额定电压不超过交流1000V的电器设备。本部分不适用于以下场合：在液态环境中；除空气外的其余气体环境中；在压缩空气中。注3：在电器设备的内部电路中可能会存在更高的电压。注4：用于海拔超过2000m扬合的要求可从IEC60664-1附录A的表A.2中给出。本部分旨在为负责各种不同电器设备标准的技术委员会提供指导，以协调各设备的相关要求，使得在规定空气中的电气间隙、爬电距离及固体绝缘时可达到绝缘配合的目的。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。EC60112:2003固体绝缘材料在潮湿条件下相比电痕化指数和耐电痕化指数的测定方法(Method for determining the comparative and the proof tracking indices of solid insulating materialsunder moist conditions)IEC60664-1:l992低压系统内设备的绝缘配合第1部分：原理、要求和试验(Insulation coordi--nation for equipment within low-voltage systems-Part 1:Principles,requirements and tests)(Amend-ment 1 (2000)),(Amendment 2 (2002))IEC60664-5:2003低压系统内设备的绝缘配合第5部分：不超过2mm的电气间隙和爬电距离的确定方法(Insulation coordination for equipment within low-voltage systems-一Part5:A compre--hensive method for determining clearances and creepage distances equal to or less than 2 mm)理闐素村网Z.ZC.ET
GB/T16935.4-2011/1EC60664-4:2005IEC指南l04:l997安全性出版物的起草方法及基础或族安全性出版物的使用方法(The prepa-ration of safety publications and the use of basic safety publications and group safety publications)3术语和定义IEC60664-1中给出的术语和定义以及下列术语和定义适用于本文件。3.1近似均匀电场approximately homogeneous field当某一电场的频率超过30kHz,且其导电部分的弯曲半径大于等于电气间隙的20%，则该电场被视为近似均匀电场。3.2非均匀电场inhomogeneous field当某一电场的频率超过kHz,且其导电部分的弯曲半径欢于电气间隙的20%，则该电场被视为非均匀电场。3.3U跨接在绝缘厚俩端的任一类型的周期性峰值电压的峰值。3.4fai电气间隙的击穿电开始下降时的临界电压频落3.5fmn电气间蒙的司穿电压的降度达到最大时的电压预器3.6局部放电电压PD-voltage局部放电起始电压心，及局部放电熄灭电压的统称3.7电场强度electrical filed strength单位长度上的电压梯度，通常表示为kV/mm,记为E。4电气间隙4.1一般条件本条适用于暴露于空气中的电气间隙。用以确定尺寸的数据仅在海拔2000及以下适用。若海拔超过2000m,则IEC60664-1中表A.2的海拔修正系数适用。4.2基本信息按照附录A.1给出的基本信息，如果周期性电压相关，则电气间隙的耐受能力仅受电压频率影响(见IEC60664-1或IEC60664-5中3.1.1.2)。可按IEC60664-1或IEC60664-5中3.1.1.1确定瞬时过电压下的尺寸。4.3均匀及近似均匀电场4.3.1近似均匀电场的条件当一个电场的频率超过30kHz,且其传导部分的弯曲半径大于或等于电气间隙的20%，则视该电2理闐素村阀.ET
GB/T16935.4--2011/EC60664-4:2005场为近似均匀电场。4.3.2击穿特性的试验数据附录A.2.1给出以下结论，击穿电压出现下降的临界频率f取决于电气间隙的值，它们之间具有如下关系：0.HZfit≈……(1)d式中：d一电气间隙单位为毫米(mm)。附录A2.1给出的在均匀电场条件下的试验数据显示：对比于50/60Hz时的值击穿电压的最大下降幅度可达20%。击穿电压下降幅度最大时的频率记作∫m。注：为适应本部分，图A.1描述的f设为3MHz。4.3.3确定均匀电场及近似均匀电场条件下电气间隙尺寸暴露于空气中的大气压下均匀电场电气间隙的绝缘特性与频率之间的关系可概括如下：一当电场频率大于∫时，击穿电压随颜率增大而下降，击穿电压的最大下降幅度为20%；击穿电压在频率为fi时达到最小。若颜率超过∫n后继续增大，则击穿电压会随之上升，并可超过工频击穿电压。上述特征也适用于近似均匀电场。确定均匀电场电气间隙尺寸可依据IEC60664-1表F.7中的情况B的数值或IEC60664-5中的表3的数值；若采用上述数值器按企C60664-1或IEC60664-5中4.1.1的要求进行耐受试验。确定近似均匀电场电气间隙尺寸的依据为IEC60664-1表F,7中的情况A的数值或1EC60664-5中的表3中的数值；采用上述数值不需进行耐受试验。但其导电部分的弯曲半径需大于或等于电气间隙的20%。以下为两种确定电气间隙尺寸的方法：1.若无需进行精确判定，则可按照IEC60664-1中表F.7及IEC60664-3中表5要求，保证电气间隙在本部分频率范围内具备耐受规定电压125%的能力。2.若需精确判定，则：a)若电压频率低于fm(见公式(1)，则应按IEC60664-1表F.7及IEC60664-5中表3要求，使得电气间隙具备耐受规定电压100%的能力。b)若电压频率高于f,则应按IEC60664-1表F.7及IEC60664-5中表3要求，使得电气间隙具备耐受规定电压125%的能力。c)若电压频率f介于f及fm之间，则应按IEC60664-1表F.7及IEC60664-5中表3要求使得电气间隙在(100%+f-fm×25%)×f………(2)fin一fei下具备耐受规定电压的能力。为获取临界频率f的值，首先将电气间隙按IEC60664-1表F.7及IEC60664-5中表3设为规定耐受电压100%下的值。然后再比较电压频率与f之间的大小关系，确定上述a)、b)、c)三种情况哪种适用。由于f的估算值受所获电气间隙值大小的影响，从而可能需要进行二次重复估算。注：有关尺寸确定的进一步信息见附录F。4.4非均匀电场4.4.1非均匀电场的条件电场颜率超过30kHz,且其传导部分的弯曲半径小于电气间隙的20%，则视该电场为非均匀电场。3理筑Z.
GB/T16935.4-2011/IEC60664-4:20054.4.2局部放电和击穿特性的试验数据对于非均匀电场，f可由公式(I)近似获取。在电场频率大于fm情况下，非均匀电场频率对击穿电压的影响远较均匀电场显著。相比于工频情况，击穿电压值的下降幅度可达50%。在非均匀电场条件下，局部放电现象必然要在电压尚未达到击穿电压之前出现。频繁重复的放电现象会造成绝缘性能的迅速下降，从而应当保证电气间隙的尺寸足够大以防止局部放电现象的发生。试验数据在附录A.2.2中给出。4.4.3确定非均匀电场条件下电气间隙尺寸当电压频率值低于fm时（见式(1）)，电气间隙的大小应按IEC60664-1表F.7及IEC60664-5中表3耐受规定电压的100%确定。当电压频率大于或等于∫时，确定尺寸应考虑电压频率的影响由于瞬时过电压可触发局部放电，不应由任何稳态电压使得局部放电持续进行（见IEC60664忠4.1，公4），在尺寸的确定过程中应使用局部放电熄灭电压图1给出相关的数据及限值曲线（见注）。注1：在定尺寸时，附绿A,22中的数据适用。1000.01十00.20.40.60.81.21.41.61.8UkV峰值)十测量值：十定尺寸值注：d为电气间隙。图1确定非均匀电场条件下空气中大气压下的电气间隙（点面电极，5m半径）以避免局部放电(电气间隙≥1mm)或击穿（电气间隙<1mm)<>4理甄Z.ZC.ET
GB/T16935.4-2011/IEC60664-4:2005表1给出了非均匀电场条件下确定绝缘尺寸的概要数据，这些数据只有在电场导电部分的弯曲半径较小的时候适用。在实际应用中，电场导电部分的弯曲半径应小于电气间隙的20%。注2：更详尽的信息见附录F。表1非均匀电场条件下空气中大气压下电气间隙的最小值电压Uak电气间隙kVmm最高0.6b0.0650.80.181.00.51.21.41.42.351.6°4.01.86.72.011.0对于电压值介于本表之间的数值，可进行插值。·尚无法获取购小于0.6时的数据专大网??CC上T5爬电距离5.1试验数据附录B给出的数据考虑了电压频率对爬电距离击穿电压的影响。B.2描述了所要求进行的试验的试验条件及试验中用到的材料。B.3列出了试验数据。可以看出局部放电电压和击穿电压均显著受电压频率影响。5.2确定爬电距离图2给出了针对三种不同颜率范围(100kHz及以下、1MHz及以下、3MHz及以下)的测量数据及限值曲线。表2概括了爬电距离的确定数据。其余频率范围的数据可通过线性插值获取。这些数据适用于污染等级1。注1：由于高频电压下所形成的局部放电现象持缕时间过长会对基础材料造成极大损坏，在确定爬电距离时，B.3中的局部放电熄灭电压数据适用。参考文献[5]中的试验结果表明：污染等级2和3时，爬电距离可通过污染等级1时的爬电距离乘上一个系数而得出。污染等级2的乘数系数为1.2，污染等级3的乘数系数为1.4。表2中的数据未考虑漏电起痕现象的影响。若需考虑该影响，则应参照IEC60664-1或IEC60664-5,若本部分表2的数值小于IEC60664-1或IEC60664-5表4中的相关数值，则应以后者为准。这些数据对所有可能受热效应破坏的材料适用。对于一些不受热效应破坏的材料（如陶瓷），可按本部分第4章确定其电气间隙。注2：更详尽的确定尺寸信息见附录F。筑素前网Z.ZC.ET
GB/T16935.4-2011/IEC60664-4:2005100100.10.010.20.40.60.81.2U水V(峰值)+100kHz:大1MHz:兴3MHz:◆-100kHz:◆-1MHz:#3MHz,注：d为爬电距离。图2确定爬电距离以避免局部放电（爬电距离≥1mm)或击穿（爬电距离<1mm)<>表2不同频率范围内的爬电距离的最小值爬电距离电压Uas230 kHzf≤ff≤fsf≤f≤≤100kHz0.2 MHz0.4MHz0.7 MHz1 MHz2 MHz3 MHz0.10.01670.30.20.0420.152.80.30.0830.090.090.090.090.8200.40.1250.130.150.190.354.50.50.1830.190.250.41.5206筑素前网.ET
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