Основы ползучести и зазора для втулок MV: Основы проектирования

При проектировании распределительных сетей среднего напряжения изоляционные компоненты, такие как трансформаторные вводы, служат критически важным интерфейсом между проводниками под напряжением и заземленными корпусами. Для предотвращения диэлектрического пробоя инженеры полагаются на два фундаментальных пространственных параметра: зазор и ползучесть. Зазор определяется как кратчайшее расстояние по воздуху между двумя токопроводящими частями - “расстояние удара”, которое предотвращает прямое возгорание. Ползучесть - это кратчайшее расстояние вдоль поверхности изоляционного материала между двумя токопроводящими частями. Хотя обе метрики направлены на изоляцию высоковольтных потенциалов, они касаются разных физических механизмов разрушения.

Отличие расстояния удара от траектории движения поверхности

Основная задача зазора - противостоять переходным перенапряжениям, таким как удары молнии или коммутационные перенапряжения. Для стандартной системы 15 кВ минимальный зазор должен быть скорректирован в зависимости от базового уровня изоляции (BIL) оборудования. Зазор предназначен для борьбы с “трекингом” - образованием проводящих карбонизированных дорожек на поверхности изолятора под воздействием влаги и пыли. Следовательно, расстояние ползучести всегда значительно больше расстояния зазора, чтобы обеспечить более высокий резистивный барьер против токов утечки.

Роль втулочных навесов в изоляции

Чтобы обеспечить максимальное свободное пространство, не создавая слишком высоких Проходные изоляторы среднего напряжения, Производители используют геометрию “зева” или “юбки”. Эти волнистые участки значительно увеличивают общую площадь поверхности. Например, втулка с физической высотой всего 300 мм может получить общий путь ползучести 450 мм или более за счет глубоких впадин. Такая конструкция жизненно важна для кабельные аксессуары в условиях ограниченного пространства внутри распределительного устройства. Пренебрежение соотношением между этими расстояниями часто приводит к разрушению поверхности даже при наличии воздушного зазора.

На практике соотношение между этими расстояниями определяется классом напряжения оборудования (U_m). Для системы 24 кВ типичные инженерные требования включают:

• Минимальный клиренс (воздух): ≥ 220 мм
• Минимальный зазор (по поверхности): ≥ 500 мм (исходя из соотношения 20 мм/кВ)
• Коэффициент ползучести (CF): Ползучесть / зазор > 1,0

[Экспертный взгляд: выбор изоляции]

• Соотношение ползучести и чистоты: Установите коэффициент > 2,0 для наружных МВ-установок, чтобы учесть непредсказуемое загрязнение поверхности.
• Геометрическая эффективность: Глубокие, тонкие навесы более эффективны для разрушения сплошной водной пленки, чем мелкие, толстые волнистые участки. * Выравнивание по стандартам: Заранее уточните, нужны ли для вашего проекта профили ANSI или DIN, поскольку геометрия зева в этих стандартах существенно различается.

---

Физика отслеживания поверхности и разрушения воздуха

Пробой воздуха и слежение за поверхностью представляют собой два основных вида отказов, для предотвращения которых разрабатываются размеры ползучести и зазора. Пробой воздуха происходит, когда напряженность электрического поля превышает диэлектрическую проницаемость воздуха, приблизительно 3 кВ/мм в стандартных условиях, что приводит к вспышке. Слежение за поверхностью - это прогрессирующий механизм деградации, который возникает со временем, когда загрязнения создают проводящие дорожки.

Концентрация электрического поля на границах втулок

Напряженность электрического поля концентрируется в “тройных точках” - зонах соприкосновения проводника, твердой изоляции и воздуха. Если зазор недостаточен, эти зоны повышенного напряжения могут ионизировать воздух, создавая коронный разряд. Такое снижение эффективной изоляции может вызвать вспышку ниже номинального значения BIL.

Механизм сухой дуги

При образовании сухих полос общее напряжение в системе падает через эти узкие промежутки, вызывая локальную дугу. Этот процесс описывается следующим образом:

+1

• Градиент напряжения (E): E = V / d (где d - ширина сухой полосы)
• Ток утечки (I_L): I_L ∝ σ × (V / L_ползти)

Где σ - поверхностная проводимость, а L_ползти общая длина ползучести. Увеличение расстояния ползучести уменьшает I_L, предотвращая эволюцию разлома.

Систематическая диагностика показывает, что выход из строя на четырнадцатом месяце 15 кВ заделок холодной усадки часто связан с карбонизацией поверхности этими микродугами. В качестве примера инженеры ссылаются на IEC 60112, который определяет сравнительный индекс отслеживания (CTI). [NEED AUTHORITY LINK SOURCE] якорный текст: IEC 60112 Метод определения доказательного и сравнительного индексов слежения.

---

Отображение класса напряжения и минимального расстояния

Выбор величины ползучести и зазора определяется максимальным рабочим напряжением системы ($U_m$) и тяжестью окружающей среды. Аксессуары для трансформаторов должны выдерживать как силовые напряжения, так и переходные скачки.

Требования к базовому уровню изоляции (BIL)

BIL определяет прочность изоляции против импульсных волн $1.2/50$ $\mu s$. Система 15 кВ часто должна выдерживать BIL, равный 95 кВ или 110 кВ, требующие разрешения на 160 мм на 190 мм. Несоответствия в этих спецификациях составляют примерно 40% ошибок при закупках.

Номинальный ток в зависимости от диаметра изоляции

Напряжение определяет длину изоляционного пути, а номинальный ток - от 55 A на 3150 A-влияет на диаметр сердцевины.

Стандартные параметры для выбора втулки MV

Напряжение системы ($U_m$)	BIL (импульсный пик)	Мин. Зазор (воздух)	Мин. Заполнение (сильно загрязненное)
12 кВ	75 кВ / 95 кВ	120 мм - 160 мм	~372 мм
24 кВ	125 кВ / 150 кВ	220 мм - 280 мм	~744 мм
36 кВ	170 кВ / 200 кВ	320 мм - 380 мм	~1116 мм

---

Материаловедение: Фарфор против эпоксидной смолы против смолы

Выбор материала определяет диэлектрическую прочность и трекингостойкость. Низковольтные (НН) вторичные проходные изоляторы, обслуживающие цепи до 1 кВ часто используют HTN (высокотемпературный нейлон) или специализированные смолы.

Диэлектрическая прочность и термическая стабильность

В 12 кВ - 52 кВ фарфор является промышленным стандартом для наружного применения. Проходные изоляторы среднего напряжения благодаря устойчивости к ультрафиолетовому излучению. Эпоксидная смола обеспечивает точность для вставки для втулочных колодцев но требует особого состава для предотвращения “меления” на открытом воздухе.

Характеристики материала

Тип материала	Диэлектрическая прочность	Устойчивость к загрязнению	Общее приложение
Фарфор (C110/C120)	15-20 кВ/мм	Превосходно (глазурь)	Трансформаторы МВ наружной установки
Эпоксидная смола / смола	25-35 кВ/мм	От умеренного до высокого	Внутренние распределительные устройства и колодцы
HTN (нейлон)	10-15 кВ/мм	Низкий (в помещении)	Вторичные клеммы низкого напряжения

---

Факторы окружающей среды и уровень загрязнения

Расстояния ползучести должны зависеть от степени тяжести окружающей среды. В прибрежных зонах соотношение может достигать 31 мм/кВ. Высота над уровнем моря также влияет на дальность удара.

Для установок, расположенных на высоте более 1 000 метров, необходимо использовать понижающий коэффициент (K_a) необходимо применить к зазору (d):

• K_a Расчет: K_a = e^{m(H-1000)/8150}
• Стандартный диапазон: На высоте 2 000 метров клиренс должен увеличиться на ≈12-15%.

[Экспертный взгляд: Закаливание в окружающей среде] * Преимущества холодной термоусадки: Используйте Аксессуары для кабелей холодной усадки в зонах повышенной влажности; радиальное давление поддерживает активное уплотнение. * Периодическое обслуживание: Запланируйте ежегодную чистку в местах сильной запыленности, чтобы удалить токопроводящие слои до возникновения сухой дуги.

---

Контрольный список по выбору и совместимости полей

Выбор правильной втулки требует согласования 15-25 параметров. В трансформаторах, установленных на площадках, согласование между втулочным колодцем и вставки для втулочных колодцев очень важно для предотвращения частичной разрядки.

Контрольный список критических спецификаций

Категория	Требуемый параметр	Типичный диапазон MV
Электрика	Класс напряжения ($U_m$)	12 кВ - 52 кВ
Электрика	Текущий рейтинг	55 A - 3150 A
Механические	Монтажное отверстие Диаметр.	Стандарт ANSI/DIN

---

Поддержка закупок для вспомогательных проектов MV

Успешная закупка принадлежности для трансформаторов среднего напряжения и кабельные аксессуары зависит от точного технического согласования. ZeeyiElec обеспечивает систематическую основу для устранения пробелов в спецификациях, которые являются причиной 30-40% отказов в регистрации на сайте.

Готовы обсудить ваши требования? Свяжитесь с Йойо Ши на +86 150 5877 8024 или по электронной почте [email protected] ответ в течение 24 часов.

---

Часто задаваемые вопросы

Каково стандартное расстояние ползучести для проходного изолятора 15 кВ?

Для проходных изоляторов 15 кВ расстояние ползучести обычно составляет от 300 мм до 480 мм в зависимости от уровня загрязнения. Сильно загрязненная среда требует большего расстояния для предотвращения неисправностей слежения.

Как высота над уровнем моря влияет на зазор втулки MV?

Выше 1000 метров зазоры должны увеличиваться примерно на 1% на каждые 100 метров высоты. Эта поправка учитывает более низкую диэлектрическую прочность воздуха при пониженном давлении.

Можно ли использовать втулку, предназначенную для установки внутри помещения, в наружном шкафу MV?

Нет, втулки внутри помещений не имеют геометрии зева, необходимой для разрушения проводящих влагу путей. Наружное воздействие часто приводит к слеживанию поверхности и выходу из строя в течение первого года.

Почему расстояние ползучести всегда больше расстояния зазора?

Ползучесть проходит по фактической физической поверхности изолятора, включая все впадины и ребра. Зазор - это прямой “ударный” путь через воздух, поэтому он, естественно, короче, чем путь по поверхности.

Что произойдет, если расстояние между втулками окажется недостаточным для окружающей среды?

Недостаточный зазор позволяет токам утечки образовывать сухие полосы и локальную дугу. Со временем это приводит к постоянному отложению углерода и катастрофическому разрушению изоляции.

Как определить уровень загрязнения для моего участка?

Уровни загрязнения классифицируются от легкого до очень сильного в зависимости от близости побережья или наличия промышленной пыли. Инженерные стандарты, такие как IEC 60815, определяют конкретные соотношения мм/кВ, необходимые для каждого из них.