TCVN10884-1:2015

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 10884-1:2015 IEC 60664-1:2007 PHỐI HỢP CÁCH ĐIỆN DÙNG CHO THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN HẠ ÁP - PHẦN 1: NGUYÊN TẮC, YÊU CẦU VÀ THỬ NGHIỆM Insulation coordination for equipment wi thin low-voltage systems - Part 1: Principles, requirements and tests Lời nói đầu TCVN 10884-1:2015 hoàn toàn tương đương với IEC 60664-1:2007; TCVN 10884-1:2015 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/E1 Máy điện và khí cụ điện biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. Bộ TCVN 10884 (IEC 60664), Phối h ợ p cách điện dùng cho thi ế t bị trong hệ thống điện hạ áp , gồm có các phần sau: 1) TCVN 10884-1:2015 (IEC 60664-1:2007), Phối hợp cách điện dùng cho thiết bị trong hệ thống điện hạ áp - Phần 1: Nguyên tắc, yêu cầu và thử nghiệm 2) TCVN 10884-2-1:2015 (IEC/TR 60664-2-1:2011), Phối hợp c á ch điện dùng cho thiết bị trong hệ thống điện hạ áp - Phần 2-1: Xác định kích thước và thử nghiệm điện môi - Hướng dẫn áp dụng 3) TCVN 10884-2-2:2015 (IEC/TR 60664-2-2:2011), Phối hợp cách điện dùng cho thiết bị trong hệ thống điện hạ áp - Ph ầ n 2-2: Xem xét giao diện - Hướng dẫn áp dụng 4) TCVN 10884-3:2015 (IEC 60664-3:2010), Phối h ợ p cách điện d ùng cho thiết bị trong hệ thống điện hạ áp - Phần 3: Sử dụng lớp phủ, vỏ bọc hoặc khuôn đúc để bảo vệ chống nhiễm b ẩ n 5) TCVN 10884-4:2015 (IEC 60664-4:2005), Phối hợp cách điện dùng cho thiết bị trong hệ thống điện hạ á p - Phần 4: Xem xét ứng suất điện á p tần s ố cao 6) TCVN 10884-5:2015 (IEC 60664-5:2007), Phối hợp cách điện dùng cho thiết bị trong hệ thống điện hạ á p - Phần 5: Phương pháp toàn diện xác định khe hở không khí và chiều dài đ ường rò bằng hoặc nh ỏ hơn 2 mm PHỐI HỢP CÁCH ĐIỆN DÙNG CHO THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN HẠ ÁP - PHẦN 1: NGUYÊN TẮC, YÊU CẦU VÀ THỬ NGHIỆM Insu l ation coor d ination for equipment within low-voltage systems - Part 1: Principles, requiremerìts and tests 1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này đề cập đến phối hợp c á ch điện dùng cho thiết bị trong hệ thống điện hạ áp. Tiêu chuẩn này áp dụng cho thiết bị sử dụng ở độ cao đến 2 000 m so với mực nước biển có điện áp danh định đến 1 000 V xoay chiều, với tần số danh định đến 30 kHz hoặc điện áp danh định đến 1 500 V một chiều. Tiêu chuẩn quy định các yêu cầu về khe hở không khí, chiều dài đường rò và cách đ iện rắn cho thiết bị dựa trên tiêu chí tính năng của chúng. Tiêu chuẩn này đưa ra các phương pháp thử nghiệm điện đối với phối hợp cách điện. Khe hở không khí t ố i thiểu được quy định trong tiêu chuẩn này không áp dụng tại nơi xảy ra các khí ion h óa . Các yêu cầu đặc biệt cho các tình huống như vậy có thể được quy định với sự cân nhắc kỹ của ban kỹ thuật. CHÚ THÍCH: Trong tiêu chuẩn n à y, khi nhắc đến ban kỹ thuật nghĩa l à đề c ậ p đến các ban kỹ thuật của các sản phẩm cụ th ể liên quan. Tiêu chuẩn này không đề cập đến các khoảng cách - qua cách điện là chất lỏng - qua các khí không phải không khí - qua không khí nén CHÚ THÍCH 1: Phối hợp cách điện dùng cho thiết bị trong hệ thống điện hạ áp có tần số danh định trên 30 kHz được đề cập trong TCVN 10884-4 (IEC 60664-4). CHÚ THÍCH 2: Các điện áp cao hơn có thể tồn tại trong các mạch điện bên trong của thiết bị. CHÚ THÍCH 3: Hướng dẫn xác định kích thước cho độ cao lớn hơn 2 000 m được đề cập trong B ả ng A.2. Mục đích của tiêu chuẩn an toàn cơ bản này nhằm hướng dẫn cho các ban kỹ thuật chịu trách nhiệm về các thiết bị khác nhau hợp lý hóa các yêu cầu đ ể đạt được phối hợp cách điện. Tiêu chuẩn này cung cấp các thông tin cần thiết để đưa ra hướng dẫn cho các ban kỹ thuật khi quy định về khe hở không khí, chiều dài đường rò và cách điện rắn của thiết bị. C ầ n thận trọng để thấy rằng các nhà chế tạo và các ban kỹ thuật phải có trách nhiệm tuân thủ các yêu cầu quy định trong tiêu chuẩn an toàn cơ bản này hoặc viện dẫn khi cần thiết trong các tiêu chuẩn của các thiết bị thuộc phạm vi áp dụng của ch ú ng. Trong trường hợp không có giá trị quy định cho khe hở không khí, chiều dài đường r ò và yêu cầu đối với cách điện rắn trong các tiêu chuẩn sản phẩm liên quan, hoặc thậm chí trong trư ờ ng hợp không có các tiêu chuẩn, th ì áp dụng tiêu chuẩn này . 2. Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố, áp dụng bản đư ợ c nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nh ấ t, bao gồm cả các sửa đổi. TCVN 7699-1:2007 (IEC 60068-1:1988), Thử nghiệm môi trường - Phần 1: Quy định chung và hướng dẫn TCVN 7699-2-14:2007 (IEC 60068-2-14:1984), Thử nghiệm môi trường - Phần 2-14: Các thử nghiệm - Thử nghiệm N: Thay đ ổ i nhiệt đ ộ TCVN 7699-2-78:2007 (IEC 60068-2-78:2001), Thử nghiệm môi trường - Phần 2-78: Các thử nghiệm - Thử nghiệm Cab: Nóng ẩm, không đổi TCVN 7919 (IEC 60216) (tất cả các phần), Vật liệu cách điện - Đặc tính của độ bền nhiệt TCVN 8095-151:2010 (IEC 60050(151):2001), Từ vựng kỹ thuật điện quốc tế - Phần 151: Thiết bị điện và thiết bị từ TCVN 8095-212:2009 ( IEC 60050(212):1990), Từ vựng kỹ thuật điện quốc tế - Phần 212: Cách điện rắn, lỏng và khí TCVN 9630-1:2013 (IEC 60243-1:1998), Độ bền điện của vật liệu cách điện - Phương pháp thử - Phần 1: Thử nghiệm ở tần số công nghiệp TCVN 10884-4:2015 (IEC 60664-4:2005), Phối hợp cách điện dùng cho thiết bị trong hệ thống điện hạ á p - Phần 4: Xem xét ứ ng suất điện áp tần số cao TCVN 10884-5 (IEC 60664-5), Phối hợp cách điện dùng cho thiết bị trong hệ thống điện hạ áp - Phần 5: Phương pháp toàn diện xác định khe hở không khí v à chiều dài đường rò bằng hoặc nhỏ hơn 2 mm IEC 60038:1983 1 , IEC Standard voltages (Điện áp tiêu chuẩn IEC) IEC 60050(604):1987 + Amd 1:1998, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) - Chapter 604: Generation, transmission and dis tr ibution of electr i city - Operation (Từ vựng kỹ th uật điện quốc tế (IEV) - Chương 604: Phát, truyền tải và phân phối điện - Vận hành IEC 60050(826):2004, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) - Part 826: Electrical installations (Từ vựng kỹ thuật điện quốc t ế (IEV) - Phần 826: Lắp đặt điện) IEC 60068-2-2:1974 2 , Environmental testing - Part 2-2: Tests. Test B: Dry heat (Thử nghiệm môi trường - Phần 2-2: Các thử nghiệm - Thử nghiệm B: Nóng khô) IEC 60085:2004 3 , Electrical insulation - Thermal evaluation and designation (Cách điện - Đánh gi á về nhiệt và ký hiệu cấp chịu nhiệt) IEC 60099-1:1991 4 , Surge arresters - Part 1: Non-linear resistor type gapped surge arresters for a.c. systems (Bộ chống sét - Phần 1: Bộ chống sét có khe hở ki ể u điện trở phi tuyến dùng cho hệ thống điện xoay chiều) IEC 60112:2003, Method for the determination of the proof and the comparative tracking indices of solid insulating mater i als (Phương pháp xác định các ch ỉ s ố chịu phóng điện và chỉ số phóng điện tương đối của vật liệu cách điện rắn) IEC 60270:2000, High-voltage test techniques - Partial discharge measurements (Kỹ thuật thử nghiệm điện áp cao - Phép đo phóng điện cục bộ) IEC 60364-4-44:2001 5 + Amd 1:2003, Electrical installations of buildings - Part 4-44: Protection for sa f ety - Protection against voltage disturbances and e l ectromagnetic disturbances (Lắp đặt điện cho các t òa nhà - Ph ầ n 4-44: Bảo vệ an toàn - Bảo vệ chống nhiễu điện áp và nhiễu điện từ) IEC 61140:2001 + Amd 1:2004, Protection against electric shock - Cornmon aspects for installation and equipmen (B ả o vệ chống điện giật - Khía cạnh chung về hệ thống lắp đặt và thiết bị) IEC 61180-1:1992, High-voltage test techniques for low voltage equipment - Part 1: De f initions, test and procedure requirements (Kỹ thuật thử nghiệm điện áp cao dùng cho thiết bị hạ áp - Phần 1: Định nghĩa, thử nghiệm và các yêu cầu về quy trình) IEC 61180-2: 1994, High-voltage test techniques for low-voltage equipment - Part 2: Test equipment (Kỹ thuật thử nghiệm điện áp cao dùng cho thiết bị hạ áp - Phần 2: Thiết bị thử) IEC Guide 104: 1997, The preparation of safety publications and the use of basic safety publications and group safety publications (Biên soạn tiêu chuẩn an toàn và mục đích của các tiêu chuẩn an toàn cơ bản và nhóm các ti ê u chuẩn an toàn) 3. Thuật ngữ và định nghĩa Trong tiêu chuẩn này, áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau. 3.1. Phối hợp cách điện ( insula t ion coordination) Mối liên hệ qua lại giữa các đặc trưng cách điện của thiết bị điện có t í nh đến môi trường vi mô dự kiến và các ứng suất ảnh hưởng khác. CHÚ THÍCH: Các ứng suất điện áp dự kiến được đặc trưng bằng những đặc tính được định nghĩa trong 3.5 đến 3.7 3.2. Khe hở không khí (clearance) Khoảng cách ngắn nhất trong không khí giữa hai phần dẫn điện. 3.3. Chiều dài đường rò (creepage distance) Khoảng cách ngắn nh ấ t dọc theo bề mặt vật liệu cách điện rắn giữa hai phần dẫn điện. [IEV 151-15-50] 3.4. Cách điện rắn (solid insulation) Vật liệu cách điện rắn được đặt giữa hai bộ phận dẫn điện. 3.5. Điện áp làm việc ( w orking voltage) Giá trị hiệu dụng cao nhất có thể xu ấ t hiện của điện áp xoay chiều hoặc một chiều đặt trên cách điện cụ thể bất kỳ khi thiết bị được cấp điện ở điện áp danh định. CHÚ THÍCH 1: Bỏ qua các giá trị quá độ. CHÚ THÍCH 2: Tính đến cả hai tình trạng h ở mạch và làm việc bình thường. 3.6. Điện áp đỉnh lặp lại (recurring peak voltage) U rp Giá trị đỉnh lớn nhất về độ lệch mang tính chu kỳ của dạng sóng điện áp gây ra do các biến dạng của điện áp xoay chiều hoặc thành phần xoay chiều xếp chồng lên điện áp một chiều. CHÚ THÍCH: Các quá điện áp ng ẫ u nhiên, ví dụ do đóng cắt, không được coi là các điện áp đ ỉ nh lặp lại. 3.7. Quá điện áp (overvoltage) Điện áp bất kỳ có giá trị đỉnh vượt quá giá trị đỉnh tương ứng của điện áp cực đại trạng thái ổn định trong điều kiện làm việc bình thư ờ ng. 3.7.1 . Quá điện áp tạm thời (temporary overvoltage) Quá điện áp tại tần số công nghiệp trong khoảng thời gian tương đối dài. 3.7.2 . Quá điện áp quá độ (transient overvoltage) Quá điện áp trong khoảng thời gian ngắn cỡ vài mili giây hoặc ít hơn, dao động hoặc không dao động, thường có độ suy giảm cao. [IEV 604-03-13] 3.7.3 . Quá điện áp đóng cắt (s w itching overvoltage) Quá điện áp quá độ tại điểm bất kỳ trong hệ thống điện do thao tác đóng cắt hoặc sự c ố nhất định. 3.7.4 . Quá điện áp do sét (lightning overvoltage) Quá điện áp quá độ tại điểm bất kỳ trong hệ thống điện do ph ó ng điện sét nhất định. 3.7.5 . Quá điện áp chức năng ( f unctional overvoltage) Quá điện áp được đặt một cách có tính toán cần thiết cho chức năng của thiết bị. 3.8 . Điện áp chịu thử (withstand voltage) Điện áp đặt lên mẫu thử trong các điều kiện thử nghiệm quy định mà không gây ra phóng điện đánh thủng v à /hoặc phóng điện bề mặt của mẫu thỏa đáng. [IEV 212-01-31] 3.8.1 . Đ iệ n áp chịu xung ( impulse withstand overvoltage) Giá trị đỉnh cao nhất của điện áp xung có dạng và cực tính quy định mà không gây ra phóng điện đánh thủng cách điện trong các điều kiện quy định. 3.8.2 . Điện áp chịu thử hiệu dụng (r.m.s withstand voltage) Giá trị hiệu dụng cao nhất của điện áp mà không gây ra phóng điện đánh thủng cách điện trong các điều kiện quy định. 3.8.3 . Điện áp chịu thử đ ỉ nh lặp lại (recurring peak withstand overvoltage) Giá trị đ ỉ nh cao nhất của điện áp lặp lại mà không gây ra ph ó ng điện đánh thủng cách điện trong các điều kiện quy định. 3.8.4 . Quá điện áp chịu thử tạm thời (temporary withstand overvoltage) Giá trị hiệu dụng cao nhất của qu á điện áp tạm thời mà không gây ra phóng điện đánh thủng cách điện trong các điều kiện quy định. 3.9. Điện áp danh định (rated voltage) Giá trị điện áp được nhà chế tạo ấn định, cho một thành phần, cơ cấu hoặc thiết bị mà các đặc trưng về tính năng và hoạt động sẽ tham chiếu đến. CHÚ THÍCH: Thiết bị c ó thể có nhiều giá trị điện áp danh định hoặc có thể có một dải điện áp danh định. 3.9.1 . Điện áp cách điện danh định (rated insulation voltage) Giá t r ị điện áp chịu thử hiệu dụng được nhà chế tạo ấn định cho thiết bị hoặc một phần của thiết bị, đặc trưng cho kh ả năng chịu thử quy định (thời gian dài) của cách điện. CHÚ THÍCH: Điện á p cách điện danh định không nhất thiết phải bằng điện áp danh định của thiết bị mà ch ủ yếu liên quan đến việc thực hiện chức năng. 3.9.2 . Điện áp xung danh định (rated impulse voltage) Giá trị điện áp chịu xung do nhà chế tạo ấ n định cho thiết bị hoặc một phần của thiết bị, đặc trưng cho khả năng chịu thử quy định của cách điện đối với các quá điện áp quá độ. 3.9.3 . Điện áp đ ỉ nh lặp lại danh định (rated recurring peak voltage) Giá trị điện áp chịu thử đỉnh lặp lại do nhà chế tạo ấn định cho thiết bị hoặc một phần của thiết bị, đặc trưng cho khả năng chịu thử quy định của cách điện đối với các điện áp đỉnh lặp lại. 3.9.4 . Quá điện áp tạm thờ i danh định (rated temporary overvoltage) Giá trị quá điện áp chịu thử tạm thời do nhà chế tạo ấn định cho thiết bị hoặc một phần của thiết bị đ ặ c trưng cho khả năng chịu thử ngắn hạn quy định của cách điện đối với các điện áp xoay chiều. 3.10 . C ấ p quá điện áp ( overvoltage category) Con số xác định điều kiện quá điện áp quá độ. CHÚ THÍCH 1: Các cấp quá điện áp I, II, III và IV được sử dụng, xem 4.3.3.2. CHÚ THÍCH 2: Thuật ngữ ‘ c ấ p quá điện áp’ tr o ng tiêu chuẩn này đ ồ ng nghĩa với ‘ cáp chịu xung ’ được sử dụng trong IEC 60364-4-44, Điều 443. 3.11 . Nhiễm b ẩ n (pollution) Tạp chất thêm vào bất kỳ ở dạng rắn, lỏng, hoặc khí có thể làm giảm độ bền điện hoặc điện tr ở suất bề mặt của vật liệu cách điện. 3.12 . Môi trường (environment) Vùng xung quanh có thể ảnh hưởng đến tính năng của thiết bị hoặc hệ thống. CHÚ THÍCH: Ví dụ về môi trường là áp suất, nhiệt độ, độ ẩm, nhiễm b ẩ n, bức xạ và rung. [IEV 151-16-03, sửa đổi) 3.12.1 . Môi trường vĩ mô (macro - environment) Môi trường của c ă n phòng hoặc khu vực khác mà thiết bị được lắp đặt hoặc sử dụng 3.12.2 . Môi trường vi mô (micro - environment) Môi trường ngay sát cách điện mà ảnh hưởng cụ thể đến việc xác định kích thước của chiều dài đường rò. 3.13 . Độ nhiễm bẩn (pollution degree) Con số đặc trưng cho sự nhiễm bẩn dự kiến của môi trường vi mô. CHÚ THÍCH: Các độ nhiễm bẩn 1, 2, 3 và 4 được thiết lập trong 4.6.2. 3.14 . Trường đồng nhất (homogeneous f iel d ) Trường điện có gradient điện áp về cơ bản là không đổi giữa các điện cực (trường đều) ví dụ trường giữa hai khối cầu có bán kính mỗi khối lớn hơn khoảng cách giữa ch ú ng. CHÚ THÍCH: Điều kiện trường đ ồ ng nhất được đề cập đến l à trường hợp B. 3.15 . Trường không đồng nhất (inhomogeneous fi eld) Trường điện có gradient điện áp về cơ b ả n là thay đổi giữa các điện cực (trường không đều). CHÚ THÍCH: Điều kiện trường không đồng nhất của một c ấ u h ì nh điện cực điểm-mặt ph ẳ ng là trường hợp x ấ u nhất đ ối với khả năng chịu thử điện áp và được đề cập đến là trường hợp A. Trường này được đại diện bởi điện cực điểm c ó bán kính 30 µ m và mặt phẳng 1 m x 1 m. 3.16 . Điều kiện quá điện áp có khống chế (controlled overvoltage condition) Điều kiện trong hệ thống điện trong đó các quá điện áp quá độ dự kiến được giới hạn ở mức xác định. 3.17. Cách đ iện (insulation) Bộ phận của sản phẩm kỹ thuật điện dùng để cách ly các bộ phận dẫn có các điện thế khác nhau. [IEV 212-01-05] 3.17.1 . Cách điện chức năng ( f unctional insulation) Cách điện giữa các bộ ph ậ n dẫn cần thiết cho hoạt động đúng của thiết bị. 3.17.2 . Cách điện ch í nh (basic insulation) Cách điện của các bộ phận mang điện nguy hiểm nhằm đảm bảo bảo vệ ch í nh. CHÚ THÍCH: Khái niệm này không áp dụng cho cách điện dành riêng cho các mục đích chức năng. [IEV 826-12-14] 3.17.3 . Cách điện phụ (supplementary insulation) Cách điện độc lập được đặt bổ sung v à o cách điện chính để bảo vệ khi cách điện ch í nh bị hỏng. [IEV 826-12-15] 3.17.4 . Cách điện kép (double insulation) Cách điện g ồ m cả cách điện chính và cách điện phụ. [IEV 826-12-16] 3.17.5 . Cách điện tăng cường (rein f orced insulation) Cách điện của các bộ phận mang điện nguy hiểm nh ằ m bảo đảm cấp bảo vệ chống điện giật tương đương với cách điện kép. CHÚ THÍCH: Cách điện tăng cường có thể gồm nhiều lớp mà không thể thử nghiệm riêng lẻ như cách điện chính hay cách điện ph ụ . [IEV 826-12-17] 3.18 . Phóng điện cục bộ (partial discharge) PD Phóng điện chỉ bắc cầu qua một phần cách điện. 3.18.1 . Điện tích biểu kiến ( apparent charge) q Điện tích có t hể đo được tại các đầu nối của mẫu cần thử nghiệm. CHÚ THÍCH 1: Điện tích biểu kiến nhỏ hơn điện tích phóng điện c ụ c bộ. CHÚ THÍCH 2: Việc đo điện tích biểu kiến yêu c ầ u đi ề u kiện ngắn mạch tại các đ ầu nối của mẫu c ầ n thử nghiệm (xem Điều D.2). 3.18.2 . Độ lớn phóng điện quy định (speci fi ed discharge magnitude) Độ lớn của điện tích biểu kiến được xét đến như giá trị giới hạn theo mục đích của tiêu chuẩn này. CHÚ THÍCH: Phải đánh giá xung có biên độ lớn nh ấ t. 3.18.3 . Tốc độ lặp xung (pulse repetition rate) Số xung trung bình mỗi giây có điện tích biểu kiến cao hơn mức phát hiện. CHÚ THÍCH: Trong tiêu chuẩn này, không cho phép đánh giá độ lớn phóng điện theo tốc độ lặp xung. 3.18.4 . Điện áp kh ở i phát phóng điện cục bộ (partial discharge inception voltage) U i Giá tr ị đỉnh th ấ p nhất của điện áp thử nghiệm tại đó điện tích biểu kiến trở nên lớn hơn độ lớn phóng điện quy định khi điện áp thử nghi ệ m được tăng lên cao hơn một mức thấp mà ở đó không xảy ra phóng điện. CHÚ THÍCH: Đối với các thử nghiệm bằng điện xoay chiều có thể sử dụng giá trị hiệu dụng. 3.18.5 . Điện áp dập tắt phóng điện cục bộ (partial discharge extinction voltage) U e Giá trị đ ỉ nh thấp nhất của điện áp thử nghiệm tại đó điện tích biểu kiến trở nên nhỏ hơn độ lớn phóng điện quy định khi điện áp thử nghiệm giảm xuống thấp hơn mức cao mà tại đó đã xảy ra các phóng điện này. CHÚ THÍCH: Đối với các thử nghiệm bằng điện xoay chiều có thể sử dụng giá trị hiệu dụng. 3 .18.6 . Điện áp thử phóng điện cục bộ (partial discharge test voltage) U t Giá trị đ ỉ nh của điện áp thử nghiệm theo quy trình ở 6.1.3.5.3 tại đó điện tích biểu kiến nhỏ hơn độ lớn phóng điện quy định. CHÚ THÍCH: Đối với các thử nghiệm bằng điện xoay chiều có thể sử dụng giá trị hiệu dụng. 3.19.1. Thử nghiệm (test) Hoạt động kỹ thuật bao gồm việc xác định một hoặc nhiều đặc tính của một sản ph ẩ m, quy trình hoặc dịch vụ cho trư ớ c theo một quy trình quy định. [13.1 của ISO/IEC Guide 2:1996] [1] CHÚ THÍCH: Thử nghiệm được thực hiện để đo hoặc phân loại một đặc trưng hoặc một thuộc tính của vật ph ẩ m bằng cách đặt vật ph ẩ m vào tập hợp các điều kiện và/hoặc các yêu cầu về hoạt động và môi trường. 3.19.1 . Thử nghiệm điển hình (type test) Thử nghiệm một hoặc nhiều thiết bị được chế tạo theo một thiết kế xác định để cho thấy thiết kế đáp ứng các quy định kỹ thuật xác định. 3.19.2 . Thử nghiệm thường xuyên (rountine test) Thử nghiệm mà từng thiết bị riêng l ẻ phải chịu trong hoặc sau khi chế tạo để xác định xem có phù hợp với các tiêu chí xác định. 3.19.3 . Thử nghiệm lấy mẫu (sampling test) Thử nghiệm trên một số thiết bị được lấy ngẫu nhiên từ một lô sản phẩm. 3.20. Phóng điện đánh thủng (electrical breakdo w n) H ỏ ng cách điện do ứng suất điện khi phóng điện bắc cầu hoàn toàn qua cách điện, do đó làm giảm điện áp giữa các điện cực về gần như bằng không. 3.20.1 . Phóng điện tia lửa (sparkover) Phóng điện đánh thủng trong môi chất khí hoặc lỏng. 3.20.2 . Phóng điện bề mặt ( f lashover) Phóng điện đánh thủng dọc theo bề mặt của cách điện rắn đặt trong môi chất khí hoặc lỏng. 3.20.3 . Phóng điện đâm xuyên (puncture) Phóng điện đánh thủng qua cách điện rắn. 4. Cơ sở của phối hợp cách điện 4.1. Quy định chung Phối hợp cách điện nghĩa là lựa chọn các đặc trưng cách điện của thiết bị có liên quan đến ứng dụng của cách điện và đến môi trường xung quanh thiết bị. Phối hợp cách điện ch ỉ có thể đạt được khi thiết kế của thiết b ị dựa trên các ứng suất mà nó có thể sẽ phải chịu trong suốt vòng đời dự kiến. 4.2. Phối hợp cách điện liên quan đến điện áp 4.2.1 . Quy định chung Phải xét tới - các điện áp có thể xuất hiện bên trong hệ thống, - các điện áp phát ra từ thiết bị (mà có thể ảnh hưởng bất lợi tới thiết b ị khác trong hệ thống), - mức độ mong mu ố n liên tục của dịch vụ, - an toàn của người và tài sản, sao cho xác suất x ả y ra hỏng không mong muốn do các ứng suất điện áp không dẫn đến rủi ro hư hại không thể ch ấ p nhận. 4.2.2 . Phối hợp cách điện liên quan đến điện áp một chiều hoặc xoay chiều thời gian dài Phối hợp cách điện theo điện áp thời gian dài dựa trên - điện áp d anh định, - điện áp cách điện danh định, - điện áp làm việc 4.2.3 . Phối hợp cách điện liên quan đến quá điện áp quá độ Phối hợp cách điện liên quan đến quá điện áp quá độ được dựa trên các điều kiện quá điện áp được khống chế. Có hai loại khống chế: - khống chế vốn có: điều kiện b ê n trong mỗi hệ thống điện ở đó các đặc tính của hệ thống có thể được dự kiến để hạn chế các quá điện áp quá độ dự kiến ở mức xác định. - khống chế bảo vệ: điều kiện trong mỗi hệ thống điện ở đó phương tiện làm suy giảm quá điện áp cụ thể có thể được dự kiến để hạn chế các quá điện áp quá độ dự kiến ở mức xác định. CHÚ THÍCH 1: Quá điện áp trong các hệ thống điện lớn và phức tạp, như các lưới điện hạ áp chịu nhiều tác động và biến động, ch ỉ có thể được đánh giá trên cơ sở thống kê. Điều này đặc biệt đúng đối với quá điện áp bắt nguồn từ khí quyển và áp dụng bát kể các điều kiện khống chế đạt được như một hệ quả của khống chế sẵn có hoặc bằng phương tiện khống chế bảo vệ. CHÚ THÍCH 2: Một phân tích xác suất được khuyến cáo để đánh giá xem có tồn tại khống chế sẵn có hay c ầ n có khống chế bảo vệ. Phân tích này đòi hỏi phải có kiến thức về các đặc tr ư ng của hệ th ố ng điện, mức keraunic, các mức quá điện áp quá độ, v.v... Cách tiếp cận này đã được sử dụng trong IEC 60364-4-44 về lắp đặt điện các tòa nhà được nối với lưới điện hạ áp. CHÚ THÍCH 3: Phương tiện suy giảm quá điện áp cụ thể có thể là một thiết bị có phương tiện lưu trữ hoặc tiêu tán năng lượng và, trong các điều kiện xác định, có khả năng tiêu tán vô hại năng lư ợ ng quá điện áp dự kiến tại vị t rí đó. Để áp dụng khái niệm phối hợp cách điện, cần phân biệt giữa quá điện áp quá độ từ hai nguồn khác nhau: - quá điện áp quá độ bắt nguồn từ hệ thống điện mà thiết bị được nối vào thông qua các đầu nối. - quá điện áp quá độ bắt nguồn bên trong thiết bị. Phối hợp cách điện sử dụng một loạt các giá trị điện áp xung danh định ưu tiên là: 330 V, 500 V, 800 V, 1 500 V, 2 500 V, 4 000 V, 6 000 V, 8 000 V, 12 000 V 4.2.4 . Phối hợp cách điện liên quan đến điện áp đ ỉ nh l ặp lại Phải xét đến mức độ có thể x ả y ra phóng điện cục bộ trong cách điện rắn (xem 5.3.2.3.1) hoặc dọc theo các bề mặt cách điện (xem B ả ng F.7b). 4.2.5 . Phối hợp cách điện liên quan đến quá điện áp t ạm thời Phối hợp cách điện đối với quá điện áp tạm thời được dựa trên quá điện áp tạm thời quy định trong Điều 442 của IEC 60364-4-44 (xem 5 .3.3.2.3 của tiêu chuẩn này). CHÚ THÍCH: Các thiết bị bảo vệ chống đột biến có sẵn hiện nay (SPD) kh ô ng đ ủ khả năng để đối phó thỏa đáng với năng lượng c ó kết hợp quá điện áp tạm thời. 4.2.6 . Phối hợp cách đ iện liên quan đến các điều kiện môi trường Các điều kiện môi trường vi mô đối với cách điện phải được tính đến ở dạng định lượng của độ nhiễm bẩn. Các điều kiện môi trường vi mô phụ thuộc chủ yếu vào các điều kiện vĩ mô tại nơi đặt thiết bị và trong nhiều trường hợp các môi trường này l à tư ơ ng đồng. Tuy nhiên, môi trường vi mô có thể tốt hơn hoặc xấu hơn môi trường vĩ mô ví dụ như vỏ bọc, gia nhiệt, thông gió hoặc bụi sẽ ảnh hưởng đến môi trường vi mô. CHÚ THÍCH: Việc bảo vệ bằng v ỏ ngoài theo các cấp bảo vệ quy định trong IEC 60529 l2) không nhất thiết cải thiện môi trường vi mô liên quan đến nhiễm bẩn. Các tham số môi trường quan trọng nhất bao gồm: - đối với khe hở không khí • áp suất không khí • nhiệt độ, nếu có phạm vi thay đổi rộng - đối với chiều d ài đường rò • nhiễm b ẩ n • độ ẩm tương đối • ngưng tụ - đối với cách điện rắn • nhiệt độ • độ ẩm tương đối. 4.3. Điện áp và thông số đặc trưng của điện áp 4.3.1 . Quy định chung Đ ể xác định kích thước của thiết bị phù hợp với phối hợp cách điện, ban kỹ thuật phải quy định: - cơ sở cho các thông số đặc trưng của điện áp; - cấp quá điện áp theo sử dụng dự kiến của thiết bị, có tính đến các đặc trưng của hệ thống điện mà thiết bị dự định được nối vào. 4.3.2 . Xác định điện áp đối với các ứng suất thời gian dài 4.3.2.1 . Quy định chung Giả thiết rằng điện áp danh định của thiết bị không thấp hơn điện áp danh nghĩa của hệ thống c ấ p điện. 4.3.2.2 . Điện áp đ ể xác định kích thước của cách điện ch í nh 4.3.2.2.1 . Thiết bị được cấp đ i ện trực tiếp từ lưới đ iện hạ áp Điện áp danh nghĩa của lưới điện hạ áp được hợp lý hóa theo Bảng F.3a và Bảng F.3b ( xem 5.22.2 ) và các điện áp này là giá trị tối thiểu cần sử dụng để chọn các chiều dài đường rò. Chúng cũng có thể được sử dụng đ ể lựa chọn c á c điện áp cách điện danh định. Đối với thiết bị c ó nhiều giá trị điện áp danh định để có thể được sử dụng ở các điện áp danh nghĩa khác nhau của lưới điện hạ áp, điện áp được chọn phải thích hợp đối với điện áp danh định cao nhất của thiết bị. Ban kỹ thuật phải xét đến điện áp sẽ được chọn - dựa trên điện áp pha-pha - dựa trên điện áp pha-trung tính Trong trường hợp dựa trên điện áp pha-trung tính, ban kỹ thuật phải quy định cách để người sử dụng được thông báo rằng thiết bị chỉ được sử dụng trong các hệ thống điện có trung t í nh nối đất. 4.3.2.2.2 . Hệ thống, thiết bị điện và các mạch điện bên trong không được cấp điện trực tiếp từ lưới điện hạ áp Điện áp hiệu dụng cao nhất có thể xuất hiện trong hệ thống điện, thiết bị điện hoặc các mạch điện bên trong phải được sử dụng đối với cách điện chính. Điện áp này được xác định cho việc cấp nguồn tại điện áp danh định và trong điều kiện kết hợp nặng nề nh ấ t của các điều kiện khác nhau trong phạm vi các thông số đặc trưng của thiết bị. CHÚ THÍCH: Không tính đến các điều kiện sự cố. 4.3.2.3 . Điện áp đ ể xác định kích thước cách điện chức năng Điện áp làm việc được sử dụng để xác định các kích thước cần thiết cho cách điện chức năng. 4.3.3 . Xác định điện áp xung danh định 4.3.3.1 . Quy định chung Quá điện áp quá độ được lấy làm cơ sở để xác định điện áp xung d anh định. 4.3.3.2 . Cấp quá điện áp 4.3.3.2.1 . Quy định chung Khái niệm về cấp quá điện áp được sử dụng cho thiết b ị được cấp điện trực tiếp từ lưới điện hạ áp. Các cấp quá điện áp có hàm ý xác suất mà không phải ý nghĩa về sự suy giảm vật lý của quá điện áp quá độ khi l ắp đặt. CHÚ THÍCH 1: Khái niệm c ấ p quá điện áp này được sử dụng trong Điều 443 của IEC 60364-4-44 . CHÚ THÍCH 2: Thuật ngữ ‘ c ấ p quá điện áp’ trong tiêu chuẩn này đồng nghĩa với ‘ cáp chịu xung ’ được sử dụng trong Điều 443 của IEC 60364-4-44. Cho phép sử dụng khái niệm tương tự cho thết bị được nối đến các hệ thống điện khác, v í dụ như các hệ thống viễn thông và truyền d ữ liệu. 4.3.3.2.2 . Thiết bị được cấp điện trực tiếp từ lưới điện Ban kỹ thuật phải quy định cụ thể cấp quá điện áp dựa trên nghĩa chung về các cấp quá điện áp như sau (xem Điều 443 của IEC 60364-4-44); - Thiết bị có cấp quá điện áp IV được sử dụng tại điểm gốc của hệ thống lắp đặt. CHÚ THÍCH 1: Ví dụ về các thiết bị như vậy là các thiết bị đo điện và thiết bị bảo vệ quá dòng sơ c ấ p. - Thiết bị có cấp quá điện áp III là thiết bị trong hệ thống lắp đặt cố định và đối với các trường hợp mà ở đó độ tin cậy và khả năng sẵn sàng của thiết bị phải chịu các yêu cầu đặc biệt. CHÚ THÍCH 2: Ví dụ v ề thiết bị như vậy là các thiết bị đóng cắt trong hệ thống lắp đặt cố định và thiết bị d ùng cho mục đích công nghiệp c ó k ế t n ố i vĩnh viễn với hệ thống lắp đặt cố định. - Thiết bị có cấp quá điện áp II là thiết bị tiêu thụ năng lượng được cấp nguồn từ hệ thống lắp đặt cố định. CHÚ THÍCH 3: Ví dụ về thiết bị như vậy là các máy móc, dụng cụ xách tay và các tải hộ gia đình và tương tự khác. Khi thiết bị này phải chịu các yêu cầu đặc biệt liên quan đến độ tin cậy và tính sẵn sàng, áp dụng cấp quá điện á p III. - Thiết bị có c ấ p quá điện áp I là thiết bị để nối với các mạch điện mà ở đó cần thực hiện biện pháp để giới hạn các quá điện áp quá độ ở mức thấp phù hợp. Các phép đo này phải đảm bảo rằng các quá điện á p tạm thời có thể xuất hiện được giới hạn hiệu quả sao cho giá trị đỉnh của chúng không vượt quá điện áp xung danh định liên quan trong Bảng F.1. CHÚ THÍCH 4: V í dụ về các thiết bị như vậy l à các thiết bị có chứa mạch điện tử b ê n trong được bảo vệ theo mức này, tuy nhiên, xem chú thích ở 4.2.5. CHÚ THÍCH 5: Nếu các mạch điện được thiết kế không t í nh đến các quá điện áp tạm thời, th ì thiết bị có c ấ p qu á điện áp I không thể được nối trực tiếp vào lưới điện. 4.3.3.2.3 . Hệ th ố ng và thiết bị không được cấp điện trực tiếp từ lưới điện hạ áp Khuyến cáo rằng ban kỹ thuật cần quy định các c ấ p quá điện áp hoặc các điện áp xung danh định khi thích hợp. Khuyến cáo áp dụng chuỗi ưu tiên trong 4.2.3. CHÚ THÍCH: Các hệ thống khống chế viễn thông hoặc công nghiệp hoặc các hệ thống độc lập trên phương tiện giao thông là v í dụ cho các hệ thống này. 4.3.3.3 . Lựa chọn điện áp xung danh định cho thiết bị Điệ n áp xung danh định của thiết bị phải được chọn từ Bảng F.1 ứng với cấp quá điện áp quy định và ứng với điện áp danh định của thiết bị. CHÚ THÍCH 1: Thiết bị có điện áp xung danh định riêng biệt và có nhiều hơn mộ t điện áp danh định có thể thích hợp đ ể sử dụng trong các c ấ p quá điện áp khác nhau. CHÚ THÍCH 2: Để xét tới các khía cạnh của quá điện áp đóng cắt, xem 4.3.3. 5 . 4.3.3.4 . Phối hợp cách điện liên quan đến điện áp xung b ê n trong thiết bị 4.3.3.4.1 . Bộ phận hoặc mạch điện bên trong thiết bị chịu ảnh hưởng đáng kể do các quá điện áp quá độ bên ngoài Á p dụng điện áp xung danh định của thiết bị. Các quá điện áp quá độ có thể phát ra khi vận hành thiết bị không được ảnh hưởng đến các điều kiện mạch điện bên ngoài quá mức quy định trong 4.3.3.5. 4.3.3.4.2 . Bộ phận hoặc mạch điện bên trong thiết bị được bảo vệ riêng chống quá điện áp quá độ Đối với các bộ phận không bị ảnh hưởng đáng kể bởi các quá điện áp quá độ bên ngoài thì điện áp chịu xung cần thiết cho cách điện chính không liên quan đến điện áp xung danh định của thiết bị, nhưng liên quan đến các điều kiện thực tế của bộ phận hoặc mạch điện đ ó . Tuy nhiên, việc áp dụng chuỗi ưu tiên của các giá trị đ iện áp xung trong 4.2.3 được khuyến cáo để cho phép tiêu chuẩn hóa. Trong các trường hợp khác, cho phép nội suy các giá trị của Bảng F.2. 4.3.3.5 . Quá điện áp đóng cắt do thiết bị phát ra Đối với thiết bị có khả năng phát ra quá điện áp tại các đầu nối thiết bị, v í dụ như các thiết bị đóng cắt, điện áp xung danh định cho biết rằng thiết bị đó không được phát ra quá điện áp vượt quá giá trị này khi được sử dụng phù hợp với tiêu chuẩn và các chỉ dẫn liên quan của nhà chế tạo. CHÚ THÍCH 1: Tồn tại một rủi ro l à điện áp lớn hơn điện áp xung danh định c ó thể được phát ra phụ thuộc vào các điều kiện mạch điện. Nếu thiết bị đóng cắt c ó điện áp xung danh định riêng hoặc cấp quá điện áp không phát ra quá điện áp cao hơn những giá t rị này của cấp quá điện áp thấp hơn th ì thiết bị có hai loại điện áp xung danh định hoặc hai cấp quá điện áp: loại cao hơn liên quan đến điện áp chịu xung, loại thấp hơn liên quan đến quá điện áp phát ra. CHÚ THÍCH 2: Một giá trị điện áp xung danh định cho trước cho bi ế t r ằ ng các quá điện áp đạt tới biên độ đó có thể trở n ê n có ảnh hưởng trong hệ thống và khi đ ó , như m ột hệ quả, thiết bị có th ể không phù hợp đ ể sử dụng ở cấp quá điện áp thấp hơn hoặc đòi hỏi phương pháp triệt nhiễu thích hợp cho cáp thấp hơn này. 4.3.3.6 . Yêu cầu về ghép nố i Thiết bị có thể được sử dụng trong các điều kiện có cấp quá điện áp cao hơn, ở đó có việc giảm quá điện áp th í ch hợp. Suy gi ả m quá điện áp thích hợp có thể đạt được bằng - thiết bị bảo vệ quá điện áp, - biến áp có dây quấn cách ly. - hệ thống phân phối điện có nhiều mạch nhánh ( có khả năng chuyển hướng năng lượng đột biến), - tụ điện có khả năng hấp thụ năng lượng đột biến, - điện trở hoặc thiết bị làm nhụt tương tự có khả năng tiêu tán năng lượng đột biến. CHÚ THÍCH: Lưu ý đến thực tế là b ấ t cứ thiết bị bảo vệ quá điện áp trong hệ thống lắp đặt hoặc trong thiết bị phải có thể tiêu tán năng lượng nhi ề u hơn so với bất kỳ thiết bị bảo vệ quá điện áp tại điểm gốc của hệ thống lắp đặt có điện áp chặn cao hơn. Điều này đặc biệt áp dụng cho các thiết bị bảo vệ quá điện áp có điện áp chặn thấp nh ấ t. 4.3.4 . Xác định điện áp đỉnh lặp lại Các d ạng sóng điện áp được đo bằng dao động kế có độ rộng băng tần th í ch hợp, từ đ ó xác định biên độ đ ỉ nh theo Hình 1. Hình 1 - Điện áp đỉnh lặp lại 4.3.5 . Xác định quá điện áp tạm thời 4.3.5.1 . Quy định chung Các tình huống liên quan đến các quá điện áp tạm thời nặng nề nhất do hỏng trong hệ thống cấp điện được xem xét trong IEC 60364-4-44. CHÚ THÍCH: IEC 60364-4-44 đề cập đến an toàn của người và thiết bị trong hệ thống điện hạ áp trong trường hợp có sự cố giữa hệ thống cao áp và đất của máy biến áp cáp điện cho các h ệ thống điện hạ áp. 4.3. 5 .2 . Điện áp sự cố Biên độ và thời gian của điện áp sự cố hoặc điện áp chạm do sự cố chạm đất trong hệ thống cao áp được thể hiện trong Hình 44A của IEC 60364-4-44. 4.3.5.3 . Ứng su ấ t do quá điện áp tạm thời Biên độ và thời gian của quá điện áp t ạm thời trong thiết bị điện hạ áp do hỏng chạm đất trong hệ thống cao áp được cho trong 5 .3.3.2.3. 4.4. Tần số Tiêu chuẩn này áp dụng cho các tần số đến 30 kHz. CHÚ THÍCH: Độ lớn các tần số tr ê n 30 kHz được quy định trong TCVN 10884-4 (IEC 60664-4). 4.5. Thời gian chịu ứng suất điện áp Đối với chiều dài đường rò, thời gian chịu ứng suất điện áp ảnh hưởng đến số lần khi mà độ khô ráo có thể dẫn đ ế n tia lửa bề mặt có năng lượng đủ lớn để tạo thành vết. Số lượng các trường hợp như vậy được coi là đủ lớn đ ể gây ra phóng điện tạo vết - trong thiết bị được sử dụng liên tục nhưng không tạo ra đủ nhiệt đ ể giữ cho bề mặt cách điện kh ô , - trong thiết bị có ngưng tụ trong t hời gian kéo dài, trong thời gian đó thiết bị thường được bật và t ắ t, - ở phía đầu vào của thiết bị đóng cắt, và giữa các đường dây và đầu nối tải, được nối trực tiếp với lưới điện. Chiều dài đường rò thể hiện trong Bảng F.4 đã được xác định cho cách điện dự kiến chịu ứng suất điện áp trong thời gian dài. CHÚ THÍCH: Ban kỹ thuật về thiết bị có cách điện ch ỉ chịu ứng suất điện áp trong thời gian ngắn có trách nhiệm xem xét cho phép giảm chiều dài đường rò đối với cách điện chức năng, ví dụ nấc điện áp thấp hơn giá trị quy định trong Bảng F.4. 4.6. Nhiễm bẩn 4.6.1 . Quy định chung Môi trường vi mô xác định ảnh hưởng của nhiễm bẩn trên cách điện. Tuy nhiên, môi trường vĩ mô phải được tính đến khi xem xét môi trường vi mô. Phương tiện có thể được cung cấp để giảm thiểu nhiễm bẩn trong cách điện bằng việc sử dụng hiệu quả vỏ bọc, đóng gói hoặc bịt kín. Các phương tiện để giảm thiểu nhiễm b ẩ n này có thể không hiệu quả khi thiết bị chịu ngưng tụ hoặc trong hoạt động bình thường, bản thân thiết bị tạo ra các chất nhiễm bẩn. Khe hở không khí nh ỏ có thể bị bắc cầu hoàn toàn bởi các hạt rắn, bụi và nước và do đó phải quy định khe hở không khí tối thiểu cho môi trường vi mô có thể có nhiễm bẩn. CHÚ THÍCH 1: Nhiễm bẩn sẽ trở nên dẫn điện khi c ó ẩ m. Nhiễm b ẩ n do nước ô nhiễm, muội than, kim loại hoặc bụi carbon có tính dẫn đ iện vốn có. CHÚ THÍCH 2: Nhiễm bẩn dẫ n do sự kết bám kim loại và các khí ion hóa ch ỉ xuất hiện trong các trường hợp cụ th ể , ví dụ như trong buồng hồ quang của cơ cấu đóng cắt hoặc cơ cấu điều khiển, và không thuộc phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn này. 4.6.2 . Độ nhiễm bẩn trong môi trường vi mô Để đánh giá chiều dài đường rò và khe hở không khí, thiết lập bốn độ nhiễm bẩn trong môi trường vi mô như sau: - Độ nhiễm bẩn 1 Không bị nhiễm bẩn hoặc chỉ xảy ra nhiễm bẩn khô, nhiễm bẩn không dẫn. Nhiễm bẩn không có ảnh hưởng. - Độ nhiễm bẩn 2 Ch ỉ xảy ra nhiễm bẩn không dẫn, ngoại trừ đôi khi dự kiến có tính dẫn điện tạm thời do ngưng t ụ . - Độ nhiễm bẩn 3 Xảy ra nhiễm bẩn dẫn hoặc nhiễm bẩn không dẫn khô mà trở nên dẫn điện do ngưng tụ dự kiến. - Độ nhiễm bẩn 4 Xuất hiện dẫn điện liên tục do bụi dẫn điện, mưa hoặc các điều kiện ướt khác. 4.6.3 . Điều kiện nhiễm bẩn dẫn Các k í ch thước của chiều dài đường rò không thể quy định ở nơi thường có nhiễm bẩn dẫn lâu dài (độ nhiễm bẩn 4). Đối với nhiễm bẩn dẫn tạm thời (độ nhiễm bẩn 3), bề mặt của lớp cách điện có thể được thiết kế để tránh tạo thành đường dẫn liên tục của nhiễm bẩn dẫn, ví dụ bằng phương pháp sử dụng gờ và rãnh (xem 5.2.2.5 và 5.2.5). 4.7. Thông tin được cung cấp cùng với thiết bị Ban kỹ thuật phải quy định cụ thể các thông tin có liên quan cần được cung c ấ p cùng với các thiết bị và cách thức cung cấp các thông tin này. 4.8. Vật liệu cách điện 4.8.1 . Chỉ s ố phóng điện tương đối (CTI) 4.8.1.1 . Đáp ứng của vật liệu cách điện khi có tia lửa Liên quan đến phóng điện tạo vết, vật liệu cách điện có thể được đặc trưng tổng quát theo thiệt hại mà vật liệu phải chịu do sự giải phóng năng lượng được tập trung trong tia lửa khi d ò ng điện rò b ề mặt bị ngắt quãng d o bề mặt bị nhiễm bẩn bị khô. Có thể có các đáp ứng của vật liệu cách điện khi có tia lửa điện như sau: - vật liệu cách điện không phân h ủy ; - ăn mòn liên tục vật liệu cách điện dưới tác động phóng điện ( ă n mòn điện); - hình thành d ần dần các đường dẫn điện được sinh ra trên bề mặ t của vật liệu cách điện do các ảnh hưởng kết hợp của ứng suất điện và nhiễm bẩn dẫn điện phân trên bề mặt (phóng điện tạo vết). CHÚ THÍCH: Phóng điện tạo v ế t hoặc ăn mòn điện sẽ xảy ra khi - màng chất lỏng mang dòng điện rò bề mặt bị vỡ, và - điện áp đặt đủ để phóng qua khe hở nh ỏ được h ì nh thành khi màng bị vỡ, và - dòng đ iện vượt quá giá trị giới hạn c ầ n đ ể cung c ấ p đủ năng lượng cục bộ để phân h ủy nhiệt vật liệu cách điện phía dưới màng. Việc hỏng sẽ tăng theo thời gian dòng điện đi qua. 4.8.1.2 . Giá trị CTI để phân loại vật liệu cách điện Không tồn tại phương pháp phân loại vật liệu cách điện theo 4.8.1.1. Đáp ứng của vật liệu cách điện khi chịu các điện áp và tạp chất khác nhau cực kỳ phức tạp. Trong các điều kiện này, nhiều vật liệu có thể thể hiện hai hoặc thậm chí c ả ba đặc trưng đã nêu. Một quan hệ t r ực tiếp với các nhóm vật liệu 4.8.1.3 là không thực tế. Tuy nhiên, bằng kinh nghiệm và thử nghiệm cho thấy rằng vật liệu cách điện có tính năng tương đối cao hơn cũng có xấp x ỉ cùng xếp hạng tương đ ố i theo ch ỉ số phóng điện tương đối (CTI). Vì vậy, ti ê u chuẩn này sử dụng các giá trị CTI để phân loại vật liệu cách điện. 4.8.1.3 . Nhóm vật liệu Theo mục đích của tiêu chuẩn này, các vật liệu được chia thành bốn nhóm theo các giá trị CTI của chúng. Các giá trị này được xác định theo IEC 60112 sử dụng giải pháp A. Các nhóm được chia như sau: - vật liệu nhóm I: 600 ≤ CTI; - vật liệu nhóm II: 400 ≤ CTI < 600; - vật liệu nhóm III a: 175 ≤ CTI < 400; - vật liệu nhóm IIIb: 100 ≤ CTI < 175. Ch ỉ số chịu phóng điện (PTI) được sử dụng để kiểm tra các đặc trưng phóng điện tạo vết của các vật liệu. Vật liệu có thể thuộc một trong bốn nhóm này, trên cơ sở ch ỉ số PTI, được kiểm t ra theo phương pháp trong IEC 60112 sử dụng giải pháp A, không nhỏ hơn giá trị thấp nhất quy định cho nhóm đ ó . 4.8.1.4 . Thử nghiệm chỉ số phóng điện tương đối (CTI) Việc thử nghiệm cho chỉ số phóng điện tương đối (CTI) theo IEC 60112 được thiết kế để so sánh tính năng của các vật liệu cách điện khác nhau trong các điều kiện thử nghiệm. Tiêu chuẩn này đưa ra so sánh định tính và trong trường hợp vật liệu cách điện có xu hướng hình thành phóng điện tạo vết, tiêu chuẩn này cũng đưa ra so sánh định lượng. 4.8.1.5 . Vật liệu không có phóng điện tạo vết Đối với thủy tinh, gốm hoặc vật liệu cách điện vô cơ khác mà không có phóng điện tạo vết, chiều dài đường rò không cần phải lớn hơn khe hở không khí liên kết của chúng cho mục đích phối hợp cách điện. Các kích thước trong B ả ng F.2 đối với các điều kiện trường không đồng nh ấ t là thích hợp. 4.8.2 . Đặc trưng độ bền điện Đặc trưng độ bền điện của vật liệu cách điện phải được ban kỹ thuật xem xét, c ó tính đến các ứng suất mô tả trong 5.3.1, 5.3.2.2.1 và 5.3.2.3.1. 4.8.3 . Đặc trưng nhiệt Đặc tr ư ng nhiệt của vật liệu cách điện phải được ban kỹ thuật xem xét, có tính đến các ứng suất mô tả trong 5.3.2.2.2, 5.3.2.3.2 và 5.3.3.5. CHÚ THÍCH: Xem thêm TCVN 7919 (IEC 60216). 4.8.4 . Đặc trưng c ơ và h óa Đặc trưng cơ và hóa của vật liệu cách điện phải được ban kỹ thuật xem xét, có tính đến các ứng suất mô tả trong 5.3.2.2.3, 5.3.2.3 3 và 5 .3.2.4. 5. Yêu cầu và quy tắc xác định kích thước 5.1. Xác định kích thước của khe hở không khí 5.1.1 . Quy định chung Khe hở không khí phải được xác định kích thước đ ể chịu được điện áp chịu xung cần thiết. Đối với thiết bị được nối trực tiếp với lưới điện hạ áp, điện áp chịu xung cần thiết là điện áp xung danh định được thiết lập trên cơ sở 4.3.3.3. Nếu điện áp hiệu dụng trạng thái ổn định, quá điện áp tạm thời hay điện áp đỉnh lặp lại đ ò i h ỏ i khe hở không khí lớn hơn giá trị yêu cầu của điện áp chịu xung thì sử dụng các giá trị tương ứng trong Bảng F.7a. Khe hở không khí lớn nhất phải được chọn, từ việc xem xét điện áp chịu xung, điện áp hiệu dụng trạng thái ổn định, quá điện áp tạm thời và điện áp đỉnh lặp lại. CHÚ THÍCH: Độ lớn của điện áp hiệu dụng trạng thái ổn đ ị nh hoặc điện áp đ ỉ nh lặp lại dẫn đến tình huống m à ở đó không có giới hạn đối với sự phóng điện khi đặt liên tục các điện áp này. Ban kỹ thuật phải tính đến đ iều này. 5.1.2 . Tiêu chí xác định kích thước 5.1.2.1 . Quy định chung Kích thước khe hở không khí phải được chọn, có tính đến các hệ s ố ảnh hưởng sau: - điện áp chịu xung theo 5.1.5 đối với cách điện chức năng và 5,1.6 đối với cách điện chính, cách điện phụ và cách điện t ă ng cường; - điện áp chịu thử ổn định và các quá điện áp tạm thời (xem 5.1.2.3); - điện áp đ ỉ nh lặp lại (xem 5.1.2.3); - điều kiện trường điện (xem 5.1.3); - độ cao so với mực nước bi ể n; kích thước khe hở không khí quy định trong Bảng F.2 và B ả ng F.7a đưa ra khả năng chịu thử cho thiết bị sử dụng ở độ cao đến 2 000 m. Đối với thiết bị sử dụng ở độ cao lớn hơn, áp dụng 5.1.4; - độ nhiễm bẩn trong môi trường vi mô (xem 4.6.2). Các khe hở không khí lớn hơn có thể được yêu cầu do các ảnh hưởng về cơ như rung, lực tác động. 5.1.2.2 . Xác định kích thước đ ể chịu được quá điện áp quá độ Khe hở không khí phải được xác định kích thước để chịu được điện áp chịu xung yêu cầu, theo Bảng F.2. Đối với thiết bị được nối trực tiếp với lưới điện, điện áp chịu xung cần thiết là điện áp xung danh định được thiết lập trên cơ sở 4.3.3.3. CHÚ THÍCH: TCVN 10884-5 (IEC 60664-5) đưa r a quy trình thay thế để xác định kích thước chính xác hơn cho khe hở không khí bằng hoặc nhỏ hơn 2 mm. 5.1.2.3 . Xác định kích thước để chịu được điện áp trạng thái ổn định, quá điện áp tạm thời hoặc điện áp đ ỉ nh lặp lại Khe hở không khí phải đ ược xác định kích thước theo Bảng F.7a để chịu được giá trị đỉnh của điện áp trạng thái ổn định (một chiều hoặc xoay chiều tần số 50/60Hz), quá điện áp tạm thời hoặc điện áp đỉnh lặp lại. Xác định kích thước theo Bảng F.7 phải được so sánh với Bảng F.2, có tính đến độ nhiễm bẩn. Phải lựa chọn khe hở không khí lớn hơn. CHÚ THÍCH: Yêu cầu xác định kích thước cho các tần số cao hơn 30 kHz được quy định trong TCVN 10884-4 (IEC 60664-4). 5.1.3 . Điều kiện trường điện 5.1.3.1 . Quy định chung Hình dạng và bố trí các bộ phận dẫn điện (các điện cực) có ảnh hưởng đến tính đồng nh ấ t của điện t rường và do đó khe hở không khí cần thiết để chịu được điện áp cho trước ( xem Bảng F.2, Bảng F.7a và Bảng A.1). 5.1.3.2 . Điều kiện trường không đồng nhất (trường hợp A của Bảng F.2) Khe hở không khí không nh ỏ hơn các giá trị quy định trong B ả ng F.2 đối với các điều kiện trường không đồng nhất có thể được sử dụng không tính đến hình dạng và bố trí các bộ phận dẫn điện và không cần kiểm tra bằng thử nghiệm điện áp chịu thử. Khe hở không khí qua các khe hở trong vỏ bọc của vật liệu cách điện không được nhỏ hơn các giá trị quy định đối với các điều kiện trường không đồng nhất vì cấu hình không được khống chế có thể có ảnh hưởng xấu đ ến tính đồng nh ấ t của trường điện. 5.1.3.3 . Điều kiện trường đồng nhất (trường hợp B của Bảng F.2) Các giá trị khe hở không khí trong Bảng F.2 đối với trường hợp B chỉ có thể áp dụng cho các trường đồng nhất. Chúng ch ỉ có thể được sử dụng khi hình dạng và bố tr í của các bộ phận dẫn điện được thiết kế đ ể đạt được trường điện có gradient điện áp về cơ bản l à không đổi. Các khe hở không khí nhỏ hơn các giá trị đối với các điều kiện trường không đồng nhất yêu cầu ki ể m tra bằng thử nghiệm điện áp chịu thử (xem 6.1.2). CHÚ THÍCH: Đối với các giá trị nhỏ của khe hở không khí, tính đồng nhất của trường điện có thể b ị giảm khi c ó nhiễm bẩn, khiến phải tăng khe hở không khí lên cao hơn giá trị của trường hợp B. 5.1.4 . Độ cao so với mực n ư ớc bi ể n Vì các kích thước trong Bảng F.2 và Bảng F.7 có hiệu lực đối với các độ cao đến 2 000 m so với mực nước biển nên có thể áp dụng các hệ số điều chỉnh độ cao quy định trong Bảng A.2 cho các khe hở không khí ở các độ cao trên 2 000 m. CHÚ THÍCH: Theo luật Paschen, điện áp phóng điện đánh thủng của khe hở không khí trong không khí đối với trường đồng nhất (điện áp chịu thử tr ư ờng hợp 8 trong Bảng A.1) t ỷ lệ với tích của khoảng cách giữa các điện cực và áp suất khí quyển. Do đó, dữ liệu thực nghiệm được ghi lại ở x ấ p xỉ mực n ư ớ c bi ể n được đ iều ch ỉ nh theo sự sai lệch áp suất khí quyển giữa độ cao 2 000 m và mực nước bi ể n. Sự điều chỉnh tương tự được thực hiện cho trường không đồng nhất. 5.1.5 . Xác định kích thước khe hở không khí của cách điện chức năng Đối với khe hở không khí của cách điện chức năng, điện áp chịu thử được yêu cầu là điện áp xung lớn nhất hoặc điện áp trạng thái ổn định (xem Bảng F.7) hoặc điện áp đỉnh lặp lại (xem B ả ng F . 7) được dự kiến sẽ xảy ra trên cách điện, trong các điều kiện danh định của thiết bị và cụ thể l à điện áp danh định và điện áp xung danh định (xem Bảng F.2). 5.1.6 . Xác định kích thước khe h ở không khí của cách điện chính, phụ và tăng cường Khe hở không khí của cách điện chính và cách điện phụ phải được xác định kích thước như quy định trong Bảng F2 ứng với - điện áp xung danh định theo 4.3.3.3 hoặc 4.3.3.4.1, hoặc - yêu cầu về điện áp chịu xung theo 4.3.3.4.2; và như quy định trong Bảng F.7a ứng với - điện áp trạng thái ổn định theo 4.3.2.2, - điện áp đ ỉ nh lặp lại theo 4.3.4, - và quá điện áp tạm thời theo 4.3.5. Đối với điện áp xung, khe hở không khí của cách điện tăng cường phải được xác định kích thước theo quy định trong Bảng F.2 ứng v ớ i điện áp xung danh định nhưng ở một nấc cao hơn trong dãy các giá trị ưu tiên trong 4.2.3 so với giá trị quy định cho cách điện chính. Nếu điện áp chịu xung cần thiết cho cách điện chính theo 4.3.3.4.2, khác với giá trị được lấy từ dãy ưu tiên, thì cách điện tăng cường phải được xác định kích thước để chịu được 160 % điện áp chịu xung cần thiết cho cách điện chính. CHÚ THÍCH 1: Trong hệ thống phối hợp, yêu cầu khe hở không khí lớn hơn mức tối thiểu là không cần thiết đối với điện áp chịu xung yêu cầu. Tuy nhiên, vì lý do không phải phối hợp cách điện, có th ể c ầ n tăng khe hở không khí (ví d ụ như do các ảnh hưởng về cơ). Trong tr ường hợp như vậy, điện áp thử nghiệm v ẫ n dựa trên điện áp xung danh định của thiết bị, nếu không có thể xảy ra ứng suất quá mức của cách điện rắn kết hợp. Đối với các điện áp trạng thái ổn đ ị nh, điện áp đỉnh lặp lại và quá điện áp tạm thời, khe hở không khí của cách điện t ă ng cường phải được xác định kích thước như quy định trong Bảng F.7a đ ể chịu được 160 % điện áp chịu thử yêu cầu cho cách điện chính. Với thiết bị có cách điện kép, ở đó cách điện chính và cách điện phụ kh ô ng thể được thử nghiệm tách rời, hệ thống cách điện được xem là cách điện t ă ng cường. CHÚ THÍCH 2: Khi xác định kích thước cho khe hở kh ô ng khí đến bề mặt tiếp cận được của vật liệu cách điện, các bề mặt như vậy được coi l à được phủ một lá kim loại. Ban kỹ thuật có thể quy định chi ti ế t hơn. 5.1.7 . Khoảng cách ly Xem 8.3.2 của IEC 61140. 5.2. Xác định kích thước chiều dài đường rò 5.2.1 . Quy định chung Các giá trị của Bảng F.4 phù hợp cho phần lớn các ứng dụng. Nếu cần có các kích thước chính xác hơn về chiều d à i đường rò không lớn hơn 2 mm, xem TCVN 10884-5 (IEC 60664-5). 5.2.2 . Hệ số ảnh hưởng 5.2.2.1 . Quy định chung Chiều dài đường rò phải được chọn từ Bảng F.4, có tính đến các hệ số ảnh hưởng sau: - điện áp theo 4.3.2 (xem thêm 5 .2.2.2); - môi trường vi mô (xem 5 .2.2.3); - hướng và vị trí của chiều dài đường rò (xem 5 .2.2.4); - hình dạng của bề mặt cách điện (xem 4.6.3 và 5.2.2.5); - vật liệu cách điện (xem 4.8.1); - thời gian chịu ứng suất điện áp (xem 4.5). CHÚ THÍCH: Các giá trị của Bảng F.4 được dựa trên dữ liệu thực nghiệm hiện có và phù hợp cho phần lớn các ứng dụng. Tuy nhiên, đối với cách điện chức năng, giá trị chiều dài đường rò khác với các giá t r ị của Bảng F.4 cũng có thể thích hợp. 5.2.2.2 . Điện áp Cơ sở để xác định chiều d à i đường rò là giá trị hiệu dụng thời gian d ài của điện áp đặt trên thiết bị. Điện áp này là điện áp làm việc (xem 5.2.3), điện áp cách điện danh định (xem 5.2.4) hoặc điện áp danh định (xem 5.2.4). Quá điện áp quá độ là không đáng kể v ì chúng s ẽ không ảnh hưởng đến hiện tượng phóng điện tạo vết. Tuy nhiên, quá điện áp tạm thời và quá điện áp chức năng phải được tính đến nếu khoảng thời gian và tần số xuất hiện chúng có thể ảnh hưởng đến phóng điện tạo vết. 5.2.2.3 . Nhiễm bẩn Ảnh hư ở ng của nhiễm bẩn trong môi trường vi mô, quy định trong 4.6.2, theo kích thước chiều dài đường rò được tính đến trong Bảng F.4. CHÚ THÍCH: Trong thiết bị, có th ể tồn tại các điều kiện môi trường vi mô khác nhau. 5.2.2.4 . Hướng và vị trí của chi ề u d ài đường rò Khi cần thiết, nhà chế tạo phải chỉ rõ hướng dự ki ế n của thiết bị hoặc bộ phận để chiều dài đường rò không bị ảnh hưởng bất lợi do tích tụ nhiễm bẩn m à chúng kh ô ng được thiết kế. CHÚ THÍCH: Phải t í nh đến thời gian lưu kho dài. 5.2.2.5 . Hình dạng của b ề mặt cách điện Hình dạng của bề mặt cách điện có tác dụng đối với kích thước chiều dài đường rò chỉ với độ nhiễm bẩn 3. Tốt nh ấ t là bề mặt cách điện rắn phải có các đường gờ và rãnh ngang để phá vỡ tính liên tục của đường rò gây ra do nhiễm bẩn. Tương tự như vậy, các gờ và rãnh có thể được sử dụng để chuyển hướng nước bất kỳ khỏi cách điện chịu ứng xuất điện. Phải tránh khớp nối và r ã nh bên trong các bộ phận dẫn điện v ì chúng có thể tích tụ nhiễm bẩn hoặc tích nước. CHÚ THÍCH: Phải tính đến thời gian lưu kho dài. Đánh giá chiều dài đường rò được nêu trong 6.2. 5.2.2.6 . Mối tương quan với khe hở không khí Chiều dài đường rò không thể nhỏ hơn khe hở không khí kết hợp sao cho chiều dài đường rò ngắn nhất có thể bằng với khe hở không khí yêu cầu. Tuy nhiên, không có mối quan hệ vật lý nào, ngoài các giới hạn về kích thước, giữa khe hở tối thi ể u trong không khí và chiều dài đường rò tối thi ể u có thể chấp nhận được. Chiều d ài đường rò nhỏ hơn khe hở không khí yêu cầu trong trường hợp A của Bảng F.2 ch ỉ có thể được sử dụng trong các điều kiện nhiễm bẩn 1 và 2 khi chiều dài đường rò có thể chịu được điện áp cần thiết cho khe hở không khí kết hợp ( Bảng F.2). Thử nghiệm đ ể chứng tỏ rằng chiều dài đường rò sẽ chịu được điện áp đối với khe hở không khí kết hợp phải tính đến hệ số hiệu ch ỉ nh độ cao (xem 6.1.2.2). Việc so sánh các khe h ở không khí tối thiểu và chiều dài đường rò quy định trong tiêu chuẩn này được mô tả trong Phụ lục E. 5.2.2.7 . Chiều dài đường rò trong trường hợp sử dụng nhiều hơn một vật liệu cách điện hoặc xuất hiện nhiều h ơn một độ nhiễm bẩn Chiều d à i đường rò có thể được chia làm nhiều phần của các vật liệu khác nhau và/hoặc có độ nhiễm bẩn khác nhau nếu một trong số các chiều dài đường rò được xác định kích thước để chịu được toàn bộ điện áp hoặc nếu tổng khoảng cách được xác định kích thước theo vật liệu có chỉ số CTI thấp nh ấ t và độ nhiễm bẩn cao nhất. 5 .2.2.8 . Chiều dà i đường rò được chia bởi bộ phận dẫn điện nhô lên Chiều dài đường rò có thể được chia thành nhiều phần, được làm bằng cùng vật liệu cách điện, bao gồm hoặc tách rời bằng các vật dẫn nhô lên với điều kiện tổng các khoảng cách trên mỗi bộ ph ậ n riêng biệt b ằ ng hoặc lớn hơn chiều dài đường rò yêu cầu nếu không tồn tại bộ phận nhô lên. Khoảng cách tối thiểu X đối với từng bộ phận riêng của chiều dài đường rò cho trong 6.2 (xem thêm ví dụ 11). 5.2.3 . Xác định kích thước chiều dài đ ư ờng rò của cách điện chức năng Chiều dài đường rò của cách điện chức năng phải được xác định kích thước như quy định trong Bảng F.4 ứng với điện áp làm việc đặt lên chiều dài đường rò cần xét. Khi điện áp làm việc được sử dụng để xác định kích thước, cho phép nội suy các giá trị điện áp trung gian. Khi nội suy, phải sử dụng nội suy tuyến t í nh và các gi á t rị phải được làm tròn về cùng số có nghĩa với các giá trị được lấy từ bảng. 5.2.4 . Xác định kích thư ớc chiều dài đường rò cho cách điện chính, phụ và tăng cường Chiều dài đường rò của cách điện ch í nh và cách điện phụ phải được lựa chọn từ Bảng F.4 cho: - điện áp đã dược hợp lý hóa (xem 4.3.2.2) cho trong 2 và 3 của Bảng F.3a và cột 2, 3 và 4 của Bảng F.3b, ứng với điện áp danh nghĩa của lưới điện hạ áp; - điện áp cách điện danh định theo 4.3.2.2.1; - điện áp quy định trong 4.3.2.2.2. CHÚ THÍCH 1: Đ ố i với cách điện phụ, độ nhiễm bẩn, vật liệu cách điện, các ứng suất cơ và các điều kiện môi trường sử dụng có thể khác với các giá trị của cách điện ch í nh. Khi sử dụng điện áp quy định trong 4.3.2.2.2 để xác định kích thước, cho phép nội suy các giá trị đối với điện áp trung gian. Khi nội suy, phải sử dụng nội suy tuyến tính. Trong trường hợp nội suy, các giá trị phải được làm tròn về cùng số có ý nghĩa với các giá trị được lấy từ b ả ng. Chiều dài dường rò của cách điện kép là tổng các giá trị của cách điện chính và cách điện phụ tạo thành hệ thống cách điện kép đó. Chiều dài đường rò cho cách điện tăng cường phải b ằ ng hai lần chiều dài đường rò cho cách điện chính từ Bảng F.4. CHÚ THÍCH 2: Khi xác định kích t hước cho chiều dài đường rò đến bề mặt tiế p cận được của vật liệu cách điện, các bề mặt như vậy được coi là được ph ủ một lá kim loại. Ban kỹ thuật có thể quy định chi tiế t hơn. 5.2.5 . Giảm chiều dài đường rò bằng cách sử dụng g ờ Chiều dài đường rò cần thiết bằng hoặc lớn hơn 8 mm ở độ nhiễm bẩn 3, có thể được gi ả m b ằ ng cách sử dụng g ờ . Các giá trị của chiều dài đường rò đ ã giảm này là các giá trị được liệt kê trong Bảng F.4 trong ngoặc đơn (xem chú thích 4 của Bảng F.4). G ờ phải có chiều rộng (W) tối thiểu bằng 20 % và chiều cao tối thiểu bằng 25 % chiều dài đường rò yêu cầu kể cả gờ như đo được trong H ì nh 2. Khi sử dụng nhiều gờ, chiều dài đường rò cần thiết phải được chia thành các phần bảng với số lượng gờ mong muốn. Đối với mỗi phần, phải áp dụng các yêu cầu nêu ở đoạn trên. Khoảng cách tối thiểu g iữa các gờ phải bằng chiều rộng tối thiểu của gỡ có thể áp dụng cho mỗi phần được đo từ đường vi ền của gờ. Hình 2 - Xác định chiều rộng (W) và chiều cao (H) của gờ 5.3. Yêu cầu thiết kế của cách điện rắn 5.3.1 . Quy định chung V ì độ bền điện của cách điện rắn lớn hơn nhiều so với không khí, nên có th ể ít được chú ý khi thiết kế cá c hệ thống cách điện hạ áp. Mặt khác, như một quy luật, các khoảng cách cách điện qua vật liệu c ách điện rắn nhỏ hơn nhiều so với khe hở không khí để tạo ra ứng suất điện cao. Một điểm khác cần x ét l à vật liệu có độ bền điện cao hiếm được sử dụng trong thực tế. Trong các hệ thống cách điện, các khe hở có thể xuất hiện giữa các điện cực và cách điện và giữa các lớp cách điện khác nhau, hoặc các kho ả ng rỗng có thể có trong cách điện. Phóng điện cục bộ có thể xảy ra trong các khe hở hoặc các khoảng rỗng này ở các điện áp thấp hơn nhiều so với mức phóng điện đâm xuyên và điều này có thể ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ làm việc của cách điện rắn. Tuy nhiên, phóng điện cục bộ thường không x ả y ra dưới giá trị điện áp đ ỉ nh 500 V. Điều quan trọng không kém là thực tế cho thấy rằng so với chất khí, cách điện rắn không phải là môi chất cách điện có thể tái tạo để, ví dụ, các đ ỉ nh cao áp có thể xuất hiện không thường xuy ê n c ó thể có ảnh hưởng rất tai hại lên cách điện rắn. Tình huống này có th ể xảy ra trong khi làm việc và trong thời gian thử nghiệm thường xuyên về cao áp. Một số ảnh hưởng bất lợi tích tụ trong suốt tu ổ i thọ làm việc của cách điện rắn. Điều này dẫn đến các mô hình phức tạp và dẫn đến lão h óa . Do đó, các ứng suất điện và ứng suất khác (như nhiệt, môi trường) xếp chồng lên và góp phần vào quá trình lão hóa. Tính năng làm việc thời gian dài của cách điện rắn có th ể được mô phỏng bằng thử nghiệm ngắn hạn kết hợp với ổn định thích hợp (xem 6.1.3.2). Nếu cách điện rắn phải chịu các tần số cao, thì tổn thất điện môi của cách điện rắn và phóng điện cục bộ ngày càng trở nên trầm trọng. Điều kiện này được quan sát thấy trong các nguồn cung cấp ở chế độ đóng cắt tại đó cách điện phải chịu đỉnh điện áp lặp lại ở các t ầ n số đến 500 kHz. Có một mối quan hệ chung giữa chiều d ày của cách điện rắn và cơ chế hỏng đã nói ở tr ê n. Bằng cách giảm chiều dày của cách điện rắn, cường độ trường được tăng lên và dẫn đến rủi ro h ỏ ng cao hơn. Vì không thể tính được chiều dày cần thiết của cách điện rắn, tính năng ch ỉ có thể được kiểm tra xác nhận bằng cách thử nghiệm. 5.3.2 . Ứng suất 5.3.2.1 . Quy định chung Ứng suất đặt lên cách điện rắn được chia thành - ngắn hạn, và - d à i hạn. Các ứng suất khác, xem 5.3.2.4, khác với loại được liệt k ê trong 5.3.2.2 và 5.3.2.3 dưới đâ y, có thể được đặt lên cách điện rắn khi sử dụng. 5.3.2.2 . Ứng suất ngắn hạn và các ảnh hưởng của chúng 5.3.2.2.1 . Tần số của điện áp Độ bền điện chịu ảnh hư ở ng lớn từ tần số của điện áp đặt. Gia nhiệt điện môi và xác suất mất ổ n định nhiệt tăng tỷ lệ với tần số. Cường độ điện trường đánh thủng cách điện có chiều dày 3 mm khi đo tại tần số công nghiệp theo TCVN 9630-1 (IEC 60243-1) nằm trong khoảng từ 10 kV/mm đến 40 kV/mm. Việc tăng tần số sẽ làm giảm độ bền điện của hầu hết các vật liệu cách điện. CHÚ THÍCH: Ả nh hưởng của các tần số lớn hơn 30 kHz l ê n độ bền điện được mô tả trong TCVN 10684-4 (IEC 60664-4). 5.3.2.2.2 . Gia nhiệt Gia nhiệt có thể - gây ra biến dạng cơ học do giải phóng ứng suất đóng, - làm mềm nhựa nhiệt dẻo ở độ tăng nhiệt tương đối thấp so với môi trường xung quanh, ví dụ như nhiệt độ trên 60 ° C, - làm giòn ở một số vật liệu do mắt độ hóa d ẻ o, - làm mềm một số vật liệu có liên kết ngang đặc biệt khi vượt quá nhiệt độ chuy ển hóa th ủy tinh của vật liệu, - làm tăng t ổ n thất điện môi dẫn đến m ấ t ổn định nhiệt v à hỏng. Gra d ient nhiệt độ cao, v í dụ như khi ngắn mạch, có thể gây ra hỏng về cơ. 5.3.2.2.3 . Xóc Trong trường hợp độ bền chịu va đập kém, xóc có thể gây ra hỏng cách điện. Hỏng do xóc cũng có thể xảy ra do giảm độ bền va đập của vật liệu: - do vật l iệu trở nên gi ò n khi nhiệt độ giảm xuống thấp hơn nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh; - sau khi tiếp xúc thời gian dài với nhiệt độ cao làm mất tính dẻo hoặc hỏng polyme nền. Ban kỹ thuật phải xem xét điều này khi quy định các điều kiện môi trường cho việc vận chuyển, bảo quản, lắp đặt và sử dụng. 5.3.2.3 . Ứng suất th ờ i gian dài và các ảnh hưởng của chúng 5.3.2.3.1 . Phóng điện cục bộ (PD) Trong không khí, phóng điện cục bộ (PD) có thể xảy ra ở các điện áp đỉnh vượt quá 300 V ( giá trị Paschen nhỏ nhất). Hỏng do ăn mòn dần dần hoặc phân nhánh dẫn đến phóng điện đánh thủng hoặc phóng điện bề mặt. Hệ thống cách điện có các thuộc tính khác nhau: một số có thể có các phóng điện cho phép trong suốt vòng đời dự kiến của chúng (như cách điện gốm), trong khi đ ó một số khác phóng điện tự do (như tụ điện). Điện áp, tốc độ ph ó ng điện lặp lại và biên độ phóng là các tham số quan trọng. Hoạt động phóng điện cục bộ chịu ảnh hưởng bởi tần số của điện áp đặt. Từ các thử nghiệm tuổi thọ gia tốc ở tần số tăng cao cho thấy rằng thời gian đến khi hỏng xấp x ỉ tỷ lệ nghịch với tần số của điện áp đặt. Tuy nhiên, kinh nghiệm thực t ế chỉ bao gồm các tần số xấp x ỉ đến 5 kHz, vì ở các tần số cao hơn, có thể có các cơ chế h ỏ ng khác, như gia nhiệt ch ấ t điện môi. CHÚ THÍCH: Ảnh hư ở ng của các tần số lớn hơn 30 kHz lên hoạt động phóng điện cục bộ được mô tả trong TCVN 10884-4 (IEC 60664-4). 5 .3.2.3.2 . Gia nhiệt Gia nhiệt gây xuống cấp cách điện, ví dụ do bay hơi, oxy hóa hoặc các thay đổi về hóa thời gian dài. Tuy nhiên, hỏng thường do các nguyên nhân về cơ, như giòn, dẫn đến nứt gẫy và phóng điện đánh thủng điện. Quá trình n à y liên tục và không th ể mô phỏng bằng các thử nghiệm thời gian ngắn v ì phải yêu cầu thời gian thử nghiệm t ớ i nhiều nghìn giờ ( xem TCVN 7919 (IEC 60216)). 5.3.2.3.3 . Ứng suất cơ Các ứng suất cơ gây ra do rung hoặc xóc khi vận hành, bảo quản hoặc vận chuyển có thể dẫn đến phân tách, nứt hoặc vỡ vật liệu cách điện. CHÚ THÍCH: Ban kỹ thuật phải xem xét các loại ứng suất này khi quy định các điều kiện thử nghiệm. 5.3.2.3.4 . Độ ẩm Hơi nước có th ể ảnh hưởng đến điện tr ở cách điện và điện áp dập phóng điện, gia tăng thêm các tác động của nhiễm bẩn bề mặt, tạo ra ăn mòn và thay đổi kích thước. Đối với một số vật liệu, độ ẩm cao sẽ làm giảm đ áng kể độ bền điện. Độ ẩm thấp có thể không thuận lợi trong một số trường hợp, ví dụ do tăng khả n ă ng tích tĩnh điện và do giảm độ bền cơ của một số vật liệu, ví dụ như polyamide. 5.3.2.4 . Các ứng su ấ t khác Nhiều ứng suất khác có thể làm hòng cách điện và sẽ phải được ban kỹ thuật xét đến. Ví dụ về các ứng suất này bao gồm - bức xạ, gồm cả tia cực tím và ion hóa, - ứng suất rạn hoặc ứng su ấ t gẫy do tiếp xúc với dung môi hoặc hóa ch ấ t hoạt hóa, - ảnh hưởng dịch chuyển của các chất hóa d ẻ o, - ảnh hưởng của vi khu ẩ n, nấm mốc hoặc nấm, - trượt cơ. Ảnh hư ở ng của các ứng suất này í t quan trọng hoặc chúng sẽ không thường đặt vào cách điện nhưng vẫn đòi h ỏ i phải xem xét trong các trường hợp riêng biệt. 5.3.3 . Yêu cầu 5.3.3.1 . Quy định chung Vật liệu cách điện rắn của cách điện chính, phụ và tăng cường phải đủ bền với các ứng suất điện và cơ cũng như các ảnh hưởng nhiệt độ và môi trường có thể xảy ra trong vòng đời dự kiến của thiết bị. CHÚ THÍCH: Khi xem xét các ứng suất điện đến các bề mặt tiếp cận được của cách điện rắn, các bề mặt này được coi là được phủ một lá kim loại. Ban kỹ thuật có thể quy định chi tiết hơn. Trong trường hợp điện áp làm việc không phải h ì nh sin có đỉ nh l ặ p lại định kỳ, phải thực hiện xem xét đặc biệt cho khả năng có th ể xảy ra phóng điện cục bộ. Tương tự, trường hợp có thể có các lớp cách điện và các khoảng rỗng trong cách điện đúc, phải xét tới khả năng x ả y ra phóng điện cục bộ dẫn đến xuống cấp c ách điện rắn. 5.3.3.2 . Khả năng chịu ứng suất điện áp 5.3.3.2.1 . Quy định chung Ban kỹ thuật phải quy định các thông số đặc trưng điện áp nào phải được ấn định cho thiết bị. 5.3.3.2.2 . Quá điện áp quá độ Cách điện chính và cách điện phụ phải có - yêu cầu điện áp chịu xung ứng với giá trị danh nghĩa của điện áp lưới ( xem 4.3.3.3), các c ấ p quá điện áp liên quan theo Bảng F.1; hoặc - điện áp chịu xung của mạch bên trong của thiết bị đã được quy định theo các giá tr ị quá điện áp quá độ dự kiến xảy ra trong mạch điện (xem 4.3.3.4). Cách điện tăng cường phải có điện áp chịu xung ứng với giá trị điện áp xung danh định nhưng cao hơn một bước trong dãy ưu tiên trong 4.2.3 so với giá trị quy định cho cách điện ch í nh. Theo 4.3.3.4.2, nếu điện áp chịu xung được yêu cầu cho cách điện ch í nh khác với giá trị lấy từ dãy ưu tiên th ì cách điện tăng cư ờ ng phải được xác định kích thước để chịu được 160 % giá trị yêu cầu cho cách điện chính. Kiểm tra bằng cách thử nghiệm, xem 6.1.3.3. 5.3.3.2.3 . Quá điện áp tạm thời Cách điện chính và cách điện phụ phải chịu được quá điện áp tạm thời sau: - quá điện áp tạm thời ngắn hạn U n + 1 200 V với khoảng thời gian đến 5 s; - quá điện áp tạm thời dài hạn U n + 250 V với khoảng thời gian dài hơn 5 s; trong đó U n là điện áp pha - trung tính danh nghĩa của hệ thống cáp điện có trung tính nối đất. Cách điện tăng cường phải chịu đ ược hai lần quá điện áp tạm thời được quy định cho cách điện ch í nh. Kiểm tra b ằ ng cách thử nghiệm, xem 6.1.3. CHÚ THÍCH 1: Các giá trị này lấy từ Điều 442 của IEC 60364-4-44, trong đ ó U n được gọi là U o . CHÚ THÍCH 2: Các giá trị này là các giá t rị hiệu dụng. 5.3.3.2.4 . Điện áp đỉnh lặp lại Điện áp đỉnh lặp lại lớn nhất xuất hiện trên lưới điện hạ áp có thể được tạm thời coi là F 4 x - U n , nghĩa là 1,1 lần giá trị đ ỉ nh tại U n . Khi có điện áp đỉnh lặp lại, điện áp dập phóng điện phải tối thiểu là - F 1 x F 4 x - U n , nghĩa là 1,32 - U n với mỗi cách điện chính và cách điện phụ, và - F 1 x F 3 x F 4 x - U n , nghĩa là 1,65- U n với cách điện tăng cường. CHÚ THÍCH: Trong hệ thống điện có trung tính nối đất, √2U n là giá trị định của điện áp cơ sở pha - trung t í nh (kh ô ng méo) tại điện áp danh ngh ĩ a của lưới điện. Việc áp dụng các hệ số nhân được sử dụng trong điều này được mô tả ở Ph ụ lục D. Để gi ả i t hích cho hệ số F, xem 6.1.3.5. Trong các mạch điện bên trong, phải đánh giá các điện áp đỉnh lặp lại cao nhất thay vì F 4 x √ 2Un và cách điện rắn phải đáp ứng các yêu cầu tương ứng. Kiểm tra bằng cách thử nghiệm, xem 6.1.3.5. 5.3.3.2.5 . Điện áp tần số cao Đối với các điện áp có tần số cao hơn tần số công nghiệp, phải tính đến ảnh hưởng của tần số theo 5.3.2.2.1 và 5.3.2.3.1. T ầ n số trên 1 kHz được coi là các t ầ n số cao trong phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn này. Ban kỹ thuật phải quy định có cần thử nghiệm theo 6.1.3.7. 5.3.3.3 . Khả năng chịu ứng suất gia nhiệt ngắn hạn Cách điện rắn phải không bị suy giảm do các ứ ng suất gia nhiệt ngắn hạn có thể xảy ra trong sử dụng bình thường và khi thích hợp trong sử dụng không bình thường. Ban kỹ thuật phải quy đ ị nh các mức khắc nghiệt. CHÚ THÍCH: Các mức khắc nghiệt tiêu chuẩn được quy định trong IEC 60068. 5.3.3.4 . Kh ả năng chịu ứng suất cơ Cách điện rắn phải không bị suy giảm do rung hoặc xóc dự kiến có thể xuất hiện trong sử dụng. Ban kỹ thuật phải quy định các mức khắc nghiệt. CHÚ THÍCH: Các mức khắc nghiệt tiêu chuẩn được quy định trong IEC 60068. 5.3.3.5 . Khả năng chịu ứng suất gia nhiệt thời gian dài Xuống cấp do nhiệt của cách điện rắn không được có ảnh hưởng có hại lên phối hợp cách điện trong suốt vòng đời dự kiến của thiết bị. Ban kỹ thuật phải quy định có cần thử nghiệm (xem IEC 60085 và TCVN 7919 (IEC 60216)). 5.3.3.6 . Khả năng chịu ảnh hưởng của độ ẩm Phối hợp cách điện phải được duy trì trong các điều kiện ẩ m như quy định cho thiết bị (xem 6.1.3.2). 5 .3.3.7 . Khả năng chịu các ứng suất khác Thiết bị có thể phải chịu các ứng suất khác, như được chỉ ra trong 5.3.2.4, mà có thể ảnh hưởng bất lợi đến cách điện rắn. Ban kỹ thuật phải nêu các ứng suất này và quy định các phương pháp thử nghiệm. 6 .Thử nghiệm và đo 6.1. Thử nghiệm 6.1.1 . Quy định chung Các trình tự thử nghiệm dưới đây áp dụng cho thử nghiệm điển hình, sao cho suy giảm có thể có của mẫu thử nghiệm có thể nằm trong giới hạn cho phép. Giả thiết rằng các mẫu thử không được dự kiến cho các sử dụng tiếp theo. CHÚ THÍCH 1: Nếu yêu cầu hoặc dự kiến tiếp t ụ c sử dụng mẫu thử này th ì ban kỹ thuật cần phải xem xét cụ thể. Trong các trường hợp như vậy, thử nghiệm cao áp bất kỳ phải kết hợp với phép đo phóng điện cục bộ theo 6.1.3.5 và Phụ lục C. Các trình tự thử nghiệm được quy định cho - kiểm tra khe hở không khí (xem 6.1.2), - ki ể m tra cách điện rắn (xem 6.1.3), - thử nghiệm điện môi trong thiết bị hoàn chỉnh (xem 6.1.4) và - các thử nghiệm khác (xem 6.1.5). Các ứ ng suất đ ố i với khe hở không khí và cách điện rắn do quá điện áp quá độ được đánh giá bằng thử nghiệm điện áp xung, trong đó có thể được thay bằng thử nghiệm điện áp xoay chiều hoặc thử nghiệm điện áp một chiều. Khe hở không khí bằng hoặc lớn hơn các giá trị trong trường hợp A của Bảng F.2 có thể được kiểm tra bằng phép đo hoặc bằng thử nghiệm điện áp. Nếu các giá trị này nhỏ hơn các giá trị trong trường hợp A của Bảng F.2, chúng phải được kiểm tra bằng thử nghiệm điện áp. Khả năng cách điện rắn chịu được các ứng suất điện áp phải được kiểm tra bằng thử nghiệm điện áp trong trường hợp bất kỳ. Các ứng suất do quá điện áp quá độ được đánh giá bằng thử nghiệm điện áp xung, mà có thể được thay bằng thử nghiệm điện áp xoay chiều hoặc một chiều. Các ứng suất do ứng suất điện áp xoay chiều trạng thái ổn định ch ỉ có thể được đánh giá bằng thử nghiệm điện áp xoay chiều. Thử nghiệm điện áp một chiều có điện áp thử nghiệm bằng giá trị đỉnh của điện áp xoay chiều không tương đương hoàn toàn với thử nghiệm điện áp xoay chiều do các đặc tr ư ng chịu thử khác nhau của cách điện rắn đối với các loại điện áp này. Tuy nhiên, trong trường hợp ứng suất điện áp một chiều thuần tuý th ì thử nghiệm điện áp một chiều l à thích hợp. CHÚ THÍCH 2: Trong khi có thể thay thử nghiệm điện áp xung cho khe hở không khí bằng thử nghiệm điện á p xoay chiều hoặc bằng thử nghiệm điện áp một chiều, thì về nguyên tắc không thể thay thử nghiệm điện áp xoay chiều cho cách điện rắn bằng thử nghiệm điện áp xung. Lý d o chính của việc này chính là sự lan truyền khác nhau của các điện áp xung so với các điện áp tần số công nghiệp, đặc biệt trong các mạch điện phức tạp, và sự phụ thuộc của các đặc trưng chịu thử của cách điện rắn vào hình dạng và khoảng thời gian chịu ứng suất điện áp. 6.1.2 . Thử nghiệm kiểm tra khe hở không khí 6.1.2.1 . Quy định chung Khi thiết bị điện ph ả i chịu các thử nghiệm điện để kiểm tra khe hở không khí, thử nghiệm phải đáp ứng các yêu cầu điện áp chịu thử quy định trong 5.1. Thử nghiệm thích hợp đ ể kiểm tra khe hở không khí là thử nghiệm điện áp xung, nhưng như nêu trong 5.1.3, thử nghiệm ch ỉ được yêu cầu cho các khe hở không khí nhỏ hơn các giá trị trong trường hợp A của Bảng F.2. Nếu khả năng chịu thử đối với các điện áp trạng thái ổn định, các điện áp đỉnh lặp lại hoặc các quá điện áp tạm thời theo 5.1 có tính quyết định đến việc xác định kích thước của khe hở không khí và nếu các khe hở không khí này nhỏ hơn các gi á trị trong trường hợp A của Bảng F.7a th ì yêu cầu điện áp thử nghiệm xoay chiều theo thử nghiệm của 6.1.2.2.2.2. Khi kiểm tra khe hở không khí trong thiết bị bằng thử nghiệm điện áp xung, cần phải đảm bảo rằng điện áp xung quy định xuất hiện tại khe hở không khí cần thử nghi ệ m. CHÚ THÍCH 1: Thử nghiệm điện của khe hở không khí cũng sẽ đặt ứng suất lên cách điện rắn kết hợp. CHÚ THÍCH 2: Trong một số t rường hợp, các thử nghiệm này cũng phải được áp dụng cho chiều dài đường rò, xem 5.2.2.6. CHÚ THÍCH 3: Đối với thử nghiệm thiết b ị hoàn ch ỉ nh, xem 6.1.4. 6.1.2.2 . Điện áp thử nghiệm 6.1.2.2.1 . Thử nghiệm điện môi điện áp xung 6.1.2.2.1.1 . Quy định chung Mục đích của thử nghiệm này nh ằ m kiểm tra khe hở không khí sẽ chịu được quá điện áp quá độ quy định. Thử nghiệm xung chịu thử được thực hiện với điện áp có dạng sóng 1,2/50 µ s có giá trị quy định trong Bảng F.5. Áp dụng cho các dạng sóng 6.1 và 6.2 của IEC 61180-1. Các dạng s ó ng này được dùng để mô phỏng các qu á điện áp bắt nguồn từ khí quyển và bao gồm c ả các quá điện áp do đóng cắt thiết bị hạ áp. Do sự phân tán của các kết quả thử nghiệm của thử nghiệm điện áp xung bất kỳ, thử nghiệm phải được thực hiện tối thiểu cho ba xung tại mỗi cực tính với khoảng thời gian tối thiểu giữa các xung là 1 s. CHÚ THÍCH 1: Các trở kháng đầu ra của máy phát xung không cao hơn 500 Ω . Khi tiến hành thử nghiệm trên thiết bị c ó các thành ph ầ n ngang qua mạch thử nghiệm, cần quy định trở kháng máy phát xung thực th ấ p hơn nhiều (xem 9.2 trong IEC 61180-2). Trong trường hợp như vậy, hiệu ứng cộng hư ở ng c ó th ể xảy ra, mà có thể tăng giá trị đ ỉ nh điện áp thử nghiệm, phải được tính đến khi xác định các giá trị điện áp thử nghiệm. Ban k ỹ thu ậ t có thể quy định các thử nghiệm điện môi thay thế theo 6.1.2.2.2. CHÚ THÍCH 2: Các giá trị được cho trong Bảng F.5 được rút ra từ t í nh toán trong 6.1.2.2.1.3. Để chính xác thông tin, các giá trị này đ ược đ ưa ra v ớ i mức độ chính xác cao. Đối với ứng dụng thực t ế , ban kỹ thuật có thể chọn cách làm tròn các giá trị. 6.1.2.2.1.2 . Chọn điện áp thử nghiệm xung Nếu yêu cầu thử nghiệm điện cho phối hợp cách điện của thiết bị liên quan đến các khe hở không khí (với khe hở không khí nhỏ hơn giá trị ở trường hợp A như quy định tại Bảng F.2), thiết bị phải được thử nghiệm với điện áp thử nghiệm xung ứng với điện áp xung danh định quy định theo 4.3.3. Áp dụng các điện áp thử nghiệm xung của Bảng F.5. Đối với các điều kiện thử nghiệm, ban kỹ thuật phải quy định các giá trị nhiệt đ ộ và độ ẩm. Ban kỹ thuật phải xem xét có phải thực hiện các thử nghiệm lấy mẫu hoặc các thử nghiệm thường xuyên bổ sung cho các thử nghiệm điển hình. 6.1.2.2.1.3 . Giải thích cho Bảng F.5 Dưới đây đưa ra một số giải th í ch về cách th ể hiện dữ liệu trong Bảng F.5: a) Các hệ số điều chỉnh cho thử nghiệm điện áp xung Theo 1.1, điện áp xung danh định là hợp lệ cho thiết bị được sử dụng ở độ cao so với mực nước biển đến 2 000 m. Ở độ cao 2 000 m, áp suất khí áp bình thường là 80 kPa, trong khi ở độ cao của mực nước biển giá trị này là 101,3 kPa. Do đó, các thiết bị ở vị trí thấp hơn so với 2 000 m được thử nghiệm bảng cách sử dụng các điện áp xung thử nghiệm cao hơn. Bảng F.5 đưa ra giá tr ị điện áp thử nghiệm xung để kiểm tra khe hở không khí tại các độ cao khác nhau so với mực nước biển. Cơ sở tính toán các giá trị mực nước biển và dữ liệu để xác định các giá trị thử nghiệm tại các vị trí thử nghiệm khác như sau: Các hệ số hiệu chỉnh độ cao được đưa ra trong Bảng A.2 được xem là c ó liên quan đến đường cong trên Hình A.1. Quan hệ theo hàm: trong đó: d là khe hở không khí đang xét, tính bằng milimét; k u là hệ số độ cao để điều chỉnh điện áp; k d là hệ số độ cao đ ể điều chỉnh khoảng cách (xem Bảng F.8); m là gradient của đường thẳng có liên quan trong đường cong 1 của Hình A.1 (thang đo loga trên hai trục tọa độ) và c ó giá trị sau: m = 0,9163 đối với 0,001 < d ≤ 0,01 mm m = 0,3305 đối với 0,01 < d ≤ 0,062 5 mm; m = 0,6361 đối với 0,0625 < d ≤ 1 mm; m = 0,8539 đối với 1 <d ≤ 10 mm; m = 0,9243 đối với 10 < d ≤ 100 mm. Áp dụng các hệ số điều chỉnh độ cao cho các kết quả điều chỉnh khoảng cách trong đường cong 1 của Hình A.1, các điện áp sẽ được thay đổi theo bốn bước khác nhau ch ỉ một nấc dịch chuyển khoảng cách. Công thức toán học cho việc tính toán này được thể hiện ở trên. Bảng F.5 đưa ra t í nh toán này. b) Th ả o luận chung về các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền điện của các khe hở không khí Các yếu tố ảnh hư ở ng như sau: - áp suất không khí; - nhiệt độ; - độ ẩm. Với mục đích thử nghiệm, không cần tính đến các yếu tố về nhiệt độ, độ ẩm và biến đ ổ i khí hậu của áp suất không khí với điều kiện là đạt được các điều kiện phòng thí nghiệm chuẩn. Các điều kiện phòng thí nghiệm chuẩn được quy định trong TCVN 7699-1:2007 (IEC 60068-1): - Nhiệt độ: 15 ° C đến 35 °C; - Áp suất không khí: 86 kPa đến 106 kPa tại mực nước biển; - Độ ẩm tương đối: 25 % đến 75 %. 6.1.2.2.2 . Chọn các thử nghiệm điện môi bằng điện áp xung 6.1.2.2.2.1 . Quy định chung Ban kỹ thuật có thể quy định thử nghiệm điện áp xoay chiều hoặc một chiều cho thiết bị cụ thể như một phương pháp thay thế. CHÚ THÍCH: Trong khi các thử nghiệm với các điện áp xoay chiều và một chiều có c ù ng giá t rị đ ỉ nh như điện áp thử nghiệm xung quy định trong Bảng F.5 để ki ể m tra khả năng chịu thử của khe hở không khí, các thử nghiệm này cũng đặt ứng su ấ t cao hơn lên cách điện rắn bởi v ì điện áp được đặt vào trong thời gian d ài hơn. Các t hử nghiệm này c ó thể gây quá tải và đánh h ỏ ng một số cách điện rắn nhất đ ị nh. Do đ ó , ban kỹ thuật cần xem xét việc này khi quy định các thử nghiệm với các điện áp xoay chiều hoặc một chiều như là phương pháp thay thế cho thử nghiệm điện áp xung trong 6.1.2.2.1. 6.1.2.2.2 . 2 . Thử nghiệm điện môi với điện áp xoay chiều Dạng sóng của điện áp thử nghiệm tần số công nghiệp hình sin phải về cơ bản có dạng hình sin. Yêu cầu này được th ỏa m ã n nếu tỷ số giữa giá trị đỉnh và giá trị hiệu dụng là ± 3 %. Giá trị đỉnh phải b ằ ng điện áp thử nghiệm xung của Bảng F.5 và được đặt vào trong ba chu kỳ của điện áp thử nghiệm xoay chiều. 6.1.2.2.2.3 . Thử nghiệm đ iện môi với điện áp một chiều Điện áp thử nghiệm một chiều về cơ bản phải không c ó nhấp nhô. Yêu cầu này được th ỏa mãn nếu tỷ số giữa giá trị đ ỉ nh của điện áp và giá trị trung bình là 1,0 ± 3 %. Giá trị trung bình của điện áp thử nghiệm một chiều phải bằng điện áp thử nghiệm xung của Bảng F.5 và được đặt vào ba lần trong 10 ms ở mỗi cực tính. 6.1.3 . Thử nghiệm kiểm tra cách điện rắn 6.1.3.1 . Lựa chọn thử nghiệm Cách điện rắn có thể chịu được các ứng suất cơ trong quá trình vận hành, lưu kho, vận chuyển hoặc lắp đặt phải được thử nghiệm rung và xóc trước khi thử nghiệm điện môi. Ban kỹ thuật có thể quy định các phương pháp thử nghiệm. CHÚ THÍCH: Các phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn được quy định trong phần liên quan của IEC 60068. Các thử nghiệm phối hợp cách điện là các thử nghiệm điển hình. Chúng có các mục đích sau: a) Thử nghiệm điện áp chịu xung để kiểm tra khả năng cách điện rắn chịu được điện áp xung danh định (xem 5.3.3.2.2). b) Thử nghiệm điện áp xoay chiều để kiểm tra khả năng cách điện rắn chịu được - quá điện áp tạm thời ngắn hạn (xem 5 .3.3.2.3); - điện áp tr ạng thái ổn định cao nhất; - điện áp đ ỉ nh lặp lại (xem 5.3.3.2.4). Nếu giá trị đỉnh của điện áp thử nghiệm xoay chiều bằng hoặc lớn hơn điện áp xung danh định thì thử nghiệm điện áp xung danh định được bao gồm trong thử nghiệm điện áp xoay chiều. Cách điện rắn có đặc trưng chịu thử khác với khe hở không khí nếu thời gian chịu ứng suất t ă ng lên. Nói chung khả n ă ng chịu thử sẽ bị giảm đáng k ể . Do đó, thử nghiệm điện áp xoay chiều mà được quy định để kiểm tra khả năng chịu thử của cách điện rắn, không cho phép thay thế bằng thử nghiệm điện áp xung. c) Thử nghiệm phóng điện cục bộ nhằm kiểm tra không có phóng điện cục bộ d uy trì trong cách điện rắn: - ở điện áp trạng thái ổn định cao nhất; - ở quá điện áp tạm thời thời gian dài (xem 5 .3.3.2.3); - ở điện áp đ ỉ nh lặp lại (xem 5.3.3.2.4). d) Thử nghiệm điện áp tần số cao nhằm kiểm tra không có h ỏ ng do gia nhiệt điện môi theo 5 .3.3.2.5. Ban kỹ thuật phải quy định loại thử nghiệm điển hình nào được yêu cầu cho các ứng suất tương ứng xảy ra trong thiết bị. Các thử nghiệm phóng điện cục bộ cho cách điện rắn phải được quy định nếu giá trị đỉnh của điện áp liệt kê ở c) vượt quá 700 V và nếu cường độ trường điện trung bình cao hơn 1 kV/mm. Cường độ trư ờ ng điện trung bình là điện áp đỉnh chia cho khoảng cách giữa hai phần có điện thế khác nhau. Các thử nghiệm trên đây cũng có thể phù hợp với các thử nghiệm mẫu hoặc t hường xuyên. Tuy nhiên, trách nhiệm của ban kỹ thuật là quy định loại thử nghiệm phải được thực hiện là các thử nghiệm mẫu và thử nghiệm thường xuyên nhằm đảm bảo chất lượng của cách điện trong quá trình chế tạo. Khi thích hợp, các thử nghiệm và ổn định phải được quy định với các tham số thử nghiệm đầy đủ để phát hiện các sự c ố nào không gây h ỏ ng cách điện. Khi thực hiện các thử nghiệm trên thiết bị hoàn chỉnh, áp dụng trình tự ở 6.1.4. 6.1.3.2 . Ổn định Nếu không có quy định khác, thử nghiệm phải được thực hiện với mẫu thử chưa qua sử dụng. Việc ổn định mẫu thử bằng cách xử lý nhiệt và xử lý ẩm nhằm - đại diện cho các điều kiện làm việc bình thường nặng nề nhất, - bộc lộ các điểm yếu có thể có mà không xuất hiện trong điều kiện chưa qua sử dụng. Ban kỹ thuật phải quy định phương pháp ổn định thích hợp từ các phương pháp khuyến cáo sau đây: a) nóng khô ( I EC 60068-2-2), để đạt được điều kiện ổn định mà có thể không tồn tại ngay sau chế tạo; b) chu kỳ nóng khô (IEC 60068-2-2), để hình thành các khoảng rỗng có thể xuất hiện trong quá trình lưu kho, vận chuyển và sử dụng bình thư ờ ng; c) sốc nhiệt ( TCVN 7699-2-14 (IEC 60068-2-14)), để hình thành sự tách lớp trong hệ thống cách điện có thể xuất hiện trong quá trình lưu kho, vận chuyển và sử dụng bình thường; d) nhiệt ẩ m (TCVN 7699-2-78 (IEC 60068-2-78 ) ), nhằm đánh giá ảnh hưởng của hấp thụ nước lên các tính chất điện của cách điện rắn. Đối với các thử nghiệm điện áp xung, điện áp tần số điện xoay chiều và điện áp tần số cao, các phương pháp ổn định quan trọng nhất là các phương pháp trong a) và d). Đối với thử nghiệm phóng điện cục bộ, các phương pháp ổn định b) và c) là phù hợp, Nếu có yêu cầu ổn định cách điện rắn, phải thực hiện trước t hử nghiệm điển hình. Các giá trị nhiệt độ, độ ẩ m và thời gian phải được chọn từ Bảng F.6. Các bộ phận như các bộ phận mang điện, cụm l ắ p ráp, phần cách điện và vật liệu cách điện sẽ là thích hợp phải chịu ổn định trước các thử nghiệm điện. Khi các bộ phận này đã tr ả i qua thử nghiệm đi ể n hình theo đ iều n à y th ì không cần ổn định nữa. 6.1.3.3 . Thử nghiệm điện áp xung 6.1.3.3.1 . Phương pháp thử nghiệm Các phương pháp thử nghiệm điện áp xung của 6.1.2.2.1 cũng áp dụng cho cách điện rắn, tuy nhiên không áp dụng các hệ số điều chỉnh độ cao so với mực nước bi ể n như nêu trong Bảng F.5. Các thử nghiệm phải được thực hiện trong năm xung cho mỗi cực tính trong khoảng thời gian tối thiểu 1 s giữa các xung. Dạng sóng mỗi xung phải được ghi lại (xem 6.1.3.3.2). 6.1.3.3.2 . Tiêu chí chấp nhận Trong quá trình thử nghiệm, không được xảy ra phóng điện đâm xuyên hoặc phóng điện đánh thủng cục bộ cách điện rắn, mà ch ỉ cho phép phóng điện cục bộ. Phóng điện đánh thủng cục bộ sẽ th ể hiện bằng các bước do dạng sóng xuất hiện sớm hơn ở các xung kế tiếp. Phóng điện đánh thủng tại xung đầu tiên có thể cho thấy h ỏ ng hoàn toàn hệ th ống cách điện hoặc trong thiết bị có các thiết bị giới hạn quá điện áp tác động. CHÚ THÍCH 1: Nếu có cơ cấu gi ớ i hạn quá điện áp trong thiết bị, cần lưu ý kiểm tra dạng sóng để đảm bảo rằng hoạt động của chúng không tham gia vào việc chỉ th ị hỏng cách điện. Méo điện áp xung mà không làm thay đổi giữa cáo xung có t hể do hoạt động của thiết bị giới hạn quá điện áp này và không cho th ấ y phóng điện đánh thủng (cục bộ) cách điện rắn. CHÚ THÍCH 2: Phóng điện cục bộ trong các khoảng rỗng có thể tạo ra các rãnh cục bộ trong các khoảng thời gian cực ngắn m à c ó th ể lặp lại trong tiến t r ì nh xuất hiện một xung. 6.1.3.4 . Thử nghiệm điện áp tần số công nghiệp xoay chiều 6.1.3.4.1 . Phương pháp thử nghiệm Dạng sóng của điện áp thử nghiệm tần số công nghiệp hình sin về cơ bản phải có dạng hình sin . Yêu cầu này được thỏa mãn khi tỷ số giữa giá trị đỉnh và giá trị hiệu dụng là ± 3 %. Giá trị đỉnh phải bằng giá trị cao nhất của các điện áp được đề cập trong 6.1.3.1 b). Đối với cách điện chính và cách điện phụ, điện áp thử nghiệm có giá trị giống với các điện áp được đề cập trong 6.1.3.1 b). Đối với cách điện tăng cường, điện áp thử nghiệm bằng hai lần giá trị đã sử dụng cho cách điện chính. Điện áp thử nghiệm xoay chiều phải được tăng đều từ 0 V đến giá trị quy định trong 5.3.3.2 trong thời gian không quá 5 s v à giữ tại giá trị đó tối thiểu trong 60 s. Trong trường hợp quá điện áp tạm thời ngắn hạn dẫn đến các yêu cầu nghiêm ngặt nhất đối với biên độ của điện áp thử nghiệm, việc giảm thời gian thử nghiệm xuống giá trị tối thiểu 5 s có thể được ban kỹ thuật xem xét. CHÚ THÍCH 1: Đối với các lo ạ i cách điện cụ thể, có thể cần khoảng thời gian thử nghiệm dài h ạ n để phát hiện điểm yếu trong cách điện rắn. CHÚ THÍCH 2: Trong trường hợp thử nghiệm đối với các ứng suất cao, trạng thái ổn định, gồm cả điện áp đỉnh lặp lại mức cao, ban kỹ t huật phải xét t ớ i việc đưa ra một biên an toàn cho điện áp thử nghiệm. Trong một số trường hợp, điện áp thử nghiệm xoay chiều cần được thay bằng điện áp thử nghiệm một chiều có giá trị bằng giá trị đ ỉ nh của điện áp xoay chiều, tuy nhiên thử nghiệm này sẽ ít nghiêm ngặt hơn so với thử nghiệm điện áp xoay chiều, Ban kỹ thuật phải xem xét đến trường hợp này (xem 6.1.3.6). Thiết bị thử nghiệm được quy định trong IEC 61180-2. Khuyến cáo rằng dòng điện ngắn mạch đ ầu ra của máy phát không được nhỏ hơn 200 mA. CHÚ THÍCH 3: Đối với các điện áp thử nghiệm vượt qu á 3 kV, công suất danh định của thiết bị thử nghiệm bằng hoặc lớn hơn 600 VA là thích hợp. Dòng điện tác động của máy phát phải được điều chỉnh theo d òng điện tác động 100 mA hoặc đối với điện áp thử nghiệm lớn hơn 6 kV đến giá trị cao nhấ t có thể. CHÚ THÍCH 4: Đối với thử nghiệm thường xuyên, d òng điện tác động có thể được điều chỉnh đến các mức thấp h ơ n nhưng không nhỏ hơn 3,5 mA. 6.1.3.4.2 . T i êu chí chấp nhận Không được xảy ra phóng điện đánh thủng cách điện rắn. 6.1.3.5 . Thử nghiệm phóng điện cục bộ 6.1.3.5.1 . Quy định chung Dạng sóng của điện áp thử nghiệm tần số công nghiệp hình sin về cơ bản phải có dạng hình sin. Yêu cầu này được thỏa mãn khi tỷ số giữa giá trị đỉnh và giá trị hiệu dụng bằng ± 3 %. Giá trị đ ỉ nh U t (xem Hình 3) phải bằng với mức điện áp cao nhất được đề cập trong 6.1.3.1 c) có tính đến các hệ số nhân F 1 , F 3 và F 4 ngay khi có thể. Các phương pháp thử nghiệm phóng điện cục bộ được mô tả trong Phụ l ụ c C. Khi thực hiện thử nghiệm, áp dụng các hệ số nhân dưới đây. Các ví dụ được đưa ra đối với điện áp đỉnh lặp lại U rp , các hệ số áp dụng tương tự cho điện áp trạng thái ổn định cao nhất và cho quá điện áp tạm thời thời gian dài F 1 Hệ số an toàn cơ bản cho thử nghiệm PD và xác định kích thước cho cách điện chính và cách điện phụ. Điện áp dập tắt PD có th ể bị ảnh hưởng bởi các điều kiện môi trường, như nhiệt độ. Các ảnh hưởng này được tính đến bởi hệ số an toàn cơ bản F 1 bằng 1,2. Do đó điện áp dập tắt PD đối với cách điện chính hoặc cách điện phụ tối thiểu là 1,2 U r p . F 2 Hệ số trễ PD Hiện tượng trễ xảy ra giữa điện áp khởi phát PD là U i và điện áp dập tắt PD là U e . Kinh nghiệm thực tiễn cho thấy F 2 thường không lớn 1,25. Do đó, đối với cách điện chính và cách điện phụ, giá trị ban đầu của điện áp thử nghiệm l à F 1 x F 2 x U rp nghĩa là 1,2 x 1,25 U r p = 1,5 U r p . CHÚ THÍCH: Điều này tính đến hiện tượng phóng điện cục bộ PD có thể được khởi phát do các quá điện áp quá độ vượt quá U i và c ó thể được duy trì, ví dụ do các giá trị điện áp định lặp lại vượt quá U e . Tình huống này đòi h ỏ i sự kết hợp của xung và điện áp xoay chiều cho thử nghiệm, mà điều này là không thực tế. V ì vậy, thử nghiệm xoay chiều được thực hiện với điện áp tăng ngay từ đầu. F 3 Hệ số an toàn bổ sung cho thử nghiệm PD và xác định kích thước cách điện t ă ng cường. Đối với cách điện tăng cường, cần đánh giá rủi ro nghiêm ngặt hơn. Do đó, yêu cầu một hệ số an toàn bổ sung F 3 = 1,25. Giá trị ban đầu của điện áp thử nghiệm là F 1 x F 2 x F 3 x U rp , tức là 1,2 x 1,25 x 1,25 U r p = 1,875 U rp F 4 Hệ số liên quan đến sai lệch so với điện áp danh nghĩa U n của lưới điện hạ áp. Đối với các mạch điện được nối với các lưới điện hạ áp, hệ số này có tính đến độ lệch tối đa của điện áp lưới so với giá trị danh nghĩa của nó. Do đó, điện áp đỉnh tại điện áp danh nghĩa U n phải đư ợ c nhân với F 4 = 1,1. 6.1.3.5.2 . Kiểm tra xác nhận Thử nghiệm nhằm kiểm tra việc phóng điện cục bộ không được duy tr ì tại giá trị cao nhất trong các giá trị sau: - giá trị đ ỉ nh của điện áp trạng thái ổn định lớn nhất; - giá trị đỉnh của quá điện áp tạm thời thời gian dài (xem 5.3.3.2.3); - điện áp đỉnh lặp lại (xem 5 .3.3.2.4). CHÚ THÍCH: Ngoài ra, đối với các trường hợp mà tại đó cần xem xét các giá trị thực tế của điện áp kh ở i phát và điện áp dập tắt PD, quy trình đo được mô tả ở Điều D.1 Khi thử nghiệm, thử nghiệm PD thường được áp dụng cho các thành phần, bộ phận nh ỏ và thiết bị nhỏ. Khi thử nghiệm thiết bị phức tạp, phải chú ý để cho phép suy giảm quá mức các tín hiệu PD khi được đo tại các đầu nối thiết bị. Điện áp dập phóng điện tối thiểu yêu cầu phái cao hơn, bởi hệ số F 1 , so với giá trị cao nhất của điện áp được liệt k ê ở tr ê n. Theo loại mẫu thử nghiệm, ban kỹ thuật phải quy định - mạch thử nghiệm (Điều C.1), - thiết bị đo (Điều C.3 và Điều D.2), - tần số đo (C.3.1 và D.3.3), - quy trình thử nghiệm (6.1.3.5.3). 6.1.3.5.3 . Quy trình thử nghiệm Giá trị điện áp thử nghiệm U t bảng 1,2 lần điện áp d ập tắt phóng điện cục bộ y ê u cầu U e . Theo độ tr ễ phóng điện cục bộ (xem 6.1.3.5.1), phải áp dụng giá trị ban đầu bằng 1,25 lần điện áp thử nghiệm. Điện áp phải được tăng đều từ 0 V đến điện áp thử nghiệm ban đầu F 2 x U t , tức là F 1 x F 2 = 1,2 x 1,25 = 1,5 lần giá trị cao nhất của điện áp được liệt k ê trong 6.1.3.5.2. Sau đó, giá trị này được giữ ổn định trong thời gian quy định ti không quá 5 s. Nếu không xảy ra phóng điện cục bộ, điện áp thử nghiệm được giảm về không sau thời gian t 1 . Nếu xảy ra phóng điện cục bộ, điện áp được giảm về điện áp thử nghiệm U t , và được giữ không đổi trong thời gian quy định t 2 cho đến khi đo được độ lớn phóng điện cục bộ. Hình 3 - Điện áp thử nghiệm 6.1.3.5.4 . Tiêu chí chấp nhận 6.1.3.5.4.1 . Độ lớn phóng điện quy định Vì mục tiêu là không có phóng điện cục bộ liên tục trong các điều kiện làm việc bình thường, phải quy định giá trị thực tế th ấ p nhất (xem Điều D.3). CHÚ THÍCH 1: Trừ khi phóng điện gây ra do hiện tượng phóng điện vầng quang trong không khí ( v í dụ trong các máy biến áp không đúc), các giá trị vư ợt quá 10 pC là không phù hợp. CHÚ THÍCH 2: Các giá trị nhỏ c ỡ 2 pC là c ó thể xảy ra với thiết bị sẵn có hiện nay. Mức tạp không đ ược loại kh ỏ i giá trị đọc của máy đo phóng điện cục bộ. 6.1.3.5.4.2 . Kết quả thử nghiệm Cách điện rắn phù hợp nếu - không xảy ra đánh thủng cách điện, và - trong quá trình đặt điện áp thử nghiệm, không xảy ra phóng điện cục bộ, hoặc sau thời gian t 2 độ lớn phóng điện không cao hơn giá trị quy định. 6.1.3.6 . Thử nghiệm điện áp một chiều Thử nghiệm điện áp một chiều với điện áp thử nghiệm bằng giá trị đỉnh của điện áp xoay chiều không hoàn toàn tương đương với thử nghiệm điện áp xoay chiều do các đặc trưng chịu thử khác nhau của cách điện rắn đối với các loại điện áp này. Tuy nhiên trong trường hợp một ứng suất điện áp một chiều thuần túy thì thử nghiệm điện áp một chiều là thích hợp. Điện áp thử nghiệm một chiều về cơ bản phải không có nhấp nhô. Yêu cầu này được thỏa mãn khi t ỷ số giữa các giá trị đỉnh của điện áp và giá trị trung bình bằng 1,0 ± 3 %. Giá trị trung bình của điện áp thử nghiệm một chiều phải bằng với giá trị đỉnh của điện áp thử nghiệm xoay chiều trong 6.1.3.1 b). Đối với cách điện chính và cách điện phụ, điện áp thử nghiệm có cùng giá trị với giá trị điện áp trong 6.1.3.1 b). Đối với cách điện tăng cường, điện áp thử nghiệm bằng hai l ần giá trị được sử dụng cho cách điện chính. Điện áp thử nghiệm một chiều phải tăng đều từ 0 V đến giá trị quy định trong 5.3.3.2 trong thời gian không quá 5 s và duy trì tại giá trị đó trong tối thiểu 60 s. CHÚ THÍCH 1: Trong các trường hợp cụ thể, d òng nạp do điện dung có thể sẽ quá cao và có thể cần thời gian lăng dài h ạ n. Thiết bị thử nghiệm được quy định trong IEC 61180-2. Khuyến cáo rằng dòng điện ngắn mạch đầu ra của máy phát không được nhỏ hơn 200 mA. CHÚ THÍCH 2: Đối với các điện áp thử nghiệm vư ợt quá 3 kV, công suất danh định của thiết bị thử nghiệm bằng hoặc lớn hơn 600 VA là thích hợp. Dòng điện tác động của máy phát phải được điều chỉnh đến giá t rị dòng điện tác động 100 mA hoặc đối với các điện áp thử nghiệm trên 6 kV, đến giá trị cao nhất có thể. CHÚ THÍCH 3: Đối với thử nghiệm thường xuyên, d òng điện tác động có th ể được điều chỉnh xuống m ứ c thấp hơn nhưng không nhỏ hơn 10 mA. 6.1.3.7 . Thử nghi ệ m điện áp tần số cao Đối với các điện áp tần số cao theo 5.3.3.2. 5 , các thử nghiệm điện áp xoay chiều b ổ sung hoặc thay thế theo 6.1.3.4 hoặc các thử nghiệm phóng điện cục bộ theo 6.1.3.5 có thể là c ầ n thiết. CHÚ THÍCH: Thông tin về các đặc trưng ch ị u thử của cách điện ở tần số cao và cá c phương pháp thử nghiệm được cho trong TCVN 10884-4 ( I EC 60664-4). 6.1.4 . Thực hiện thử nghiệm điện môi trên thiết bị hoàn chỉnh 6.1.4.1 . Quy định chung Khi thực hiện các thử nghiệm điện áp xung trên thiết bị hoàn chỉnh, phải tính đến suy giảm hoặc khuếch đại điện áp thử nghiệm, cần phải đảm bảo rằng các giá trị yêu cầu của điện áp thử nghiệm được đặt vào các đầu nối của thiết bị thử nghiệm. Thiết bị b ả o vệ chống đột biến (SPD) phải được ngắt ra trước khi thử nghiệm điện môi. CHÚ THÍCH: Nếu các tụ điện có điện dung cao mắc song song với các bộ phận mà giữa chúng cần đặt điện áp thử nghiệm, có thể khó hoặc thậm chí không thể thực hiện thử nghiệm điện áp xoay chiều do dòng điện nạp vượt quá khả năng mang dòng của thiết bị thử nghiệm điện áp cao (200 mA). Trong trường hợp không t hể thực hiện được, các tụ điện song song này cần được ngắt trước khi thử nghiệm. Nếu điều này cũng không thể thực hiện th ì cần xét đến thử nghiệm một chiều. 6.1.4.2 . Các bộ phận cần thử nghiệm Điện áp thử nghiệm phải được đặt giữa các bộ phận của thiết bị được cách ly về điện với nhau. Ví dụ các bộ phận như vậy bao gồm: - bộ phận mang điện, - mạch điện tách rời, - mạch điện nối đất, - bề mặt tiếp cận được. C á c bộ phận không dẫn điện của bề mặt tiếp cận được phải được phủ lá kim loại m ỏ ng. CHÚ THÍCH: Nếu không th ể phủ hoàn toàn các vỏ máy rộng bằng lá kim loại mòng thì phủ một phần là đủ nếu đư ợ c đặt lên các bộ phận cung cấp bảo vệ chống điện giật. 6.1.4.3 . Chuẩn bị các mạch điện cho thiết bị Đ ể thử nghiệm, mỗi mạch điện của thiết bị phải được chuẩn bị như sau: - các đầu nối bên ngoài mạch điện, nếu có, phải được nối với nha u ; - cơ c ấ u đóng cắt và cơ cấu điều khiển trong thiết bị phải được đặt ở vị trí đ óng hoặc được nối tắt; - đầu nối của các thành phần chặn điện áp (như các điốt ch ỉ nh lưu) phải được nối với nhau; - các thành phần như các bộ lọc RFI phải được tham gia trong thử nghiệm xung nhưng có thể cần ngắt chúng t rong các thử nghiệm xoay chiều. CHÚ THÍCH 1: Các thành phần nhạy điện áp trong mạch điện bất k ỳ của thi ế t bị mà không bắc cầu qua cách điện chính hoặc cách điện tăng cường th ì có thể được nối tắ t bằng cách ngắn mạch các đầu nối. CHÚ THÍCH 2: Các bảng mạch in dạng cắm đ ã qua thử nghiệm và các môđun đã qua thử nghiệm với các bộ nối nhiều điểm có thể được lấy ra, ngắt điện hoặc thay bằng các mẫu mô h ì nh để đảm bảo rằng điện áp thử nghiệm được truyền bên trong thiết bị trong phạm vi cần thiết cho các thử nghiệm cách điện. 6.1.4.4 . Các giá trị điện áp thử nghiệm Các mạch điện được nối với lưới điện hạ áp được thử nghiệm theo 6.1.2 và 6.1.3. Điện áp thử nghiệm giữa hai mạch điện của thiết bị phải có giá trị ứng với điện áp cao nhất có thể xảy ra trong thực tế giữa các mạch điện này. 6.1.4.5 . Tiêu chí thử nghiệm Trong khi thử nghiệm, không được có phóng điện đánh thủng (đánh lửa điện, phóng điện bề mặt hoặc phóng điện đâm xuyên). Phóng điện cục bộ tr ong khe hở không khí mà không dẫn đến phóng điện đánh thủng thì được b ỏ qua, trừ khi ban kỹ thuật có quy định khác. CHÚ THÍCH: Nên sử dụng dao động kế để quan sát điện áp xung nhằm phát hiện phóng điện đánh thủng. 6.1.5 . Các thử nghiệm khác 6.1.5.1 . Thử nghiệm cho các mục đích không phải ph ối h ợ p cách điện Ban kỹ thuật quy định các thử nghiệm điện cho các mục đích không phải nhằm kiểm tra phối hợp cách điện sẽ không quy định điện áp thử nghiệm cao hơn các giá trị yêu cầu cho phối hợp cách điện. 6.1.5.2 . Thử nghiệm lấy mẫu và thử nghiệm định kỳ Các thử nghiệm lấy mẫu và thử nghiệm định kỳ nhằm đảm bảo chất lượng chế tạo. Trách nhiệm của ban kỹ thuật có liên quan, và đặc biệt là của các nhà chế tạo, là xác định các thử nghiệm này. Các thử nghiệm phải được tiến hành với các dạng sóng và cấp điện áp sao cho các sự cố được phát hiện mà không gây thiệt hại cho thiết bị (cách điện rắn hoặc các thành phần). Ban kỹ thuật quy định các thử nghiệm lấy mẫu và thử nghiệm định kỳ không được quy định các điện áp thử nghiệm cao hơn các giá trị này yêu cầu cho thử nghiệm điển hình, trong mọi trường hợp. 6.1.6 . Độ chính xác phép đo của các tham số thử nghiệm T ấ t c ả các tham số thử nghiệm quan trọng phải được đo với độ chính xác cao để cung cấp kết quả thử nghiệm được xác định tốt và có thể so sánh. Với mục đích hài hòa, độ chính xác của phép đo của các thiết bị đo được sử dụng cho các tham số thử nghiệm được cho trong tiêu chuẩn này như sau: a) điện áp thử nghiệm (xoay chiều/một chiều): ± 3 % điện áp thử nghiệm (xung): ± 5 % b) dòng điện: ± 1,5% c) tần số: ± 0,2 % d) nhiệt độ: - dưới 100 °C ± 2 °C - từ 100 ° C đến 500 ° C ± 3% e) độ ẩm tương đối: ± 3 % r.h CHÚ THÍCH: Độ chính xác cho trước l ấ y theo độ ch í nh xác của các thiết bị đo độ ẩ m. Giá trị này không bao gồm sự đồng nhất về độ ẩm trong tủ thử và/hoặc ảnh hưởng của mẫu thử lên sự đồng nhất này. Độ ẩm trong tủ thử ch ỉ được đo tại một v ị trí, trước khi thử nghiệm m ẫ u thử. f) độ lớn phóng điện cục bộ: ± 10 % hoặc ± 1 pC (áp dụng giá trị nào lớ n hơn); g) thời gian (điện áp xung): ± 20 %; thời gian (thời gian thử nghiệm): ± 1 %; 6.2. Phép đo chiều dài đường rò và khe hở không khí Kích thước X, được quy định trong các ví dụ dưới đây, có giá trị tối thiểu phụ thuộc vào độ nhiễm bẩn, như sau: Độ nhiễm bẩn Giá trị tối thiểu của X 1 0,25 mm 2 1,0 mm 3 1,5 mm Nếu khe hở không khí liên quan nhỏ hơn 3 mm, kích thước tối thiểu X có thể được giảm xuống bằng một phần ba khe hở không khí này. Các phương pháp đo chiều dài đường rò và khe hở không khí được ch ỉ rõ trong các ví dụ từ 1 đến 11. Các trường hợp này không phân biệt giữa các khe và rãnh hoặc giữa các loại vật liệu cách điện. Các gi ả thiết sau đây được th ừ a nhận: - chỗ thụt vào bất kỳ được coi là được bắc cầu b ằ ng một liên kết cách điện có chiều dài bằng chiều rộng quy định X và được đặt ở vị trí bất lợi nhất (xem ví dụ 3); - trong trường hợp khoảng cách ngang qua rãnh bằng hoặc lớn hơn chiều rộng quy định X, chiều dài đường rò được đo dọc theo đường viền của r ã nh (xem ví dụ 2); - chiều dài đường rò và khe hở không khí đo được giữa các bộ phận mà có thể gi ả định các vị trí khác nhau, được đo khi các bộ phận này ở vị trí bất lợi nhất của chúng. V í dụ 1 Điều kiện: Đường dẫn h ướ ng cần xét gồm một rãnh có các mặt song song hoặc hẹp dần , với độ sâu b ấ t kỳ và có chiều rộng nhỏ h ơ n X mm. Quy tắc: chi ề u dài đường rò và khe hở không khí được đo trực tiếp ngang qua rãnh như hình vẽ Ví dụ 2 Điều kiện: Đ ường d ẫ n hướng cần xét gồm một rãnh c ó các mặt song song với độ sâu bất kỳ và có chiều rộng bằng hoặc lớn h ơ n X mm. Quy t ắ c: Khe hở không khí là khoảng cách theo đường thẳng. Đường rò theo đường viền của r ã nh. Ví dụ 3 Điều kiện: Đường dẫn hướng cần xét gồm một r ã nh hình chữ V c ó chiều rộng lớn hơn X mm. Quy tắc: Khe hở không khí là kho ả ng cách theo đường thẳng. Đường rồ theo đường viền của rãnh nhưng nối tắt ở đ á y r ã nh bằng cầu n ối X mm. Điều kiện: Đường dẫn hướng cần xét có gân. Quy tắc: Khe hở không khí là đường thẳng ngắn nhất đi qua đình của gân. Đường r ò men theo đường viền của gân. V í dụ 5 Điều kiện: Đường dẫn hướng cần xét là phần mối ghép không gắn k í n có r ã nh ở hai bên, chiều rộng mỗi rãnh nhỏ hơn X mm. Quy tắc: Khe hở không khí và chiều dài đường rò là khoảng cách theo dường ngắm như thể hiện tr ê n hình. V í dụ 6 Điều kiện: Đường dẫn hướng cần x é t là phần mối ghép không gắn kín, có rãnh ở hai bên, chiều rộng mỗi rãnh bằng hoặc lớn hơn X mm. Quy tắc: Khe hở không khí là khoảng cách theo đường thẳng. Chiều dài đường rò men theo đ ường viền của rãnh. Ví dụ 7 Điều kiện: Đường dẫn hướng cần xét là phần mối nối không gắn k í n, một bên có đường rãnh chiều rộng nhỏ hơn X mm, bên kia có đ ường rãnh b ằ ng hoặc lớn hơn X mm. Quy tắc: Chiều dài đường rò và khe hở không khí như th ể hiện trên hình. V í dụ 8 Điều kiện: Chiều dài đường rò qua mối ghép không gắn kín nhỏ hơn chiều dài đường rò qua bên trên tấm chắn. Quy tắc: Khe hở không kh í là đường ngắn nhất qua đ ỉ nh của t ấ m chắn. Ví dụ 9 Phải t í nh đến khoảng cách giữa mũ vít và mặt bên của hốc đ ủ rộng. V í dụ 10 Phải tính đến khoảng cách giữa mũ vít và mặt bên của hốc quá hẹp. Đo chiều dài đường rà từ vít tới mặt bên khi khoảng cách này bằng X mm. Ví dụ 11 C bộ phận dẫn điện nhô lên Khe hở không khí là khoảng cách = d + D Chiều dài đường rò = d + D PHỤ LỤC A (tham khảo) Cơ sở dữ liệu về các đặc trưng chịu thử của khe hở không khí Bảng A.1 - Điện áp chịu thử tính bằng kilovon đối với độ cao 2 000 m so với mực nước biển Khe hở không khí Trường hợp A Trường không đồng nhất Trư ờn g hợp B Trường đồng nhất Xoay chiều ( 50/60 Hz) Xung (1,2/50) Xoay chiều (50/60 Hz) Xoay chiều ( 50/60 Hz) và xung (1,2/50) mm U hiệu dụng Û Û U hiệu dụng Û 0,001 0,028 0,040 0,040 0,028 0,04 0,002 0,053 0,075 0,075 0,053 0,07 0,003 0 , 078 0,110 0,110 0,078 0,11 0,004 0,102 0,145 0,145 0,102 0,14 0,005 0,124 0,175 0,175 0,124 0,17 0,006 25 0,152 0,215 0,215 0,152 0,21 0,008 0,191 0,270 0,270 0,191 0,27 0,010 0,23 0,33+ 0,33+ 0,23 0,33+ 0,012 0 , 25 0,35 0,35 0,25 0,35 0,015 0,26 0,37 0,37 0,26 0,37 0,020 0,28 0,40 0,40 0,28 0,40 0,025 0,31 0,44 0,44 0,31 0,44 0 , 030 0,33 0,47 0,47 0,33 0,47 0,040 0,37 0,52 0,52 0,37 0,52 0,050 0,40 0,56 0,56 0,40 0,56 0,062 5 0,42 0,60+ 0,60+ 0,42 0,60+ 0,080 0,46 0 , 65 0,70 0,50 0,70 0,10 0,50 0,70 0,81 0,57 0,81 0,12 0,52 0,74 0 , 91 0,64 0,91 0,15 0,57 0,80 1,04+ 0,74 1,04 0,20 0,62 0,88 1 , 15 0,89 1,26 0,25 0,67 0,95 1,23 1,03 1,45 0,30 0,71 1,01 1,31 1,15 1,62 0,40 0,78 1,11 1,44 1,38 1,95 0,50 0,84 1,19 1,55 1,59 2,25 0,60 0,90 1,27 1,65 1,79 2,53 0,80 0,98 1,39 1,81 2,15 3 , 04 1 , 0 1,06 1,50+ 1,95 2,47 3,50 1 , 2 1,20 1,70 2,20 2,89 4,09 1 , 5 1,39 1,97 2,56 3,50 4,95 2,0 1,68 2,38 3,09 4,48 6,32 2,5 1 , 96 2,77 3,60 5,41 7,65 3 , 0 2,21 3,13 4,07 6,32 8,94 4,0 2,68 3,79 4,93 8 , 06 11 , 4 5,0 3 , 11 4,40 5 , 72 9 , 76 13 , 8 6,0 3,51 4,97 6,46 11,5 16,2 8 , 0 4,26 6,03 7 , 84 14 , 6 20 , 7 10,0 4,95 7 , 00+ 9 , 10 17 , 7 25,0+ 12,0 5,78 8 , 18 10,6 20,9 29,6 15,0 7,00 9,90 12,9 25,7 36,4 20,0 8,98 12,7 16,4 33,5 47,4 25,0 10,8 15,3 19 , 9 41,2 58,3 30,0 12,7 17,9 23,3 48,8 69,0 40,0 16,2 22,9 29,8 63 , 6 90 , 0 50 , 0 19,6 27,7 36 , 0 78,5 111,0 60,0 22,8 32,3 42,0 92,6 131 , 0 80,0 29,2 41 , 3 53 , 7 120 , 9 171 , 0 100,0 35,4 50,0+ 65 , 0 148 , 5 210,0+ CHÚ THÍCH: Các thông t in đối với các khe hở kh ô ng khí từ 0,001 mm đến 0,008 mm, được lấy từ tài liệu “ Các thí nghiệm đánh thủng điện trong không khí đối với các khe có kích c ỡ micromet dưới các áp suất khác nhau ” theo P. Hartherz, K. en Vahia, L. Müller, R. P f endtner và W. Pfeiffer và phát hành trong Hội thảo quốc tế lần thứ 9 về Điện môi khí, Ellicot City, Maryland, USA 2001, PP333-338. Chi tiết hơn có thể được t ì m thấy trong luận án của P. Hartherz “ Anwendung der Teilentladungsmeßtechnik zur F ehleranalysein festen Isolierungen unter perio d ischer Impulsspannungsbelaslung ” . Dissertation TU Darmstadt; Shaker Veriag, 2002. Đ ể đơn giản hóa, các giá trị đo được thống kê theo Bảng A.1 ở trên được thay bằng các đường thẳng giữa các giá trị được đánh dấu “ + ” trong sơ đồ logarit kép có t í nh đến các hệ số hiệu ch ỉ nh độ cao từ 0 m đến 2 000 m. Các giá trị trung gian được lấy từ sơ đồ (xem Hình A.1) để chúng bao gồm c ả các giá trị đo được c ó biên an toàn nhỏ. Các giá trị điện áp hiệu dụng U r .m.s , tính được bằng cách chia giá trị Û cho . Bảng A.2 - Các h ệ số hiệu chỉnh độ cao Độ cao so với mực nước bi ể n Áp suất khí quyển bình th ườ ng H ệ số nhân của khe hở không khí m kPa 2 000 80,0 1,00 3 000 70 , 0 1,14 4 000 62,0 1,29 5 000 54 , 0 1,48 6 000 47,0 1,70 7 000 41 , 0 1,95 8 000 35 , 5 2,25 9 000 30,5 2,62 10 000 26,5 3,02 15 000 12,0 6,67 20 000 5 , 5 14,5 CHÚ D Ẫ N: 1 trường hợp B; Û 1,2/50 và Û 50/60 Hz 2 trường hợp A; Û 1,2/50 3 trường hợp A; Û 50/60 Hz Hình A.1 - Điện áp chịu thử ở độ cao 2 000 m so với mực nư ớ c bi ể n CHÚ D Ẫ N: 1 Û 1,2/50 theo ETZ-B, 1976 trang 300-302 [3] 2 Các giới hạn thấp đối với Û 1,2/50 3 Û 50 Hz theo ETZ-A, 1969 trang 251-255 [4] 4 Các gi ớ i hạn th ấ p đối với Û 50 Hz Hình A.2 - Dữ liệu thực nghiệm đo đư ợ c ở xấp x ỉ mực nước biển và các gi ới hạn th ấ p của chúng đ ố i với trường không đồng nhất CHÚ D Ẫ N: 1 Û 1,2/50 theo ETZ-B, 1976 trang 300-302 [ 3 ] 2 Û50 Hz theo Electra, 1974 trang 61-82 [5] 3 Các giới hạn thấp cho Û 1,2/50 và Û 50 Hz Hình A.3 - Dữ liệu thực nghiệm được đo tại xấp xỉ mực nước biển và các giới hạn thấp của chúng đối với trường đồng nhất PHỤ LỤC B (tham khảo) Điện áp danh nghĩa của hệ thống cấp điện đối với các chế độ khống chế quá điện áp khác nhau Bảng B.1 - Khống chế vốn có hoặc khống chế bảo vệ tương đương Điện áp pha - trung tính bắt ngu ồ n từ điện áp danh nghĩa xoay chiều hoặc m ộ t chiều đến và bằng 1 ) Điện áp danh n g hĩa đ ược sử dụng hiện nay trên thế giới Điện áp xung danh đ ịnh cho thiết bị 1 ) V Hệ thống b a pha b ố n dâ y Có trung t ính nối đấ t Hệ thống ba pha ba dây Kh ô ng nối đ ấ t H ệ thống một pha hai dây Xoay chiều/một chi ề u Hệ thống một pha ba dây Xoay chiều/một chiều Cấp quá điện áp V V V V V I II III I V 50 12,5 25 42 24 30 48 30-60 330 500 800 1500 100 66/115 66 60 500 800 1500 2500 150 120/208* 127/220 115, 120. 127 100 **, 110, 120 100-200** 110-220 120-240 800 1 500 2 500 4 000 300 220/380, 230/400 240/415, 260/440 277/480 200 **, 220 , 230, 240 , 260, 277, 347 380, 400, 415 , 440, 480 220 220-440 1 500 2 500 4 000 6 000 600 347/600, 380/660 400/690, 417/720 480/830 500, 577, 600 480 480-960 2 500 4 000 6 000 8 000 1 000 660 690, 720 830, 1 000 1 000 4 000 6 000 8 000 12 000 1) Các cột này được l ấ y từ Bảng F.1 trong đó quy định các giá trị điện áp xung danh định. * Thực tiễn tại Mỹ và Canada. ** Thực tiễn tại Nhật Bản. Bảng B.2 - Các trường hợp cần có kh ố ng chế bảo vệ và cung cấp khống chế bằng các bộ chống sét có tỷ số giữa điện áp chặn và điện áp danh định không nhỏ hơn giá trị quy định trong IEC 60099-1 Điện áp pha - trung tính bắt ngu ồ n từ điện áp danh nghĩa xoay chiều hoặc m ộ t chiều đến và bằng 1 ) Điện áp danh n g hĩa đ ược sử dụng hiện nay trên thế giới Điện áp xung danh đ ịnh cho thiết bị 1 ) V Hệ thống b a pha b ố n dâ y Có trung t ính nối đấ t Hệ thống ba pha ba dây Kh ô ng nối đ ấ t H ệ thống một pha hai dây Xoay chiều/một chi ề u Hệ thống một pha ba dây Xoay chiều/một chiều Cấp quá điện áp V V V V V I II III I V 50 12,5 25 42 24 30 48 30-60 330 500 800 1500 100 66/115 66 60 500 800 1 500 2 500 150 120/208* 127/220 115, 120. 127 100 **, 110, 120 100-200** 110-220 120-240 800 1 500 2 500 4 000 300 220/380, 230/400 , 240/415, 260/440 277/480 200 **, 220 , 230, 240 , 260, 277 220 220-440 1 500 2 500 4 000 6 000 600 347/600, 380/660 400/690, 417/720 480/830 347, 380. 400, 415, 440, 480, 500, 577, 600 480 480-960 2 500 4 000 6 000 8 000 1 000 660 690, 720 830, 1 000 1 000 4 000 6 000 8 000 12 000 1) Các cột này được l ấ y từ Bảng F.1 trong đó quy định các giá trị điện áp xung danh định. * Thực tiễn tại Mỹ và Canada. ** Thực tiễn tại Nhật Bản. PHỤ LỤC C (quy định) Phương pháp thử nghiệm phóng điện cục bộ C.1 . Mạch thử nghiệm C.1.1 . Quy định chung Các mạch thử nghiệm phải thực hiện như mô t ả trong I EC 60270. Các mạch điện dưới đây được cho trong phụ lục này phù hợp với các yêu cầu này và được đưa ra như là các ví dụ. CHÚ THÍCH 1: Trong phần lớn các trường hợp, thiết bị thử nghiệm được thiết kế theo các ví dụ cho trong phụ lục này là sẽ thích hợp. Trong các trường hợp đặc biệt, ví dụ như khi có mặt nhiễu môi trường xung quanh cực cao, cần tham khảo IEC 60270. CHÚ THÍCH 2: Để giải thích các hoạt động cơ b ả n, xem Điều D.2. C.1.2 . Mạch thử nghiệm cho mẫu thử nghiệm nối đất CHÚ D Ẫ N U t điện áp thử nghiệm Z bộ lọc C a mẫu để thử nghiệm (nó thường có thể được coi là một điện dung) C k tụ ghép nối Z m trở kháng đo lường Hình C.1 - Mẫu thử nghiệm nối đ ấ t C.1.3 . Mạch thử nghiệm cho mẫu thử nghiệm không nối đất Hình C.2 - M ẫ u thử nghiệm không nối đất C.1.4 . Tiêu chí lựa chọn Về cơ bản cả hai mạch điện là tương đương. Tuy nhiên, các điện d ung tạp tán của mẫu thử nghiệm có ảnh hưởng khác nhau theo độ nhạy. Điện dung đất đầu nối cao áp của mẫu thử nghiệm có xu hướng làm giảm độ nhạy của mạch điện theo C.1.2 và có xu hướng làm tăng độ nhạy của mạch điện theo C.1.3 mà do đó cần được ưu tiên. C.1.5 . Trở kháng đo Trở kháng đo phải cung cấp sụt áp th ấ p không đáng kể ở tần số thử nghiệm. Trở kháng đối với tần số đo phải được lựa chọn để cung cấp độ nhạy hợp lý theo Điều D.2. Khi sử dụng các linh kiện giới hạn điện áp thì các linh kiện này không gây ảnh hưởng trong phạm vi đo. C.1.6 . Tụ ghép nối C k Tụ điện này phải là loại có điện cảm thấp với tần số cộng hư ở ng vượt quá 3 f 2 (xem Điều C.3). Tụ này phải là loại không bị phóng điện cục bộ đến điện áp thử nghiệm cao nhất được sử dụng. C.1.7 . Bộ lọc Không bắt buộc sử dụng bộ lọc. Nếu được sử dụng, trở kháng của tụ phải cao đối với tần số đo. C.2 . Tham số thử nghiệm C.2.1 . Quy định chung Ban kỹ thuật phải quy định - tần số f t của điện áp thử nghịệm (C.2.2), - biên độ phóng điện quy định (6.1.3.5.4.1), - điều kiện khí hậu đối với thử nghiệm phóng điện cục bộ (C.2.3). CHÚ THÍCH: Có t h ể cần phải có các th ô ng số kỹ thuật khác nhau đối với thử nghiệm điển hình và thử nghiệm thường xuy ê n. C.2.2 . Yêu cầu đối với điện áp thử nghiệm Thông thường sử dụng điện áp xoay chiều. Méo hài tổng phải nhỏ hơn 3 %. CHÚ THÍCH 1: Méo hài nhỏ của sóng sin cho phép sử dụng vôn mét tiêu chuẩn và tính giá trị đỉnh từ giá trị hiệu dụng đo được. Trong trường hợp méo hài cao hơn, cần sử dụng vôn mét đo đ ỉ nh sóng. Các thử nghiệm thường được thực hiện ở tần số công nghiệp. Khi có tần số khác trong thiết bị, ban kỹ thuật phải xem xét các ảnh hưởng có thể có của tần số lên biên độ phóng điện. CHÚ THÍCH 2: Thử nghiệm phóng điện cục bộ với điện áp một chiều không được khuyến cáo do khó đạt được môi trường hoàn toàn không có nhiễu điện. Ngoài ra c ầ n lưu ý rằng sự phân bố điện áp một chiều và xoay chiều khác nhau rất lớn. C.2.3 . Điều kiện khí hậu Khuyến cáo cần thực hiện thử nghiệm ở nhiệt độ phòng và độ ẩm trung bình (23 ° C, 50 % r.h., xem 5.3 của TCVN 7699-1:2007 (IEC 60068-1)). C.3 . Yêu cầu đối với các dụng cụ đo C.3.1 . Quy định chung Có thể sử dụng cả hai loại dụng cụ đo điện tích dài rộng và dài hẹp (xem c.3.3). Vôn mét bị gây nhiễu bởi tần số rađ i ô ch ỉ có thể được sử dụng theo các biện pháp phòng ngừa cho trong C.3.2. Giới hạn dưới của tần số đ o được xác định bằng tần số f t của điện áp thử nghiệm và đặc trưng tần số của trở kháng đo Z m ( xem C.1.5). Giới hạn này không được thấp hơn 10 f t . Các giới hạn trên của tần số đo được xác định bằng dạng xung phóng điện cục bộ và đáp ứng tần số của mạch thử nghiệm. Giới hạn này không cần phải cao h ơ n 2 MHz. Đối với máy đo phóng điện cục bộ dải hẹp, tần số đo phải được chọn liên quan đến các nguồn nhiễu dải hẹp (xem D.3.3). CHÚ THÍCH: Khuyến cáo sử dụng các máy đo phóng đ iện cục bộ dải h ẹ p. C.3.2 . Phân loại các máy đo phóng điện cục bộ Dòng điện qua trở kháng đo Z m được tích phân để cung c ấ p giá trị đọc tỷ lệ với q m (xem Hình D.1). Tích phân có thể bị bị ảnh hưởng bởi trở kháng đo. Trong trường hợp này, tích phân sẽ th ể hiện điện dung đối với tất cả các tần số trên mức giới hạn dưới của tần số đo. Điện áp đặt vào điện dung tỷ lệ với q m được khuếch đại bằng bộ khuếch đại xung. Phải cung cấp ph ó ng điện định kỳ. Nếu trở kháng đo có tính điện trở đối với tất cả các tần số trên mức giới hạn dư ớ i của t ầ n số đo, tích phâ n phải được thực hiện trong bộ khuếch đại xung. Các xung đơn phải được đo và phải đánh giá xung có biên độ lớn nhất. Đ ể hạn chế các sai số do xung chờm l ê n nhau, thời gian phân giải xung phải nhỏ hơn 100 µs . Máy đo nhiễu tần số rađiô là các m á y đo điện áp đỉnh dải hẹp. Chúng được sử dụng để đo nhiễu của tín hiệu rađiô. Chúng kết hợp với mạch lọc đặc biệt để tạo độ phụ thuộc giá trị đọc vào tốc độ l ậ p xung theo hiệu ứng khách quan của nhiễu tác động lên tai người. Để đo phóng điện cục bộ, máy đo nhiễu tần số rađiô chỉ có thể được sử dụng nếu ngắt kết nối các mạch lọc. Cũng yêu cầu một trở kháng đo phù hợp. C.3.3 . D ả i thông của mạch thử nghiệm Thông thường, máy đo độ phóng điện cục bộ sẽ hạn chế dải thông của mạch thử nghiệm. Các máy đo PD được phân loại theo dải thông của chúng là loại dải rộng và dả i h ẹ p. a) Các tần số ngưỡng giới hạn dưới và giới hạn trên f 1 và f 2 là các giá trị mà tại đó đáp ứng tần số giảm đi 3 dB của một giá trị kh ô ng đổi trong trường hợp máy đo dải rộng và 6 dB t ừ giá trị đỉnh trong trường hợp máy đo dải hẹp. b) Đối với các máy đo dải hẹp, tần số đo f 0 tương đồng với đ ỉ nh cộng hưởng trong đáp ứng tần số. c) Dải thông ∆ f là: ∆ f = f 2 - f 1 Đối với các máy đo dải rộng, ∆ f có cùng cỡ độ l ớ n với f 2 . Đối với các máy đo d ả i hẹp, ∆ f nhỏ hơn f 0 rất nhiều. C.4 . Hiệu chuẩn C.4.1 . Hiệu chuẩn biên độ phóng điện trước khi đo mức nhiễu Hiệu chuẩn mạch thử nghiệm (Hình C.3 hoặc Hình C.4) phải được thực hiện ở biên độ phóng điện quy định thay mẫu thử nghiệm C a bằng tụ C x cho thấy không có phóng điện cục bộ. Trở kháng của tụ C x phải tương tự như của mẫu thử nghiệm C a . Các máy biến áp phải được điều chỉnh theo điện áp thử nghiệm phóng điện cục bộ quy định nhưng không được c ấ p điện và cuộn sơ c ấ p của chúng phải được ngắn mạch. Biên độ phóng điện quy định phải được đặt vào các đầu nối của tụ nhà máy phát xung hiệu chuẩn. Chỉ thị biên độ phóng điện trên bộ phát hiện phóng điện phải được điều chỉnh ứng với các tín hiệu hiệù chuẩn. CHÚ D Ẫ N U t điện áp thử nghiệm Z bộ l ọc C 0 đ iện dung của máy phát xung hiệu chuẩn C a hoặc C x mẫu thử nghiệm (thông thường có thể được coi là điện d ung) C k tụ ghép nối Z m trở kháng đo Hình C.3 - Hiệu chuẩn mẫu thử nghiệm nối đất Hình C.4- Hiệu chuẩn mẫu thử nghiệm không nối đất C.4.2 . Kiểm tra xác nhận mức nhiễu Với bố trí được sử dụng trong C.4.1, điện áp thử nghiệm PD phải được t ăng đến điện áp thử nghiệm cao nh ấ t. Mức nhiễu tối đa phải nhỏ hơn 50 % biên độ phóng điện quy định. Một cách khác, đòi h ỏ i các biện pháp theo Điều D.3. C.4.3 . Hiệu chuẩn đố i v ới thử nghiệm PD Với mẫu thử nghiệm lắp trong mạch, lặp lại quy trình C.4.1. Các thay đổi trong mạch thử nghiệm hoặc mẫu thử nghiệm đều đòi h ỏ i phải hiệu chuẩn lại. Trong trường hợp nhi ề u mẫu thử nghiệm tương tự, hiệu chuẩn lại không thường xuyên có thể là đủ nếu: - trở kháng của tụ ghép nối nhỏ hơn 1/10 giá trị của mẫu thử nghiệm, hoặc - trở kháng của mẫu thử nghiệm không sai khác so với giá trị trong quá trình hiệu chuẩn quá ± 10 %. CHÚ THÍCH: Khi quy định khoảng thời gian để hiệu chỉnh lại, ban kỹ thuật cần lưu ý r ằ ng, trong trường hợp độ nhạy của máy đo PD không đủ, có thể không phát hiện được các phóng điện có khả năng nguy hại. C.4.4 . Hiệu chuẩn máy phát xung Về cơ bản, máy phát xung có điện dung C 0 nh ỏ được nạp tới U 0 . Các xung dòng điện từ máy phát xung phải có thời gian tăng nhỏ hơn 0,03 / f 2 . C 0 không được có gi á trị nào cao hơn 0,1 C k . Thời gian sườn sau của xung phải lớn hơn 100 µ s. Đ ể kiểm tra tính năng của máy đo PD, máy đo phải được hiệu chuẩn trong t ấ t cả các giới hạn đo. Trở kháng đo và cáp kết nối phải có trong quy trình. Các đặc trưng sau đây phải được kiểm tr a: - độ chính xác và độ ổn định của máy phát xung hiệu chuẩn; - giá trị đọc đối với các xung c ó biên độ khác nhau ở tốc độ lặp xung là 100 Hz; - thời gian phân giải xung bằng cách sử dụng xung biên độ không đổi và tăng tốc độ lặp lại; - t ần số ngưỡng giới hạn dưới và giới hạn trên f 1 và f 2 . Quy trình này được thực hiện sau mỗi lần sửa chữa máy đo PD, nhưng tối thiểu là một lần mỗi năm. PHỤ LỤC D ( tham khảo) Thông tin bổ sung về các phương pháp thử nghiệm phóng điện cục bộ D.1 . Đo điện áp kh ở i phát và điện áp dập tắt phóng điện cục bộ Điện áp thử nghiệm được tăng từ giá trị bên dưới mức điện áp kh ở i phát phóng điện cục bộ cho đến khi x ả y ra phóng điện cục bộ (điện áp khởi phát PD là U i ). Sau khi tăng thêm điện áp thử nghiệm 10 %, điện áp được giảm xuống đến khi phóng điện cục bộ nhỏ hơn độ lớn phóng điện quy định (điện áp dập tắt PD là U e ). Bằng cách đó điện áp thử nghiệm cách điện quy định cho mẫu thử nghiệm không thể bị vượt quá. CHÚ THÍCH : Có thể x ả y ra trường hợp điện áp dập t ắt phóng điện cục bộ bị ả nh hư ở ng bởi thời gian ứng suất điện áp có giá trị vượt quá điện áp kh ở i phát phóng điện cục bộ. Trong các phép đo kế tiếp, U i và U e đều có thể bị ảnh hưởng. Qu y trình này thích hợp cho các phép đo điều tra. D.2 . Mô tả các mạch thử nghiệm PD Mỗi mạch gồm có các thiết bị sau : - mẫu thử nghiệm C a (trong các trường hợp đặc biệt, mẫu thử cũng có thể là trở kháng Z a ); - tụ ghép nối C k ; - mạch đo có trở kh á ng đo Z m , cáp nối và máy đo PD; - bộ lọc Z để gi ả m điện tích được nối tắt bởi nguồn điện áp thử nghiệm. CHÚ DẪN U t điện áp thử nghiệm q i điện tích trong (không đo được) Z bộ lọc q điện tích biểu kiến S nguồn dòng PD q m điện tích có thể đo đ ược C a điện dung của mẫu thử q v1 điện tích t ổ n hao trên mẫu thử nghiệm C k tụ ghép nối q v2 điện tích t ổ n hao tr ê n nguồn điện áp thử nghiệm Z m trở kháng đo q v3 điện tích tổn hao trên điện dung đất tạp tán C e điện dung đất tạp tán Hình D.1 - Mạch thử nghiệm phóng điện cục bộ Phép đo trực tiếp điện tích biểu kiến q đòi hỏi phải ngắn mạch tại các đầu nối của mẫu thử đối với tần số đo. Điều kiện này có thể lấy xấp x ỉ như sau: - C k > (C a + C e ); - trở kháng Z cao; - trở kháng đo Z m th ấ p. Trường hợp khác, có thể xảy ra các tổn hao điện tích q v2 và q v 3 đáng k ể . Các t ổ n hao điện tích này được t í nh đến bằng cách hiệu chỉnh nhưng chúng sẽ làm hạn chế độ nhạy. Tình huống này bị gia t ă ng nếu mẫu thử nghiệm c ó điện dung cao. D.3 . Biện pháp phòng ngừa để giảm nhiễu D.3.1 . Quy định chung Các kết quả của phép đo PD có thể bị ảnh hưởng rất nhiều bởi nhiễu. Nhiễu như vậy có thể được đưa vào bởi ghép nối dẫn điện hoặc bởi nhiễu điện từ. Tại các vị trí thử nghiệm công nghiệp không được chắn nhiễu, các xung điện tích đơn cao cỡ 100 pC có thể xảy ra do nhiễu. Ngay cả trong các điều kiện thuận l ợ i, có thể không nhỏ hơn 20 pC. Có thể đạt được mức nhiễu thấp cỡ 1 pC, nhưng điều này sẽ đòi hỏi che chắn cho mạch thử nghiệm, các biện pháp nối đất cẩn thận và có lọc đầu vào điện lưới hạ áp. D.3.2 . Nguồn nhiễu Về cơ b ả n, có hai loại nguồn nhiễu khác nhau. D.3.2.1 . Nguồn nhiễu trong mạch thử nghiệm chưa mang điện Nguồn nhiễu này, v í dụ, là d o đóng cắt trong các mạch điện tiếp giáp. Trong trường hợp ghép nối dẫn điện, nguồn nhiễu này ch ỉ xảy ra khi có kết nối với lưới điện hạ áp. Trong trường hợp ghép nối điện từ, nguồn nhiễu này cũng xảy ra khi cắt khỏi nguồn điện lưới ( kể c ả các dây bảo vệ). D.3.2.2 . Nguồn nhiễu trong mạch thử nghiệm mang điện Thông thường, nhiễu tăng theo điện áp thử nghiệm và gây ra phóng điện cục bộ bên ngoài mẫu thử. Phóng điện cục bộ có thể xuất hiện trong máy biến áp thử nghiệm, dây nối cao áp, ống lồng cách điện và các điểm tiếp xúc kém. Các hài của điện áp thử nghiệm cũng có thể góp phần vào mức nhiễu. D.3.3 . Biện pháp giảm nhiễu Nhiễu do ghép nối dẫn điện có thể được giảm xuống bằng cách sử dụng các bộ lọc đường dây tại nguồn nuôi trung tâm của mạch thử nghiệm. Không cần có vòng kín nối đất. Nhiễu điện từ, v í dụ như các tín hiệu rađiô, có thể được loại trừ một cách đơn giản bằng cách thay đ ổ i tần số đo f 0 đối với các máy đo PD dải hẹp. Đối với các máy đo PD dải rộng, các bộ lọc chặn dải có thể được yêu cầu, các tín hiệu dải rộng ch ỉ có thể bị triệt tiêu bằng màn chắn. Hiệu quả cao nhất được cung cấp bằng màn chắn hoàn toàn kín có tính dẫn điện cao. D.4 . Ứng dụng các hệ số nhân đối với các điện áp thử nghiệm D.4.1 . Quy định chung Các giá trị hệ số nhân được xác định trong 6.1.3.5 và được sử dụng trong 5.3.3.2.4 và 6.1.3.5 phải được tính như sau: CHÚ THÍCH: V í dụ được đ ưa ra chọ điện áp đỉnh lặp lại U rp . Các hệ số áp dụng tương tự cho điện áp cao nhất t rạng thái ổn định và quá điện áp tạm thời thời gian dài. D.4.2 . Ví dụ 1 Mạch được nối vào lưới điện hạ áp. D.4.2.1 . Điện áp đỉnh lặp lại lớn nhất U r p U rp = √2 U n x F 4 = 1,1 √2U n D.4.2.2 . Điện áp dập tắt PD U e (cách điện chính) U e = √2 U n x F 4 x F 1 U e = √2 U n x 1,1 x 1,2 = 1,32 √2 U n D .4.2.3 . Giá trị ban đầu của điện áp thử nghiệm PD U 1 (cách điện chính) U 1 = √2 U n x F 4 x F 1 x F 2 U 1 = √2 U n x 1,32 x 1,25 = 1,65 √2 U n D.4.3 . Ví dụ 2 Mạch bên trong có điện áp đ ỉ nh lặp lại lớn nhất U r p . D.4.3.1 . Điện áp dập tắt PD U 1 (cách điện chính) U 1 = U rp x F 1 = U rp x 1,2 D.4.3.2 . Giá trị ban đầu của điện áp thử nghiệm PD U n (cách điện chính) U 1 = U rp x F 1 x F 2 = U rp x 1,5 PHỤ LỤC E (tham khảo) So sánh chiều dài đường rò quy định trong Bảng F.4 và khe hở không khí trong Bảng A.1 CHÚ D Ẫ N PD độ nhiễm b ẩ n MG nhóm vật liệu PWM vật liệu đi dây mạch in H ì nh E.1 - So sánh giữa chiều dài đường rò quy định trong Bảng F.4 và khe hở không khí trong Bảng A.1 PHỤ LỤC F (quy định) Các bảng Bảng F.1 - Điện áp xung danh định đ ố i với thiết bị được cấp điện trực tiếp từ lưới điện hạ áp Điện áp danh nghĩa của h ệ th ố ng cấp điện 1) dựa tr ê n IEC 60038 3 ) Điện áp pha - trung tính bắt nguồn từ điện áp danh nghĩa AC hoặc DC đến và bằng Điện áp xung danh đị nh 2 ) C ấ p quá đ iệ n áp 4) Ba pha Một pha I II III IV V V V V V V V 50 330 500 800 1 500 100 500 800 1 500 2 500 120-240 150 5 ) 800 1 500 2 500 4 000 230/400 277/480 300 1 500 2 500 4 000 6 000 400/690 600 2 500 4 000 6 000 8 000 1000 1 000 4 000 6 000 8 000 12 000 1) Xem Phụ lục B để áp dụng cho các lưới điện hạ áp khác nhau hiện có và các điện áp danh nghĩa của chúng 2) Thiết bị có các điện áp xung danh định này có t hể được sử dụng trong các hệ thống lắp đặt điện phù hợp với IEC 60364-4-44. 3 ) Dấu hiệu “/” thể hiện hệ thống phân phối ba pha bốn dây. Giá trị thấp hơn là điện áp pha - trung tính, còn giá trị cao hơn là điện áp pha - pha. Trường hợp chỉ có một giá trị được ch ỉ ra thì giá trị này đề cập các hệ thống điện ba pha ba dây v à quy định giá trị pha - pha. 4) Xem 4.3.3.2.2 để giải thích cho các cấp quá điện áp. 5) Điện áp danh nghĩa cho hệ thống ba pha ở Nhật B ả n l à 100 V hoặc 100 - 200 V. Tuy nhiên, giá trị điện áp xung danh định cho các điện áp được xác định từ các cột có thể áp dụng cho đi ệ n áp pha - trung tính là 150 V (xem Phụ lục B). Bảng F.2 - Khe hở không khí để chịu được các quá điện áp quá độ Điện áp ch ị u xung yêu cầu 1) 5 ) Khe hở khôn g khí tối thiểu ở độ cao đến 2 000 m so với mực nước biển Tr ư ờng hợp A trường khôn g đồn g nhất (xem 3.15) Trường hợp B tr ư ờng đồng nhất (xem 3.14) Độ nhiễm bẩn 6 ) Độ nhiễm bẩn 6 ) 1 2 3 1 2 3 kV mm mm mm mm mm mm 0,33 2 ) 0,01 02 3) 4) 0,8 4 ) 0,01 0 , 2 3) 4 ) 0,8 4) 0,40 0,02 0,02 0,50 2) 0,04 0,04 0,60 0,06 0,06 0,80 2) 0,10 0,10 1 , 0 0,15 0,15 1,2 0,25 0,25 0,2 1,5 2 ) 0 , 5 0,5 0,3 0,3 2,0 1 , 0 1,0 1 , 0 0,45 0,45 2,5 2 ) 1,5 1,5 1 , 5 0,60 0,60 3,0 2,0 2,0 2,0 0,80 0,80 4,0 2) 3,0 3,0 3 , 0 1 , 2 1,2 1,2 5,0 4,0 4,0 4,0 1,5 1 , 5 1,5 6,0 2 ) 5,5 5,5 5,5 2 , 0 2,0 2,0 8 , 0 2 ) 8,0 8,0 8,0 3 , 0 3,0 3,0 10 11 11 11 3,5 3 , 5 3,5 12 2 ) 14 14 14 4,5 4,5 4,5 15 18 18 18 5 , 5 5 , 5 5,5 20 25 25 25 8,0 8 , 0 8 , 0 25 33 33 33 10 10 10 30 40 40 40 12,5 12,5 12,5 40 60 60 60 17 17 17 50 75 75 75 22 22 22 60 90 90 90 27 27 27 80 130 130 130 35 35 35 100 170 170 170 45 45 45 1) Điện áp này là - đối với cách điện chức năng, điện áp xung tối đa được dự kiến xảy ra qua khe hở không khí (xem 5.1.5), - đối với cách điện chính tiếp xúc trực tiếp hoặc chịu ảnh hưởng vừa phải bởi các quá điện áp quá độ từ lưới điện hạ áp (xem 4.3.3.3, 4.3.3.4.1 và 5.1.6), điện áp xung danh định của thiết bị, - đối với cách điện chính khác (xem 4.3.3.4.2), điện áp xung cao nhất mà có thể xảy ra trong mạch. Đối với cách điện tăng cường, xem 5.1.6. 2) Các giá trị ưu tiên được quy định trong 4.2.3. 3) Đối với vật liệu đi dây mạch in, áp dụng các giá trị đối với độ nhiễm bẩn 1, riêng giá trị thì phải lớn hơn hoặc bằng 0,04 mm, như quy định trong B ả ng F.4. 4) Khe hở không khí tối thiểu cho trước đối với độ nhiễm bẩn 2 và 3 được d ự a trên các đặc trưng chịu thử giảm của chiều dài đường rò liên quan trong các điều kiện ẩ m (xem TCVN 10884-5 (IEC 60664-5)). 5) Đối với các bộ phận hoặc mạch điện t rong thiết bị có điện áp xung theo 4.3.3.4.2, cho phép nội suy các giá trị. Tuy nhiên, tiêu chuẩn hóa đạt được bằng cách sử dụng d ã y các giá trị điện áp xung ưu tiên trong 4.2.3. 6) Kích thuớc cho độ nhiễm bẩn 4 nh ư quy định cho độ nhiễm b ẩ n 3, riêng khe h ở không khí tối thi ể u là 1 , 6 mm. Bảng F.3a - Hệ thống điện xoay chiều một pha ba dây hoặc hai dây hoặc một chiều Điện áp danh nghĩa của hệ th ố ng cấp điện * Điện áp hợp lý hóa đối với Bảng F.4 Đối với cách điện pha - pha 1 ) Đối với cách điện pha - đất 1) Tất cả các hệ thống Hệ thống ba dây điểm giữa n ố i đất V V V 12 , 5 12 , 5 24 25 25 30 32 42 48 50 ** 50 60 63 30-60 63 32 100 ** 100 110 125 120 150 ** 160 200 200 100-200 200 100 220 250 110-220 120-240 250 125 300 ** 320 220-440 500 250 600 ** 630 480-960 1 000 500 1 000 ** 1 000 1) Mức cách điện pha - đất đối với các hệ thống trở kháng nối đ ấ t hoặc không nối đ ấ t bằng với mức cách điện pha - pha vì trong thực tế, điện áp làm việc với đất của đường dây bất kỳ có thể gần đạt đến điện áp pha - pha. Điều này là do điện áp với đ ấ t thực tế được xác định theo điện trở cách điện và d ung kháng của mỗi đường d â y với đất; do đó điện trở cách điện thấp (nhưng có thể chấp nhận) của một đường dây có thể chạm đ ấ t do đ ó điện áp của 2 dây còn lại bằng với điện áp pha - pha so với đất. * Với quan hệ với điện áp danh định xem 4.3.2. ** Các giá trị này tương ứng với các giá trị được đưa ra trong Bảng F.1. Bảng F.3b - Hệ thống điện xoay chiều ba pha ba dây hoặc bốn dây Điện áp danh nghĩa của hệ thống c ấ p điện * Điện áp hợp lý hóa trong Bảng F.4 Đối v ới cách điện pha - pha Đối với cách điện pha - đất Tấ t c ả các hệ thống Hệ thống ba pha bốn dây trung t í nh nối đất 2) Hệ th ố ng ba pha ba dây không nối đất 1 ) hoặc nối đất một phần V V V V 60 63 32 63 110 120 127 125 80 125 150 ** 160 - 160 200 200 200 208 200 125 200 220 230 240 250 160 250 300 ** 320 - 320 380 400 415 400 250 400 440 500 250 500 480 500 500 320 500 575 630 400 630 600 ** 630 - 630 660 690 630 400 630 720 830 800 500 800 960 1 000 630 1 000 1 000 ** 1 000 1 000 1) Mức cách điện pha - đất đối với các hệ thống trở kháng nối đ ấ t hoặc không nối đất b ằ ng với mức cách điện pha - pha v ì trong thực tế, điện áp làm việc với đất của đường dây bất kỳ có thể gần đạt đến điện áp pha - pha. Điều này là do đi ệ n áp với đất thực tế được xác định theo điện trở cách điện và dung kháng của mỗi đường dây với đất; do đó điện trở cách điện thấp (nhưng có thể chấp nhận) của một đường dây có thể chạm đ ấ t do đó điện áp của 2 dây còn lại bằng với điện áp pha - pha so với đất. * V ớ i quan hệ với điện áp danh định xem 4.3.2. ** Các giá tr ị nà y tương ứng với các g iá tr ị đư ợ c đưa ra tron g Bảng F.1. Bảng F.4 - Chiều dài đường rò để tránh hỏng do phóng đ iện tạo vết Điện áp hiệu dụng 1 ) Chiều dài đường rò tối thi ể u Vật liệu đ i dây mạch in Độ nhiễm bẩn 1 2 1 2 3 Tất cả các nhóm vật liệu Tất cả các nhóm vật li ệ u, trừ III b Tất cả các nhóm vật liệu Nhóm vật liệu I Nhóm vật l iệ u II Nhóm vật liệu III Nhóm vật liệu I Nhóm vật liệu II Nhóm vật liệu III 2 ) V mm mm mm mm mm mm mm mm mm 10 0,025 0,040 0,080 0,400 0,400 0,400 1,000 1,000 1,000 12,5 0,025 0,040 0,090 0,420 0,420 0,420 1,050 1,050 1,050 16 0,025 0,040 0,100 0,450 0,450 0,450 1,100 1,100 1 , 100 20 0,025 0,040 0,110 0,480 0,480 0,480 1,200 1,200 1,200 25 0,025 0,040 0,125 0,500 0,500 0,500 1,250 1,250 1,250 32 0,025 0,040 0,14 0,53 0,53 0,53 1,30 1,30 1,30 40 0,025 0,040 0,16 0,56 0,80 1,10 1 , 40 1,60 1,80 50 0,025 0,040 0,18 0,60 0,85 1,20 1,50 1,70 1,90 63 0,040 0,063 0 , 20 0,63 0,90 1,25 1,60 1,80 2,00 80 0,063 0,100 0,22 0,67 0,95 1,30 1,70 1,90 2,10 100 0,100 0,160 0,25 0,71 1,00 1,40 1,80 2,00 2,20 125 0,160 0,250 0,28 0,75 1,05 1,50 1,90 2,10 2,40 160 0,250 0,400 0,32 0,80 1,10 1,60 2,00 2,20 2,50 200 0,400 0,630 0,42 1,00 1,40 2,00 2,50 2,80 3,20 250 0,560 1,000 0,56 1,25 1,80 2,50 3,20 3,60 4,00 320 0 , 75 1,60 0,75 1 , 60 2 , 20 3,20 4 , 00 4,50 5,00 400 1 , 0 2,0 1,0 2,0 2,8 4,0 5,0 5,6 6 , 3 500 1,3 2,5 1,3 2,5 3,6 5,0 6,3 7,1 8,0 (7,9) 4) 630 1,8 3,2 1,8 3 , 2 4 , 5 6,3 8,0 (7 , 9) 4) 9,0 (8 , 4) 4) 10 , 0 (9,0) 4 ) 800 2 , 4 4,0 2,4 4,0 5,6 8,0 10,0 (9,0) 4) 11,0 (9 , 6) 4) 12,5 (10,2) 4) 1 000 3 , 2 5,0 3,2 5 , 0 7,1 10,0 12,5 (10,2) 4) 14,0 (11,2) 4) 16,0 (12,8) 4 ) 1 250 4,2 6,3 9,0 12,5 16,0 (12,8) 4) 18,0 (14,4) 4) 20,0 (16,0) 4) 1 600 5,6 8,0 11,0 16,0 20,0 (16,0) 4) 22,0 (17 , 6) 4) 25,0 (20,0) 4) 2 000 7,5 10,0 14,0 20,0 25,0 (20,0 ) 4) 28,0 (22 , 4) 4) 32,0 ( 25,6) 4) 2 500 10,0 12,5 18,0 25,0 32,0 (25,6) 4) 36,0 (28,8) 4) 40,0 (32,0) 4) 3 200 12 , 5 16,0 22,0 32,0 40,0 (32,0) 4) 45,0 (36,0) 4) 50,0 (40.0) 4) 4 000 16 , 0 20,0 28,0 40,0 50,0 (40 , 0) 4) 56,0 (44 , 8) 4) 63,0 (50 , 4) 4) 5 000 20,0 25,0 36,0 50,0 63,0 (50,4) 4) 71,0 (56,8) 4) 80,0 (64,0) 4) 6 300 25 , 0 32,0 45 , 0 63,0 80 , 0 (64,0) 4) 90,0 (72 , 0) 4) 100,0 (80,0) 4) 8 000 32,0 40,0 56,0 80,0 100,0 (80,0) 4) 110,0 (88 , 0) 4) 125 , 0 (100,0) 4) 10 000 40,0 50,0 71,0 100,0 125,0 (100,0) 4) 140,0 (112,0) 4) 160,0 (128 , 0) 4) 12 500 50,0 3) 63,0 3) 90,0 3) 125,0 3) 16 000 63,0 3) 80,0 3) 110,0 3) 160,0 3) 20 000 80,0 3) 100,0 3) 140,0 3) 200,0 3) 25 000 100,0 3) 125 , 0 3) 180,0 3) 250,0 3) 32 000 125 , 0 3) 160,0 3) 220,0 3) 320 , 0 3) 40 000 160,0 3) 200,0 3) 280,0 3) 400 , 0 3) 50 000 200,0 3) 250,0 3) 360,0 3) 500,0 3) 63 000 250,0 3) 320 , 0 3) 450,0 3) 600,0 3) 1 ) Điện áp này là - đối với cách điện chức năng, điện áp làm việc, - đối với cách điện chính và cách điện phụ của mạch điện được cáp điện trực tiếp từ lưới điện (xem 4.3.2.2.1), điện áp h ợ p lý hóa theo Bảng F.3a hoặc Bảng F.3b, dựa trên điện áp danh định của thiết bị , hoặc điện áp cách điện danh định. - đối với cách điện chính và cách điện ph ụ của hệ thống, thiết bị và các mạch điện b ê n trong khôn g được cấp điện trực tiếp t ừ điện lư ớ i (xem 4.3.2.2.2), điện áp hiệu dụng cao nhất có thể xuất hiện trong hệ thống, thiết bị hoặc mạch b ê n trong khi được cấp điện áp danh định và với tổ hợp các đi ề u kiện làm việc nặng nề nhất trong phạm vi các thông s ố đặc trưng của thi ế t bị. 2 ) Nhóm vật liệu IIIb không được khuyến cáo để áp dụng ở nhiễm b ẩ n độ 3 trên 630 V. 3) Dữ liệu quy định bằng cách ngoại suy. Ban kỹ thuật c ó thông tin khác dựa trên thực nghiệm có thể sử dụng các kích thước đó. 4) Giá trị được cho trong ngoặc đơn có thể được áp dụng để giảm chiều dài đường rò trong trường hợp sử dụng gờ (xem 5.2.5). CHÚ THÍCH: Độ ch í nh xác cao của chiều d à i đường rò cho trong bảng này không có nghĩa là độ không đ ả m bảo đo phải c ó cùn g c ỡ độ lớn. Bảng F.5 - Điện áp thử nghiệm đ ể kiểm tra khe hở không khí ở các độ cao khác nhau so với mực nước biển Các giá trị điện áp của Bảng F.5 chỉ áp dụng để kiểm tra khe hở không khí. Điện áp xung danh định Điện áp xung thử nghiệm ở độ cao mực n ướ c bi ể n Điện áp xung thử nghiệm ở độ cao 200 m so với mực nước biển Điện áp xung thử nghiệm ở độ cao 500 m so với mực n ướ c bi ể n Û Û Û Û kV kV kV kV 0,33 0,357 0,355 0,350 0 , 5 0 , 541 0,537 0,531 0,8 0,934 0,920 0,899 1 , 5 1,751 1,725 1,685 2,5 2,920 2,874 2,808 4,0 4,923 4,824 4,675 6,0 7,385 7,236 7 , 013 8,0 9,847 9,648 9,350 12,0 14 , 770 14,471 14,025 CHÚ THÍCH 1: Các giải thích liên quan đến các hệ số tác động (áp su ấ t, độ cao, nhiệt độ, độ ẩ m) đối với độ bền điện của khe hở không khí được đ ư a ra trong 6.1.2.2.1.3. CHÚ THÍCH 2: Khi thử nghiệm khe hở không khí, cách điện rắn kết hợp sẽ chịu điện áp thử nghiệm. V ì điện áp thử nghiệm xung của Bảng F.5 sẽ tăng lên theo điện áp xung danh định, cách điện rắn sẽ phải đ ược thiết kế tương ứng. Điều này làm tăng khả năng chịu xung của cách điện rắn. Bảng F.6 - Độ khắc nghiệt để ổn định cách điện rắn Thử nghiệm Nhiệt độ Độ ẩm tương đố i Thời g ian S ố chu kỳ ° C % H a) Nhiệt khô + 55 - 48 1 b) Chu kỳ nhiệt khô -10 đến +55 - Thời gian chu kỳ 24 3 c) Sốc nhiệt (thay đổi nhanh nhiệt độ) -10 đến +55 - 2) d) Nhiệt ẩ m 30/40 1 ) 93 96 1 1) Nhiệt độ tiêu chuẩn của thử nghiệm nhiệt ẩ m có trong TCVN 7699-2-78 (IEC 60068-2-78). 2) Khoảng thời gian thay đổi nhiệt độ phụ thuộc vào hằng số thời gian nhiệt của mẫu thử nghiệm, xem TCVN 7699-2-14 (IEC 60068-2-14). CHÚ THÍCH: Đối với thử nghiệm nhiệt ẩm, giá trị 25 °C vẫn được sử dụng trong một số tiêu chuẩn sản ph ẩ m. Bảng F.7 - Khe hở không khí đ ể chịu được điện áp trạng thái ổn định, quá điện áp tạm thời hoặc điện áp đỉnh lặp lại Bảng F.7a - Kích thước khe hở không khí để chịu đ ượ c điện áp trạng thái ổn định, quá điện áp tạm thời hoặc điện áp đ ỉ nh lặp lại Bảng F.7b - Thông tin b ổ sung liên quan đến kích thước của khe hở không khí để tránh phóng đ iện cực bộ Điện áp 1 ) (g i á tr ị đ ỉ nh) 2) Khe hở không khí t ối thiểu ở độ cao đ ế n 2 000 m so với m ự c nước biển Điện áp 1) ( giá trị đ ỉ nh) 2) Khe hở không khí tối thi ể u ở đ ộ cao đ ế n 2 000 m so với nước biển Trường h ợ p A Điều kiện trường không đồng nhất (xem 3.15) Tr ư ờng h ợp B Điều kiện trường đ ồ ng nhất (xem 3.14) Trư ờ ng h ợ p A Điều kiện trường không đồng nhất (xem 3.15) kV mm mm kV mm 0,04 0,001 3) 0,001 3) 0,04 Như được quy đ ị nh đối với trường hợp A trong Bảng F.7a 0,06 0,002 3) 0,002 3) 0,06 0 , 1 0,003 3) 0,003 3) 0 , 1 0,12 0,004 3) 0,004 3) 0,12 0,15 0,005 3) 0,005 3) 0,15 0,20 0,006 3) 0,006 3) 0 , 20 0,25 0,008 3) 0,008 3) 0,25 0,33 0,01 0,01 0,33 0 , 4 0,02 0 , 02 0,4 0 , 5 0,04 0,04 0,5 0 , 6 0 , 06 0 , 06 0 , 6 0 , 8 0,13 0,1 0 , 8 1 , 0 0 , 26 0,15 1 , 0 1,2 0,42 0 , 2 1,2 1,5 0,76 0,3 1,5 2,0 1 , 27 0,45 2,0 2,5 1,8 0,6 2,5 2,0 3 , 0 2,4 0,8 3,0 3,2 4,0 3,8 1,2 4,0 22 5,0 5,7 1 , 5 5,0 24 6,0 7,9 2 6,0 64 8,0 11 , 0 3 8,0 184 10 15,2 3,5 10 290 12 19 4 , 5 12 320 15 25 5,5 15 3) 20 34 8 20 25 44 10 25 30 55 12,5 30 40 77 17 40 50 100 22 50 60 27 60 80 35 80 100 45 100 1) Khe hở không khí đối với các điện áp khác có được bằng cách nội suy. 2) Xem Hình 1 đ ố i với điện áp đỉ nh lặp lại. 3 ) Các giá trị này được dựa trên dữ liệu thực nghiệm ở áp suất khí quy ể n. 1) Khe hở không khí cho các điện áp khác có được bằng cách nội suy. 2) Xem Hình 1 đ ố i với điện áp đỉnh lặp lại. 3) Xác định kích thước không có PD là không khả thi trong các điều kiện trường không đồng nhất. CHÚ THÍCH: Nếu khe hở không kh í chịu ứng suất do điện áp trạng thái ổn định 2,5 kV (đ ỉ nh) và cao hơn, xác định kích thước t heo giá trị đánh thủng trong Bảng F.7a có thể không cung cấp hoạt động mà không có phóng điện vầng quang (phóng điện cục bộ), đặc biệt là đối với trường không đồng nhất. Đ ể cung c ấ p hoạt động không có phóng điện vầng quang, cần sử dụng khe hở không khí lớn hơn, như cho trong Bảng F.7b, hoặc cần cải tiến phân bố trường. Bảng F.8 - Hệ số hiệu chỉnh độ cao so với mực nước biển Độ cao so với mực nước bi ể n Hệ số k d để hiệu ch ỉ nh khoảng cách m 0 0,784 200 0,803 500 0,833 1 000 0,844 2 000 1 THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ISO/IEC Gui d e 2:1996, Standardizatio n and related activities - General vocabulary (Tiêu chuẩn hóa và các hoạt động liên quan - Từ vựng chung) [2] IEC 60529:1989 , Degrees of protection provided by enclosures (IP Code) Amendment 1 (1999) (Cấp bảo vệ được cung cấp theo v ỏ (Mã IP) Sửa đ ổ i 1 (1999)) [3] PFEIFFER, W. “ Die Stoßspannungs f estigkeit von Lufts t r e cken kleiner Schlagweite“. Elektrotechnische Zeitschrift B; Vol.28(1976), pp300-302 [4] HERMSTEIN, W. Bemessung von Lu f tstrecken, Insbesondere für 50Hz- Wechselspannung, Elektrotechnische Zeitschr i ft; Vol.90(1969), pp251-255 [5] D AKIN, T ., LUXA, G., OPPERMANN, G ., VIGREUX, J., WIND, G. W INKELNKEMPER, H. “ Breakdown of gases in uni f orm fi elds, paschen curves for nitrogen, airand sul f ur hexa f luoride ” ; Electra (issued by CIGRE), Vol.32(1974), pp61-82. (Đánh thủng các chất khí trong các trường đồng nhất, c á c đường cong Paschen đối với Nitơ, không khí và su lf ur hexa f luoride) MỤC LỤC Lời nói đầu 1 . Phạm vi áp dụng 2 . Tài liệu viện dẫn 3 . Thuật ngữ và định nghĩa 4 . Cơ sở của phối hợp cách điện 5 . Yêu cầu và quy tắc xác định kích thước 6 . Thử nghiệm và đo Phụ lục A (tham khảo) - Cơ sở dữ liệu về các đặc trưng chịu thử của khe hở không khí Phụ lục B (tham khảo) - Điện áp danh nghĩa của hệ thống cấp điện đối với các chế độ khống chế quá điện áp khác nhau Phụ lục C (quy định) - Phương pháp thử nghiệm phóng điện cục bộ Phụ lục D (tham khảo) - Thông tin bổ sung về các phương pháp thử nghiệm phóng điện cục bộ Phụ lục E (tham khảo) - So s á nh chiều dài đường rò quy định trong Bảng F.4 và khe hở không khí trong Bảng A.1 Phụ lục F (quy định) - Các bảng Thư mục tài liệu tham khảo 1 Hệ thống tiêu chuẩn quốc gia đã c ó TCVN 7995:2009 hoàn toàn tương đương với IEC 60038:2002. 2 Hệ thống tiêu chuẩn quốc gia đ ã c ó TCVN 7699-2-2:2011 hoàn toàn tương đương với IEC 60068-2-2:2007. 3 Hệ thống tiêu chuẩn quốc gia đã có TCVN 8086:2009 hoàn toàn tương đương với IEC 60085:2007. 4 Hệ thống tiêu chuẩn quốc gia đã có TCVN 8097-1:2010 hoàn toàn tương đương với IEC 60099-1:1999. 5 Hệ thống tiêu chuẩn quốc gia đã có TCVN 7447-4-44:2010 hoàn toàn tương đương với IEC 60364-4-44:2008.