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| 标准编号 | GB/T 16935.1-2023 (GB/T16935.1-2023) | | 中文名称 | 低压供电系统内设备的绝缘配合 第1部分：原理、要求和试验 | | 英文名称 | Insulation coordination for equipment within low-voltage supply systems - Part 1: Principles, requirements and tests | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | K30 | | 国际标准分类 | 29.080.30 | | 字数估计 | 72,717 | | 发布日期 | 2023-09-07 | | 实施日期 | 2024-04-01 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 16935.1-2008 | | 起草单位 | 上海电器科学研究院、施耐德电气(中国)有限公司上海分公司、常熟开关制造有限公司、上海良信电器股份有限公司、万可电子(天津)有限公司、杭州电力设备制造有限公司余杭群力成套电气制造分公司、上海西门子线路保护系统有限公司、中机国际工程设计研究院有限责任公司、宁波奇乐电气集团有限公司 | | 归口单位 | 全国低压设备绝缘配合标准化技术委员会(SAC/TC 417) | | 提出机构 | 中国电器工业协会 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 | GB/T 16935.1-2023中文版: 低压供电系统内设备的绝缘配合 第1部分：原理、要求和试验
GB/T 16935.1-2023 英文版: Insulation coordination for equipment within low-voltage supply systems - Part 1: Principles, requirements and tests
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 16935.1-2008
低压供电系统内设备的绝缘配合
第1部分:原理、要求和试验
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
1 范围
本文件规定了设备的绝缘配合,该设备用于连接额定电压交流不超过1000V或直流不超过1500V
的低压供电系统。
本文件适用于额定频率不超过30kHz的设备。
注1:额定频率高于30kHz的低压供电系统内设备的绝缘配合见IEC 60664-4规定。
注2:设备内部电路可能会出现较高的电压。
本文件适用于海拔不超过2000m的设备,超过2000m的使用见5.2.3.4。
本文件为各技术委员会提供了确定电气间隙、爬电距离和固体绝缘的要求规定,包括有关绝缘配合
的电气试验方法。
本文件规定的最小电气间隙不适用于具有电离气体之处。有关这种情况的特殊要求可由相应的技
术委员会自行处理。
本文件不涉及确定以下几种距离:
---通过液体的绝缘;
---通过除空气以外的气体;
---通过压缩空气。
本基础安全标准聚焦于必不可少的安全性要求,主要供各技术委员会根据IEC Guide104和
ISO/IEC Guide51中规定的原则编制标准时使用。
如适用,技术委员会有职责在编制出版物时使用本基本安全标准。
如相关产品标准没有规定电气间隙、爬电距离的数值以及对固体绝缘的要求,或在没有标准的情况
下,本文件适用。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;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。
3 术语和定义、缩略语
3.1 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
ISO 和IEC 的标准术语数据库地址如下:
● IEC 电子开放平台:http://www.electropedia.org/
● ISO 在线浏览平台:http://www.iso.org/obp
4 绝缘配合的基本技术特性
4.1 一般要求
绝缘配合要求根据设备的应用及其周围情况和环境条件来选择设备的电气绝缘技术特性。
绝缘配合是人员、牲畜和财产安全的一个方面,因此,由电压应力引起事故的可能性不能导致不可
接受的损害风险。
本文件涉及对任何类型的危险的绝缘配合。对于涉及危险类型的特定风险,技术委员会宜考虑电
气间隙、爬电距离和固体绝缘的概念,也要考虑功能绝缘、基本绝缘、附加绝缘、双重绝缘和加强绝缘的
概念。
技术委员会应进行风险评估,以确定功能绝缘故障时的危害。当功能绝缘故障产生不可接受的危
害风险时(如由于机械条件、老化等引起的危害),功能绝缘应至少按照基本绝缘的要求设计,在这之
后,需要再次进行风险评估来评估残余风险。见5.2~5.4。当功能绝缘故障不产生任何危害时,技术委
员会可选择不采用本基本安全出版物的要求。
4.2 电压
4.2.1 基本要素
当考虑绝缘性能时,应关注下列方面。
---在系统中可能出现的电压:
● 瞬态过电压(见4.2.2)和过电压类别(见4.3);
● 暂时过电压(见4.2.3)。
---设备产生的电压(该电压可能会反过来影响系统中的其他设备):
● 瞬态过电压(见4.2.2);
● 再现峰值电压(见4.2.4);
● 稳态工作电压(见4.2.5);
● 稳态峰值电压(见4.2.6)。
4.2.2 瞬态过电压
4.2.2.1 一般要求
为了适用绝缘配合的概念,宜考虑瞬态过电压。宜考虑的瞬态过电压包括:
---由大气干扰(例如间接雷击)产生并由电网电源配电系统传输的瞬态过电压;
---电网电源中负载通断产生的瞬态过电压;
---由外部电路产生的瞬态过电压;
---设备内部产生的瞬态过电压。
绝缘配合采用的冲击电压优选值如下:
330V、500V、800V、1500V、2500V、4000V、6000V、8000V、12000V。
瞬态过电压的绝缘配合主要依据可控过电压的条件。主要有下面两种控制。
---内在控制:要求电气系统特性能将预期瞬态过电压限制在规定水平的条件。
---保护控制:要求电气系统中特定的过电压衰减措施能将预期瞬态过电压限制在规定水平的
条件。
见附录B中表B.1和表B.2。
4.2.2.2 通过电网电源进入的瞬态过电压
为了确定大气干扰或电网电源中负载通断产生的预期瞬态过电压,通常使用额定电压(Un)和过电
压类别作为确定所需冲击耐受电压的基准。
对于承受超过冲击耐受电压的瞬态过电压的设备,应计及这些瞬态过电压的影响。
4.2.2.3 由外部电路产生的瞬态过电压
应确定任何外部电路(例如同轴电缆或双绞线网络)上可能出现的瞬态过电压的适用值。如果存在
一个以上的外部电路,则最高瞬态过电压适用。
如果已知外部电路瞬态过电压高于此类设备典型定义的过电压类别中的过电压,则应使用这些已
知瞬态过电压的最高值。
4.2.2.4 设备内部产生的瞬态过电压
对于可能产生高于预期进入设备的瞬态的过电压的设备,例如开关设备,所需的冲击电压宜考虑设
备中产生的瞬态电压。应采用设备内部产生的瞬态过电压值,而不考虑4.2.2.1中的优选值。
4.2.2.5 瞬态过电压水平的衰减
设备或设备部件可用在需减少瞬态电压的情况。存在各种元件技术,如电涌保护器(SPD)、变压
器、电容、电阻,在瞬态过电压衰减方面可采取不同的方式。应验证这些各种技术,并根据相关产品标准
确定传播测量方法。
值得注意的是,装置内或设备内的电涌保护器可能需要消耗比装置受电点处具有较高保护水平(钳
位电压)的电涌保护器更多的能量。这尤其适用于具有最低保护水平(钳位电压)的电涌保护器。
如果预期的瞬态衰减,跨接绝缘的瞬态过电压的测量在可通过对设备进行所需的冲击电压试验,测
量绝缘层上的实际剩余瞬态,见6.7。测量值可以用作预期的瞬态过电压。执行测试时设备在额定电压
下通电,且宜考虑两种极性的瞬态。
4.2.3 暂时过电压
由于电网电源故障,线和地/中性点之间会产生几秒钟的暂时过电压,在应用绝缘配合概念时宜进
行考虑。
有关暂时过电压的绝缘配合以IEC 60364-4-44:2007中442规定的暂时过电压为基础。低压设备
由于高压系统的接地故障而引起的暂时过电压的数值见5.4.3.2。
4.2.4 再现峰值电压
由于特定产品的预期操作模式,内部产生的电压也可能包括叠加到工作电压上的再现峰值电压。
应用绝缘配合概念时,宜考虑这些再现峰值电压。
有关再现峰值电压的绝缘配合宜考虑固体绝缘内可能发生的局部放电(见4.6.2.3)或沿绝缘表面
可能发生的局部放电(见表F.9)。
可通过具有足够带宽的示波器测量再现峰值电压波形,如图1所示,从波形上可确定电压峰值。
4.2.5 稳态工作电压
宜考虑通以额定电压的设备跨接绝缘的最高稳态工作电压(交流有效值或直流值)。这种稳态工作
电压可低于、等于或高于设备的额定电压。内部电路的稳态工作电压是产品设计的直接结果,可能明显
高于额定电压值。
4.2.6 稳态峰值电压
宜考虑设备在额定电压下,跨接绝缘的稳态工作电压峰值。内部电路的稳态峰值电压是产品设计
的直接结果。
4.3 过电压类别
4.3.1 一般要求
直接由低压电网电源的设备应采用过电压类别的概念。
过电压类别具有概率含义,并非指下游设备内瞬态过电压的物理衰减。
注:该过电压类别概念已被IEC 60364-4-44:2007中443和IEC 60364-4-44:2007/AMD1:2015采用。
连接其他系统(例如,电信和数据系统)的设备也能采用类似概念。
4.3.2 直接由电网电源供电的设备
各技术委员会应以下列过电压类别的基本说明为基础来确定过电压类别。
---过电压类别Ⅳ的设备是使用在配电装置电源端的设备。
注1:此类设备包含如电表、前级过电流保护设备和纹波控制单元。
---过电压类别Ⅲ的设备是固定式配电装置中的设备,以及设备的可靠性和适用性必需符合特殊
要求者。
注2:此类设备包含如安装在固定式配电装置中的开关电器和永久连接至固定式配电装置的工业用设备。
---过电压类别Ⅱ的设备是由固定式配电装置供电的耗能设备。如果此类设备的可靠性和适用性
具有特殊要求时,则采用过电压类别Ⅲ。
注3:此类设备包含如器具、可移动式工具及其他家用和类似用途负载。
---过电压类别Ⅰ的设备不应直接连接于电网电源中。
采取措施确保能够充分限制所产生的暂时过电压,其峰值不应超过表F.1中的相关额定冲击
耐受电压。
注4:除非电路设计时考虑了暂时过电压,否则过电压类别为Ⅰ的设备不能直接连接于电网电源中。
4.3.3 非直接由电网电源供电的系统和设备
如适合,建议各技术委员会规定该系统和设备的过电压类别或额定冲击耐受电压。推荐采用
4.2.2.1中的优选值。
注:电信或工业控制系统或载运装置中的独立系统是此类系统的范例。
4.4 频率
4.4.1 一般要求
随着频率的增加,电气间隙、爬电距离和固体绝缘的电压耐受能力会减小,该影响从1kHz开始。
本文件中电气间隙、爬电距离和固体绝缘的设计包含了不超过30kHz的频率产生的影响,对于超过
30kHz的频率,见5.1.2。
4.4.2 固体绝缘
电压频率会影响固体绝缘的电气强度,介质发热和热不稳定性的概率基本上与频率成正比,提高频
率会降低大多数绝缘材料的电气强度。
在开关型供电电源中该处绝缘材料在频率至500kHz下重复承受峰值电压,就能观察到这一
情况。
4.5 污染
4.5.1 一般要求
微观环境决定污染对绝缘的影响,然而在考虑微观环境时应计及宏观环境。
有效地使用外壳,封闭式或气密封闭等措施可减少对绝缘的污染。这些减少污染的措施对设备受
凝露或正常运行中其本身产生的污染时可能无效。安装于室外和室内的外壳,预期在高湿和温度变化
较大的地点使用时,应提供适当的布置(自然通风、强制通风、内部加热、排水孔等),以防止外壳内发生
有害凝露。根据IEC 60529规定的等级,外壳提供的防护等级(IP代码)不一定能改善微观环境中的
污染。
技术委员会应根据各自的标准提供信息来验证封闭系统的性能。
固体微粒、尘埃和水能完全桥接小的电气间隙,因此凡微观环境可存在污染之处都要规定最小电气
间隙。
4.5.2 微观环境的污染等级
为了计算爬电距离和电气间隙,微观环境的污染等级规定有以下4级:
---污染等级1
无污染或仅有干燥的、非导电性的污染,该污染没有任何影响;
---污染等级2
一般仅有非导电性污染,然而必须预期到凝露会偶然发生短暂的导电性污染,这种凝露可能发生在
设备的通断负载循环期间;
---污染等级3
有导电性污染或由于预期的凝露使干燥的非导电性污染变为导电性污染;
---污染等级4
造成持久的导电性污染,例如由于导电尘埃或雨或其他潮湿条件所引起的污染。
4.5.3 导电性污染条件
当持久导电污染存在时(污染等级4),无法规定爬电距离的尺寸。对于暂时导电污染(污染等
级3),绝缘表面可通过设计来避免导电污染的连续通路,例如采用筋或槽(见5.3.3.7)。
4.6 绝缘材料
4.6.1 固体绝缘
绝缘配合可通过适当的绝缘材料来实现。固体绝缘的固有材料特性能直接影响其绝缘性能。宜考
虑在产品寿命期间可能影响绝缘性能的电应力、机械应力和其他应力。
由于固体绝缘的电气强度远远大于空气的电气强度,故在设计绝缘系统时可能不会引起注意。另
一方面,通过固体绝缘材料的绝缘距离通常大大地小于电气间隙而产生高的电应力。另一点需考虑的
是实际上很少采用高电气强度的材料。在绝缘系统中,电极与绝缘之间和不同的绝缘层之间均可能会
产生间隙,或绝缘材料本身有气隙。在这些间隙或气隙中,在电压远小于击穿水平时,仍可能发生局部
放电,这就会影响固体绝缘的使用寿命。然而当峰值电压小于500V时,一般不可能发生局部放电。
具有同等重要意义的事实是与气体相比,固体绝缘不是一种可恢复的绝缘介质,例如偶尔发生的高
压峰值就可能对固体绝缘造成破坏性影响。这种情况会发生在运行及常规高电压试验中。
4.6.2 应力
4.6.2.1 一般要......
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