摘要：1987年，国际电工委员会（IEC）第17D技术委员会起草了名为《IEC439补充1绝缘合作要求》的技术文件，正式将绝缘合作问题引入低压成套开关设备和控制设备。就我国目前的实际情况而言，在高低压电气产品中，设备的绝缘合作仍然是一个大问题，由于绝缘合作的概念在低压成套开关设备和控制设备中正式引用，只是近两年。因此，正确处理和解决产品中的绝缘合作问题是一个更重要的问题。

关键词:低压开关设备与绝缘材料绝缘。

绝缘合作问题是关系到电气设备产品安全的重要问题，一直受到各方面的重视。绝缘合作最早应用于高压电气产品中。1987年，国际电工委员会（IEC）第17D分技术委员会起草了名为《IEC439补充1关于绝缘合作的要求》的技术文件，正式将绝缘合作问题引入低压成套开关设备和控制设备。就我国现状而言，在高低压电气产品中，设备的绝缘合作仍然是一个大问题。统计数据显示，绝缘系统引发的事故占我国电气产品的50%-60%，而绝缘合作的概念在低压成套开关设备和控制设备中正式引用，只是近两年。因此，正确处理和解决产品中的绝缘合作问题是一个更重要的问题。

二、绝缘配合的基本原理。

绝缘协调是指根据设备的使用条件和周围环境选择设备的电气绝缘特性。只有当设备的设计基于其预期寿命的作用强度时，才能实现绝缘协调。绝缘协调问题不仅来自设备外部，也来自设备本身，是一个涉及各种因素的问题，必须综合考虑，重点分为三部分：一是设备使用条件；二是设备使用环境，三是绝缘材料的选择。

(一)设备的使用条件。

设备的使用条件主要是指电压、电场、频率。

1.绝缘配合与电压的关系。在考虑绝缘配合与电压的关系时，应考虑系统中可能出现的电压、设备产生的电压、所需的连续电压运行等级、人身安全和事故风险。

1电压与过电压的分类，波形。

a)持续工频电压，具有恒定r、m、s的电压。

b)暂时过电压，工频过电压持续时间较长。

c)瞬态过电压，几毫秒或更短的过电压，通常是高阻尼振荡或非振荡。

-缓波前过电压：瞬态过电压通常是单向的，达到峰值的时间为20μs-快波前过电压：瞬态过电压通常是单向的，达到峰值的时间为0.1μs-陡波前过电压：一种瞬态过电压通常是单向的，达到峰值的时间为Tf≤0.1μs，总持续时间为3ms>d）。

标准电压波形可根据上述过电压类型进行描述。

2.长期交流或直流电压与绝缘配合的关系应考虑额定电压、额定绝缘电压和实际工作电压。在系统正常、长期运行过程中，主要考虑额定绝缘电压和实际工作电压，不仅要满足标准要求，还要考虑中国电网的实际情况。在我国电网质量不高的情况下，对于绝缘配合来说，实际工作电压更为重要。

3.瞬态过电压与绝缘配合的关系与电气系统中控制过电压的条件有关。在系统和设备中，有各种形式的过电压，应充分考虑各种过电压的影响。在低压电力系统中，过电压可能受到各种多变因素的影响。因此，系统中的过电压通过统计方法进行评估，反映了概率的概念，可以通过概率统计方法决定是否需要保护和控制。

2.设备的过电压类别。

根据设备的使用条件，所需的长期连续电压运行等级将低压电网供电设备的过电压类别直接分为四级。过电压等级设备是配电装置电源端使用的设备，如电表和前电流保护设备。过电压等级设备是安装在配电装置中的任务，设备的使用安全性和适用性必须满足非凡要求，如配电装置中的开关电器。过电压等级设备是由配电装置供电的能耗设备，如家用和类似用途的负荷。过电压等级设备连接到将瞬态过电压限制在相当低水平的设备上，如具有过电压保护的电子电路。对于不直接由低压电网供电的设备，必须考虑系统设备的最高电压和各种情况的严重组合。

当设备在较高水平的过电压类别中工作，设备本身承诺的过电压类别不够时，需要采取措施降低过电压，可采用以下方法。

a)过电压保护装置。

b)具有隔离绕组的变压器。

c)具有通过电压能量分散转移波的多分支电路配电系统。

d)能吸收浪涌过电压能量的电容。

e)能吸收浪涌过电压能量的阻尼器件。

3.电场和频率。

电场情况分为均匀电场和非均匀电场。在低压成套开关设备中，一般认为是在不均匀电场的情况下。目前仍在考虑频率问题。一般认为低频对绝缘配合影响不大，但高频仍有影响，尤其是绝缘材料。

（2）绝缘合作与环境条件的关系。

设备的宏观环境影响绝缘合作。从目前的实际应用和标准要求来看，气压的变化只考虑海拔引起的气压的变化，忽略了日常气压的变化，忽略了温湿因素。但是，如果有更准确的要求，这些因素也应该考虑。从微观环境来看，宏观环境决定微观环境，但微观环境可能好于或坏于宏观环境设备。外壳的不同保护等级、加热、通风和灰尘都可能影响微观环境。相关标准明确规定微观环境，见表1，为产品设计提供依据。

(3)绝缘配合与绝缘材料。

绝缘材料的问题相当复杂。它不同于气体。它是一种一旦被破坏就无法恢复的绝缘介质。即使尔发生过电压事件，也可能造成永久损坏。在长期使用中，绝缘材料会遇到各种情况，如放电事故。由于热应力、温度、机械冲击等各种因素的长期积累，绝缘材料本身会加速其老化过程。对于绝缘材料，由于品种的多样性，虽然绝缘材料的特性指标很多，但并不统一。这给绝缘材料的选择和使用带来了一定的困难，这也是目前国际上绝缘材料的其他特性，如热应力、机械特性、局部放电等指标暂时不考虑的原因。IEC出版物已经开始讨论上述应力对绝缘材料的影响，可以对实际应用起到一定的指导作用，但目前还没有定量指导。目前，低压电起痕指数CTI值相比，低压电器产品作为定量指导绝缘材料的指标较多，分为三组四类，耐漏电起痕指数PTI值。漏电起痕指数通过含水污染液滴落在绝缘材料表面形成漏电痕迹，给出定量比较。

这一定量指标实际应用于产品设计中。

三、绝缘配合验证。

目前，绝缘配合的首选方法是采用冲击介电试验，不同设备可选择不同的额定冲击电压值。

1.用额定冲击电压试验验证设备的绝缘配合。

波形为1.2/50μs。

利用此波形模拟瞬态过电压、大气过电压，还包括低压设备连接和分断产生的过电压。冲击试验电源脉冲波形发生器的输出阻抗一般应大于500ω，额定冲击电压值应根据设备的使用情况、过电压类别和设备的长期使用电压确定，并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进行了修正。如果湿度和温度没有明确规定，但也应在成套开关设备标准的适用范围内。如果设备的使用环境超出了成套开关设备的适用范围，则必须考虑修正。气压与温度的修正关系如下：

K=P/101.3×293

K-气压和温度的修正参数。

T-实际(实验室)温度与T=20℃的温差K。

P-实际气压kPa。

2.代替冲击电压的介电试验。

低压成套开关设备可以用交流或DC试验代替冲击电压试验，但这种试验方法比冲击电压试验更严格，应经制造商同意。

交流试验，在交流情况下，持续时间为3周波。

DC试验，每相(正、负极)各施加三次电压，每次持续时间为10ms。

四、绝缘配合一般程序。

1.确定典型过电压。

2.配合耐受电压的确定。

3.确定额定绝缘水平。