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背景
电气间隙和爬电距离是电池组设计中需要考虑的重要安全相关项目。电池组为B级电压,商用电池组最高电压800V。在高压系统中,如果电气间隙与爬电距离过小,则存在漏电等潜在危害。
相关标准
以下标准包括爬电距离和电气间隙,现分类如下:
- IEC 60664
- GB/T 16935.1-2008
- GB/T 18384.1-2015
定义相关名词
在正式开始之前,有必要了解以下相关术语:
? A 级电压电路:最大工作电压为Umax < 30V AC, 或60V DC的电路
? B级电压电路:最大工作电压为30V AC<Umax<=1000V AC, 或60V DC <Umax<=1500V DC 的电路
? 电位平衡:电气设备暴露在导电部件之间的电位差最小化
? 高压系统:B级电压电路部分
? 带电部分:正常使用时通电的导体或导电部分
? 可导电部分能使电流通过的部分。在正常工作状态下不带电,在基本绝缘故障时可能成为带电部分
? 外露可导电部分:可以IPXXB关节试验指南可导电部分
? 电平台:一组电气连接的导电部件作为基准电位
? 高压母线:与可充电储能系统( Rechargeable energy storage system, REESS)连接的高压电路包括REESS外部输出部分和可充电部分
- Clearance distance: the shortest distance in air between two conductive parts
- :
- he air along the surface of insulation material between two conductive parts
影响因子
主要考虑以下影响因素:
- 绝缘类型
- 海拔高度
- 污染等级
- 过压类型
- 绝缘材料
- 电场类型
依次讨论上述影响因素。
·
Insulation that is necessary only for the functioning of the equipment
·
为带电部件提供基本保护的绝缘应用。Insulation applies to hazardous live parts to provide basic protection against electric shock
·
除基本绝缘意外施加的独立绝缘外,在基本绝缘失效时仍能防止电击。Additional protection from fault
绝缘由基本绝缘和附加绝缘组成 Insulation comprising both basic insulation and supplementary insulation.
·
它提供的抗电击性不低于双重结缘绝缘,可由几层绝缘组成,不能像附加绝缘或基本绝缘那样单独测试。Single insulation system that provides a degree of protection against electric shock equivalent to double insulation
举例: 基本绝缘就是漆包线上的绝缘漆,附加绝缘就是在漆包线外加上绝缘套管,双重绝缘就是指绝缘漆和绝缘套管。
海拔主要影响电气间隙。高于海平面2万m在确定电气间隙时,应考虑海拔高度的影响。主要方法是乘以一个海拔系数来降低金额,见下表。(GB/T 16935.1-2008)
污染等级是指根据导电或吸湿的灰尘、游离气体或盐以及相对湿度的大小,以及吸湿或冷凝引起的表面介质强度和/或电阻率下降的频率,对环境条件进行分级。
微观环境污染间隙或爬电距离的微观环境污染等级可分为4级。
? 污染等级1:无污染或只有干燥的非导电污染。No contamination or only dry, non-conductive contamination occurs
? 污染等级2:一般来说,只有非导电性污染,但必须考虑冷凝意外引起的短导电性。Only dry, non-conductive contamination occurs. Occasional temporary conductivity may occur as a result of moisture condensation
? 污染等级3:有导电性污染,或干燥的非导电性污染由于预期冷凝而变为导电性。conductive contamination occurs
? 污染等级4:导电污染持久,如导电尘埃或雨雪造成的污染。Impurities in the form of conductive dust, rain or humidity result in permanent conductivity
过压等级描述了设备在配电网络中的位置。不同的位置承受不同的过压等级,分为四个等级,也称为过压类别。具体参考。《电能质量 第三,暂时过电压和瞬态过电压.5条也有类似描述。
——过电压类别I:连接到限制瞬态过电压至相当低水平措施的设备(如过电压保护的电子电路)上的过电压。
——过电压类别II:由配电装置供电的能耗设备(包括电器、移动工具等家庭和类似用途负荷)承受的过电压。如果该设备的安全性(可靠性)和适用性有很强的要求,则采用过电压类别III;
——过电压类别III:安装在配电配电装置中,设备的使用安全(工作可靠性)和适用性必须满足特殊要求(包括安装在配电装置中的开关电器和工业设备)上的过电压;
——过电压类别IV:配电装置电源端使用的设备(包括电表和前级过电流保护设备)的过电压;
以上摘抄自标准原话更难理解,换成更接地气的说法:
万用表插孔处CAT是过压等级,CAT是前缀。参照IEC(国际电工委员会)标准 : I一般指电子设备的内部电压;II从主供电电路支出的低压高能水平,家庭照明电路220V电压属于这类;III一般指380V三相电压
根据绝缘材料CTI值分为四组。comparative tracking index与电痕化指数相比,中文翻译为材料表面能承受50滴电解液而无泄漏痕迹的最高电压值,单位为V。具体分组如下
Group I : 600 ≤ CTI ,
Group II : 400 ≤ CTI ≤ 600
Group IIIa: 175 ≤ CTI ≤ 400
Group IIIb: 100 ≤ CTI ≤ 175
一般来说,不均匀电场所需的电气间隙大于均匀电场所需的电气间隙
确定电气间隙
- 选择绝缘类型
- 冲击耐受电压要求根据绝缘类型确定:
对于功能绝缘的电气间隙,所需的耐受电压应为额定条件下的设备(特别是额定电压和额定冲击电压) F.2)跨电气间隙2预期发生的最大冲击电压或稳态电压(参见表 F.7) 或再现峰值电压(参见表 F.7); 对于冲击电压,加强绝缘的电气间隙应按表 F.2对应于比基本绝缘确定的额定冲击耐压高一级之值来确定,加强绝缘应按能承受基本绝缘要求的冲击耐受电压的160%来确定。 对于稳态电压、再现峰值电压和暂时过电压,加强绝缘的电气间隙按表 F.7a规定的值确定,以承受160%基本绝缘要求的耐受电压。
3. 应在综合考虑冲击耐受电压、稳态有效值电压、暂时过电压和再现峰值电压之后,选择最大的电气间隙
4. 考虑海拔、环境条件(即确定污染等级)的影响
5. 查表确定电气间隙
下图给出的表F.2只是一系列表中的其中一张表,
确定爬电距离
- 确定有效电压值
- 确定绝缘材料CTI
- 确定污染等级
- 主要查表F.4来确定爬电距离
当用实际工作电压来确定爬电距离时,允许用插入值确定中间电压的爬电距离。 应使用线性插入法求插入值,并将所得值的位数圆整到表中之值的相同位数