电压知识
什么叫工频暂态过电压?
一、什么叫工频暂态过电压?
暂态过电压是由于断路器操作或发生短路故障,使电力系统经历过渡过程以后重新达到某种暂时稳定的情况下所出现的过电压 ,又称工频电压升高。常见的有:
①空载长线电容效应(费兰梯效应)。在工频电源作用下,由于远距离空载线路电容效应的积累,使沿线电压分布不等,末端电压最高。
②不对称短路接地。三相输电线路a相短路接地故障时 ,b、c 相上的电压会升高。
③甩负荷过电压,输电线路因发生故障而被迫突然甩掉负荷时,由于电源电动势尚未及时自动调节而引起的过电压。操作过电压是由于进行断路器操作或发生突然短路而引起的衰减较快持续时间较短的过电压,常见的有:①空载线路合闸和重合闸过电压。②切除空载线路过电压。③切断空载变压器过电压。
④弧光接地过电压。谐振过电压是电力系统中电感、电容等储能元件在某些接线方式下与电源频率发生谐振所造成的过电压。一般按起因分为:①线性谐振过电压。②铁磁谐振过电压。③参量谐振过电压。
二、什么叫工频过电压?
通常把作用于电力设备而幅值超过其最高工作电压的电压统称为过电压
过电压按产生机理分为外部过电压(又叫大气过电压或雷电过电压)和内部过电压。外部过电压又分为直接雷过电压和感应雷过电压两类;内部过电压又分为操作过电压、工频过电压和谐振过电压三类。
三、工频过电压和操作过电压的区别?
工频过电压(power frequency overvoltage)指系统中由线路空载、不对称接地故障和甩负荷引起的的频率等于工频(50Hz)或接近工频的高于系统最高工作电压的过电压。
操作过电压是在电力系统中由于操作所引起的一类过电压。产生操作过电压的原因是在电力系统中存在储能元件的电感与电容,当正常操作或故障时,电路状态发生了改变,由此引起了振荡的过渡过程,这样就有可能在系统中出现超过正常工作电压的过电压。
四、绝缘电阻,耐过电压,泄露电流?
题主的问题很简练,但内涵还是有的。
在阐述之前,我们先来看一些相关资料。
第一,关于电气间隙与爬电距离
GB7251.1-2013《低压成套开关设备和控制设备 第1部分:总则》中的一段定义,如下:
注意这里在绝缘特性条目下定义了电气间隙和爬电距离。
(1)电气间隙
电气间隙指的是导体之间以及导体与接地体(金属外壳)之间的最短距离。电气间隙与空气介质(或者其它介质)的击穿特性有关。
我们来看下图:
此图就是著名的巴申曲线,是巴申在19世纪末20世纪初提出来的。
巴申曲线的横坐标是电气间隙d与气压p的乘积,纵坐标就是击穿电压。我们看到,曲线有最小值存在。对于空气介质来说,我们发现它的击穿电压最小值大约在0.4kV,而pd值大约在0.4左右。
如果固定大气压强,则我们可以推得击穿电压与电气间隙之间的关系。
我们来看GB7251.1-2013的表1:
我们看到,如果电器的额定冲击耐受电压是2.5kV,则最小电气间隙是1.5毫米。
(2)爬电距离
所谓爬电距离,是指导体之间以及导体与接地体之间,沿着绝缘材料的表面伸展的最短距离。爬电距离与绝缘材料的绝缘特性有关,与绝缘材料的表面污染等级也有关。
我们来看GB7251.1-2013的表2:
注意看,若电器的额定绝缘电压是400V,并且污染等级为III,则爬电距离最小值为5毫米。
第二,关于泄露电流
我们来看下图:
上图的左侧我们看到了由导体、绝缘体和金属骨架接地体(或者外壳)构成的系统,并注意到泄露电流由两部分构成:第一部分是电容电流Ic,第二部分是表面漏电流Ir。表面漏电流是阻性的,而电容电流是容性的,因此它与超前表面漏电流90度。于是,所谓的泄露电流Ia自然就是两者的矢量和了。
注意到两者夹角的正切值被称为介质损耗因数,见上图的右侧,我们能看到电容电流与表面漏电流的关系。
介质损耗因数反映了绝缘介质能量损耗的大小,以及绝缘材料的特性。最重要的是:介质损耗因数与材料的尺寸无关。因此,在工程上常常采用介质损耗因数来衡量绝缘介质的品质。
可见,我们不能仅仅依靠兆欧表的显示值来判断绝缘性能的好坏。
那么绝缘材料的击穿与什么有关?第一是材料的电击穿,第二是材料的气泡击穿。
简单解释材料的气泡击穿:如果绝缘材料内部有气泡,而气泡的击穿电压低于固体材料的击穿电压,因此在绝缘材料的内部会出现局部放电。局部放电的结果会使得绝缘材料从内部发生破坏,并最终被击穿失效。
第三,关于过电压
过电压产生的原因有三种,其一是来自电源的过电压,其二是线路中的感性负荷在切换时产生的过电压,其三是雷击过电压。
对于电器来说,它的额定绝缘电压就是最高使用电压,若在使用中超过额定绝缘电压,就有可能使得电器损坏。
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有了上述这些预备知识,我们就可以讨论题主的问题了。
题主的关注点是在家用电器上。
关于国家标准中对家用电器的专业名词解释,可参阅GB/T 2900-29《电工术语 家用和类似用途电器》。
不管是配电电器抑或是家用电器,它们在设计出来上市前,都必须通过型式试验的认证,才能获得生产许可证。因此,型式试验可以说是电器参数权威测试。
不过,要论述这些试验,显然不是这个帖子所能够表达的,这需要几本书。
既然如此,我们不妨看看配电电器型式试验中有关耐压测试和绝缘能力测试的具体要求吧。具体见GB 7251.1-2013《低压开关设备和控制设备 第1部分:总则》。
1)对电气间隙和爬电距离的要求
这两个参数的具体要求如下:
2)对于过电压的要求
其实,电器中绝缘材料的绝缘性能,与电器的温升密切相关。因此在标准中,对温升也提出了要求:
这个帖子到这里应当结束了。
虽然我没有正面回答题主的问题,但从描述中可以看到,题主的问题答案并不简单。建议题主去看专门书籍,会彻底明了其中的道理,以及测试所用的电路图、测试要求和规范。
五、避雷器为什么不能防护工频过电压?
这与无间隙氧化锌避雷器内部的结构有关,内部氧化锌有这优良的伏安特性,当工频电压到达拐点动作电压时避雷器动作呈现低阻特性,工频试验对电阻片的性能有这很大的损耗。
六、工频暂态是什么?
是指电路从一个稳定状态到另一个稳定状态所经历的过程。电路稳定状态的改变一般通过接通或切断电路来实现。暂态过程的性质也由电路中的电阻、电容、电感等参数决定,其电压和电流的变化是非周期性的。研究比较清楚的暂态过程可分为RC电路暂态过程、RL电路暂态过程和RLC电路暂态过程。
七、什么是过电压?过电压产生的原因?
操作过电压是由于电网内开关操作或故障跳闸引起的过电压。主要包括:
1、切除空载线路引起的过电压;2、空载线路合闸时引起的过电压;3、切除空载变压器引起的过电压;4、间隙性电弧接地引起的过电压;5、解合大环路引起的过电压。防范操作过电压的措施有:电网中限制操作过电压的措施有:(1)选用灭弧能力强的高压开关;(2)提高开关动作的同期性;(3)开关断口加装并联电阻;(4)采用性能良好的避雷器,如氧化锌避雷器;(5)使电网的中性点直接接地运行。
八、什么是过电压?过电压类别有哪些?
所谓过电压,就是超过电路规定值一定范围的的电压。
过电产生的原因有以下几类。
1、感性设备的自感电压
由于电路系统中的感性负载在通电或断电的瞬间,会产生很高的自感电压。
2、雷电窜入供电系统
低空雷雨云的闪电,很容易进入附近的电路,使电路产生很高的过电压,损坏电器。
3、高压接入
由于自然灾害使高压线断掉,并塔在低压线路上,造成电路过电压。
4、电路中发生了谐振
因为串联谐振时储能元件的电会很高,产生过电压。
九、过电压类型?
电力系统过电压主要分以下几种类型:大气过电压、工频过电压、操作过电压、谐振过电压。
产生的原因及特点是:大气过电压由直击雷引起,特点是持续时间短暂,冲击性强,与雷击活动强度有直接关系,与设备电压等级无关。因此220KV以下系统的绝缘水平往往由防止大气过电压决定。
工频过电压由长线路的电容效应及电网运行方式的突然改变引起,特点是持续时间长,过电压倍数不高,一般对设备绝缘危险性不大,但在超高压、远距离输电确定绝缘水平时起重要作用。
操作过电压由电网内开关操作引起,特点是具有随机性,但最不利情况过电压倍数较高。因此300KV及以上超高压系统的绝缘水平往往由防止操作过电压决定。
谐振过电压:由系统电容及电感回路组成谐振回路时引起,特点是过电压倍数高、持续时间长。
十、直流母线过电压?
变频器的电路中,有整流部分,而端子部分有+ — 还有R S T 。这是分别加直流和交流的,所以你说的直流母线电压是指被整流后的电压,而过压的数值是由内部的模块或者单管的额定电压所决定的,当你加到800V左右的时候,就会跳故障,也就是说的过压。想搞明白这个问题不如先看看变频器的工作原理。
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