1.6 电气设备维修中最常涉及的技术标准
1.6.1 各种电气设备的最高允许温度
(1)常用电气设备的最高允许温度
不同电气设备或同一电气设备的不同部位,其允许温度是不相同的。常用电气设备的最高允许温度见表1-34。
表1-34 常用电气设备的最高允许温度
电力电缆的最高允许温度见表1-35。
表1-35 电力电缆的最高允许温度
电缆线路在运行中发生短路故障时,短路电流会在很短时间内造成导体温度急升,这时电缆的允许温度见表1-36。
表1-36 短路时电缆的允许温度
注:如果线路中间有接头,其短路允许温度规定如下:焊锡接头,120℃;压接接头,150℃。
降低温升的有效方法:在载流导体的接触面或连接面上涂以导电膏(如919系列、DJC系列)或电力复合脂(如RD系列),能有效地降低接触面或连接面的温升。与搪锡工艺相比,接触电阻可比搪锡降低25%~95%,温升降低25%~70%(5~6℃)。
不同绝缘等级的电动机各部分的温升限度见表1-37和表1-38。
当地点的海拔超过1000m(但不超过4000m)时,每超过100m电动机的温升限度增加0.5℃;低于1000m时,每降低100m温升限度减少0.5℃。
表1-37 异步电动机各部分的温升限度 ℃
表1-38 直流电机各部分温升限度 ℃
一般铭牌上所指的额定电流即指环境温度为40℃时的电流值。如果环境温度高于或低于40℃,则电动机最大允许电流将按表1-39所列的值变化。塑料绝缘导线的最高允许温度一般规定为70℃。
表1-39 不同环境温度下电动机最大允许电流的变化值
(2)普通型高压电器的允许温升
额定电压为3kV及以上、交流50Hz的长期工作制的电器,如断路器、隔离开关、负荷开关、开关柜、组合电器、自然气冷电抗器等的允许温升见表1-40。高压熔断器、避雷器、电容器、电流及电压互感器、附加电阻等不受表1-40的限制。
表1-40 普通型高压电器的允许温升
①对需要考虑发热对机械强度影响的铝,最大允许发热温度取100℃。对不需要考虑发热对机械强度影响的铜、铝,最大允许发热温度可以适当提高,但应比绝缘零件允许发热温度低10℃,且不得高于表中序号1②所规定的值。
②铜合金、铝合金和银合金是指铜基、铝基与银基合金,均不包括粉末冶金制件。
注:1.最大允许温度不应使材料丧失弹性,对纯铜此温度为75℃。
2.具有银镀层的接触连接,若接触表面的银镀层被电弧烧灼(露铜),或者在进行机械寿命试验后,银镀层被擦掉的,则其发热温度按没有银镀层时处理。
3.粉末冶金制件接触的允许发热温度,由制造厂在各种产品技术条件中加以规定。
4.表中括号内的数值作为推荐使用值。
(3)普通型低压电器的允许温升
普通型低压电器的允许温升见表1-41。
表1-41 普通型低压电器的允许温升
①主要用于间断长期工作制或反复短时工作制的电器,如用于长期工作制时,其线圈温升按间断长期或反复短时工作制允许温升值考核。
②对有主弧触点的电器,其弧触点的温升以及熔断器触刀、触座的温升由产品标准或产品技术条件另行规定。
③自力式触点是指由触点(包括触桥)材料本身产生弹力作接触压力的触点。
④他力式触点是指依靠其他弹性材料产生接触压力的触点。
⑤如相邻部件为绝缘材料,则极限允许温升按表中相应等级线圈的极限允许温升。
⑥电压线圈的温升是指额定工作电压下的稳定值。
⑦高发热元件(如电阻元件、熔断器、热元件等)连接处的极限允许温升由产品标准或产品技术条件另行规定。
⑧与发热部件相邻近的绝缘材料耐热等级低于A级(如热塑性塑料)时,则其极限允许温升为该材料连续耐热温度与40℃之差。
(4)普通型成套电气设备的允许温升
普通型成套电气设备的允许温升见表1-42。
表1-42 普通型成套电气设备的允许温升
注:括号内为推荐数值。
(5)热带型电气设备的允许温升
热带型电气设备的允许温升见表1-43。
表1-43 热带型电气设备的允许温升
1.6.2 各种电气设备的绝缘电阻最低允许值
(1)电气设备绝缘电阻的判断标准
①1MΩ的定则 根据实践经验,1000V以上的电气设备在运行温度下的绝缘电阻不低于1MΩ/kV。根据这个定则,可大致判断绝缘是否受潮、污脏及存在局部缺陷。
②交流电机 交流电机的绝缘电阻的判断标准,很难规定出一个精确的数值来表示绝缘的好坏,一般规定是:运行中的发电机,定子和转子绕组的绝缘电阻与以前测量结果比较有显著降低(即降到以前测量结果的1/3~1/5)时,则认为绝缘不良,没有具体的最低安全绝缘电阻值。根据运行经验,发电机定子绕组可以用下面的近似计算公式来确定其最低安全绝缘电阻值:
式中 R75℃——75℃时的定子绕组绝缘电阻,MΩ;
Ue——电机额定电压,V;
P——电机额定功率,kW。
电机定子绕组绝缘电阻的温度换算系数见1.6.2中(5)表1-50。
对额定电压为1000V以上的交流电机,定子绕组在接近运行温度时的最低安全绝缘电阻(用2500V兆欧表测量)一般不低于1MΩ/kV。
对额定电压为1000V以下的交流电机,定子绕组在常温下的绝缘电阻(用1000V兆欧表测量)不低于0.5MΩ。
转子绕组的最低绝缘电阻不低于0.5MΩ。
③直流电机 运行中的直流电机(发电机、电动机),其电枢绕组和磁场绕组的最低绝缘电阻(用1000V兆欧表测量)一般不低于0.5MΩ。
④油浸式变压器 油浸式变压器因油质的绝缘性能对绕组的绝缘电阻影响较大,所以一般只规定其绝缘电阻不得低于在折算至同一温度下的制造厂试验值的70%。无制造厂数据时,可参考下式计算:
式中 R——绕组对地或绕组对绕组的最低绝缘电阻,MΩ;
C——系数,20℃时为1.5;
Ue——变压器额定电压,V;
Se——三相绕组的额定容量,kV·A。
用上式计算的绝缘电阻比实测值高,这是因为计算的绝缘电阻是在绝缘油无水分、无酸、无油垢且套管接头均处于良好状态时的计算结果。
变压器投入运行前,其绝缘电阻不应低于出厂或大修后试验值的70%,否则应根据有关规定对绝缘油做耐压强度试验及其他试验。
变压器无原始资料时绝缘电阻参考值见表1-44。
表1-44 变压器无原始资料时绝缘电阻参考值
注:因温度每差10℃,绝缘电阻变化50%,故当测量温度与产品出厂试验时温度不符合时,可按表1-45换算到同一温度0℃时的数值(即测试值和出厂值各乘以换算系数)来进行比较。
油浸式变压器绝缘电阻的温度换算系数见表1-45。
表1-45 油浸式变压器绝缘电阻的温度换算系数
⑤电力电容器 电力电容器的绝缘电阻一般不低于2000ΜΩ(换算至20℃时)。
对于变压器、电力电容器和交流电动机等重要的高压设备,除要求测量其绝缘电阻外,为了判断其受潮情况,还要求测量吸收比R60/R15(即从开始测量起计时第60s的绝缘电阻与第15s的绝缘电阻的比值)。当油浸式变压器的温度为10~30℃时,绝缘未受潮的吸收比为1.3~2;绝缘受潮或绝缘有局部缺陷的吸收比趋近于1。
(2)高、低压线路和电气设备的绝缘最低允许值
额定电压在500V以下的线路和设备,用500V或1000V兆欧表测量,额定电压在500V以上的线路和设备,用1000~2500V兆欧表测量。
1)高压线路和设备
①架空线路的绝缘电阻一般不应低于1MΩ/kV。架空线路每个悬式绝缘子的绝缘电阻不应低于300MΩ。
②运行中电缆的绝缘电阻参见表1-46。
表1-46 电缆线路的绝缘电阻
注:表内绝缘电阻值,在干燥季节应取较大值,潮湿季节应取较小值。
2)低压线路和设备 低压线路和设备的绝缘电阻要求规定如下:
①新装和大修后的低压线路和设备,绝缘电阻不应低于0.5MΩ。
②运行中的低压线路和设备,绝缘电阻不应低于工作电压1000Ω/V。
③在潮湿环境中,绝缘电阻不应低于500Ω/V。
④控制线路的绝缘电阻一般不应低于1MΩ,潮湿的环境可降低为0.5MΩ。
3)小母线和二次回路等
①小母线在断开所有其他并联支路时,其绝缘电阻应不低于10MΩ。
②二次回路的每一支路和断路器、隔离开关的操动机构的电源回路等的绝缘电阻均应不低于1MΩ。在比较潮湿的地方,可不低于0.5MΩ。
③配电装置及馈电线路的绝缘电阻应不低于0.5MΩ。测量馈电线路绝缘电阻时,应将断路器、用电设备、电器和仪表等断开。
④阀型避雷器的绝缘电阻应不低于2500MΩ。
⑤悬式绝缘子每片的绝缘电阻应不低于300MΩ,35kV及以下的支柱绝缘子的绝缘电阻应不低于500MΩ,套管的绝缘电阻应不低于1000MΩ。
⑥由有机物制成的绝缘拉杆的绝缘电阻应不低于以下要求:
额定电压3~15kV,绝缘电阻为1200MΩ;额定电压20~35kV,绝缘电阻为3000MΩ;额定电压63~220kV,绝缘电阻为6000MΩ;额定电压330~500V,绝缘电阻为10000MΩ。
(3)普通型成套电气设备的绝缘电阻
普通型成套电气设备的绝缘电阻规定见表1-47。
表1-47 普通型成套电气设备的绝缘电阻
注:表中的绝缘电阻是在温度20℃±5℃、相对湿度为50%~70%时的数值。
(4)特殊电气设备的绝缘电阻
特殊电气设备的绝缘电阻的规定见表1-48。
表1-48 特殊电器的绝缘电阻
(5)不同温度下绝缘电阻的换算
①A级绝缘材料绝缘电阻的温度换算 在任意温度t下测得的A级绝缘材料的绝缘电阻Rt,可用下式换算为75℃时的绝缘电阻:
式中,Kt值见表1-49。
表1-49 A级绝缘材料绝缘电阻各种温度时之Kt值
②B级绝缘电机绝缘电阻的温度换算 在任意温度t下测得的B级绝缘电机的绝缘电阻Rt,可用下式换算为75℃时的绝缘电阻:
式中,Kt值见表1-50。
表1-50 B级绝缘电机绝缘电阻各种温度时之Kt值
③静电电容器绝缘电阻的温度换算 在任意温度t下测得的静电电容器的绝缘电阻Rt,可用下式换算为20℃时的绝缘电阻:
式中,Kt值具体见表1-51。
表1-51 静电电容器绝缘电阻各种温度时之Kt值
④浸渍纸绝缘电缆绝缘电阻的温度换算 在任意温度t下测得的浸渍纸绝缘电缆的绝缘电阻Rt,可用下式换算为20℃时的绝缘电阻:
式中,Kt值具体见表1-52。
表1-52 浸渍纸绝缘电缆绝缘电阻各种温度时之Kt值
1.6.3 电气设备绝缘吸收比要求
电气设备绝缘吸收比越大说明该设备的绝缘越好。通常吸收比(R60/R15)大于1.3时,表示绝缘没有严重受潮情况。
若在测量吸收比的过程中,绝缘电阻明显增大,则表示被测设备绝缘性能良好;若在测量过程中绝缘电阻增大甚微或没有增大,则表示设备绝缘劣化或受潮、不清洁。表1-53所列吸收比可作为判别一般绝缘物受潮或积垢等情况时的参考。
表1-53 介质吸收比所示的绝缘情况
1.6.4 电气设备绝缘介质损耗因数tanδ的要求
一些电气设备的tanδ参考值见表1-54。这些数值在试验时作为粗略的指示范围是很有用处的。
表1-54 一些电气设备的tanδ参考值
须指出,由于被试品真实的平均温度难以测准,另外还受绝缘材料不同的影响,故换算后往往还有较大的误差,因此应尽量在10~30℃的温度下进行测量。有些绝缘材料在温度低于某一临界值时,其tanδ值可能随温度下降而增大;而潮湿的材料在0℃以下时,会因水分冻结使tanδ值降低。所以规程规定:试品和周围温度在不低于+5℃的条件下测量tanδ值。
①绝缘油介质损失角正切值tanδ的温度换算。在任意温度t时测得的绝缘油介质损失角正切值tanδt,可用下式换算为20℃时的tanδ20值,即:
各种温度时Kt值具体见表1-55。
表1-55 绝缘油tanδ各种温度时之Kt值
②充油电压互感器和电力变压器tanδ值的温度换算。在任意温度t时测得的充油电压互感器和电力变压器的tanδt值,可用下式换算为20℃时的tanδ20值:
式中,Kt值具体见表1-56。
表1-56 充油设备tanδ各种温度时之Kt值
1.6.5 电气设备的绝缘强度要求
(1)普通型高压电器绝缘的电气强度要求
额定电压为3~220kV、频率为50Hz的交流高压电器,如断路器、隔离开关、负荷开关、接地开关、熔断器、互感器、避雷器、测量杆和操作杆、限流电抗器和分流电抗器、成套配电装置、套管和绝缘子等的电气强度应符合以下要求:
①一般要求见表1-57。
表1-57 普通型高压电器绝缘的电气强度一般要求
①标准雷电冲击波。
②如主要是瓷或液体的,则试验1min;如主要是由固体有机材料或电线胶构成的,则试验5min。对混合绝缘,如装配前由固体绝缘材料制成的零件已进行5min试验,则只试验1min。
③外绝缘干试和湿试时,电压均匀上升,不维持时间。仅对户外产品外绝缘进行湿试验。
②正常绝缘电气设备的工频(50Hz)试验电压见表1-58。
③正常绝缘电气设备的冲击试验电压见表1-59。
表1-58 正常绝缘电气设备的工频(50Hz)试验电压
注:斜线后的数值适用于外部绝缘能分别试验的油浸式电气设备的内部绝缘。
表1-59 正常绝缘电气设备的冲击试验电压
④降低绝缘电气设备的工频(50Hz)试验电压见表1-60。
表1-60 降低绝缘电气设备的工频(50Hz)试验电压
(2)普通型低压电器绝缘的电气强度要求
①低压电器的绝缘应保证在表1-61所列条件下承受工频(50Hz)试验电压历时1min而无击穿或闪络现象。
表1-61 低压电器的工频(50Hz)耐压试验要求
①Uj为产品或部件规定的额定绝缘电压。
②仅指交、直流额定绝缘电压至380V,触点开距不大于1mm的触点间。
②低压电器的绝缘,必须承受表1-62所示条件7个周期的耐潮试验。试验后,其绝缘电阻值应不小于表1-63所列数值,并能承受表1-61所列的试验电压值。
表1-62 低压电器的耐潮试验要求
注:产品进行耐潮试验前,应在试验箱(室)内于30~35℃下进行温度预处理6h,然后进行升温加湿。试验周期从升温加湿时开始计算。
表1-63 试验后绝缘电阻值的要求 mm
1.6.6 电气设备的电气间隙和漏电距离要求
(1)普通型低压电器的电气间隙和漏电距离要求
普通型低压电器的电气间隙和漏电距离应不小于表1-64的要求。
表1-64 普通型低压电器的电气间隙和漏电距离要求 mm
注:1.电气间隙按零部件的作用与所处位置分为以下几种。
C—带电零部件之间及带电零部件与金属零部件或接地零部件之间。
D—带电零部件与易碰零部件之间(易碰零部件是指容易被操作者触及的金属零部件,如电器的外壳、操作手柄、底架或底板等。这类零部件在正常情况下是不带电的,但如果未接地,在绝缘损坏的情况下可变成带电体)。
2.漏电距离按绝缘材料、结构形式与使用位置分为a、b两类,见表1-65。
3.当电气间隙D栏数值大于a栏或b栏所规定的相应漏电距离时,从带电零部件至易碰零部件的漏电距离必须不小于电气间隙。
4.电器的主电路、控制电路及辅助电路的电气间隙和漏电距离分别按其额定电压及额定电流选取。
5.主电路带电零部件与控制电路或辅助电路带电零部件之间的电气间隙和漏电距离应按电器的较高额定电压及额定电流选取。
6.表中所列数值不适用于受电弧作用的部分及电器在分断位置时同一极动、静触点之间的分开距离。
表1-65 漏电距离类别
①抗漏电性能相同的其他绝缘材料。
(2)普通型成套电气设备的电气间隙和漏电距离要求
①高压开关柜一次回路的电气间隙应不小于表1-66的要求。
②低压配电屏、电力传动通用控制屏、电力传动站等的电气间隙和漏电距离应不小于表1-67的要求。
表1-66 高压开关柜一次回路的电气间隙要求
表1-67 低压配电屏等的电气间隙和漏电距离要求
注:成套电气设备的电气间隙和漏电距离是指导电零部件之间、一个电气元件与另一电气元件的导电零部件之间的电气间隙和漏电距离。电气元件本身的电气间隙和漏电距离按元件本身标准的规定。
(3)热带型和湿热带型电气设备的电气间隙和漏电距离要求
热带型低压电器的电气间隙和漏电距离要求与普通型电器产品相同。
湿热带型控制站的电气间隙和漏电距离应不小于表1-68的要求。
表1-68 湿热带型控制站的电气间隙和漏电距离要求
(4)防爆型电气设备的电气间隙和漏电距离要求
①增安型、无火花型电气设备不同电位的导电部件之间的最小电气间隙和爬电距离,应符合表1-69的规定。
表1-69 增安型、无火花型电气设备不同电位的导电部件之间的最小电气间隙和爬电距离
注:1.设备的额定电压可高于表列数值的10%。
2.装入灯座中的额定电压,不大于250V的螺旋灯座灯泡,对于a级绝缘材料,最小爬电距离可为3mm。
3.表中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为绝缘材料相比漏电起痕指数分级,应符合现行国家标准的有关规定。Ⅰ级为上釉的陶瓷、云母、玻璃,Ⅱ级为三聚氰胺石棉耐弧塑料、硅有机石棉耐弧塑料,Ⅲ级为聚四氟乙烯塑料、三聚氰胺玻璃纤维塑料、表面用耐弧漆处理的环氧玻璃布板。
②本质安全电路与非本质安全电路裸露导体之间的电气间隙和爬电距离不得小于表1-70的规定值。
表1-70 本质安全电路与非本质安全电路裸露导体之间的电气间隙和爬电距离
1.6.7 导体的安全载流量
导体的安全载流量与环境温度和安装方式有关。常用导体的安全载流量见表1-71。绝缘导线的安全载流量见表1-72和表1-74。预制分支电缆的安全载流量见表1-76。
为了减少导体本身的电能耗损,降低温升,防止导线的绝缘过早老化,常降低表中的电流值来选择导线截面积。
表1-71 常用导体的安全载流量 A
注:1.涂漆导体的长期允许工作温度为70℃。
2.周围空气温度不是25℃时,其允许电流。
3.表中所列系交流50Hz者,用在直流时可适当加大。
4.矩形导体多片使用时,其总允许电流小于每片允许电流与片数之乘积,且片数越多,差别也越大。
5.导体垂直或侧向水平装置,如平向水平装置时,则其允许电流应适当降低5%~8%;如不涂漆,则其允许电流应降低11%~13%。
表1-72 塑料绝缘铜、铝导线安全载流量 A
注:1.线芯的最高工作温度为70℃。
2.导线周围环境温度为35℃。当实际空气温度高于35℃时,导线安全载流量应乘以校正系数(见表1-73)。
表1-73 校正系数表
表1-74 橡胶绝缘铜、铝导线安全载流量 A
注:1.线芯的最高工作温度为65℃。
2.导线安全载流量的温度校正系数见表1-75。
表1-75 校正系数表
表1-76 预制分支电缆安全载流量
注:额定电流是在环境温度为25℃条件下的值,当周围实际环境温度不为25℃时,应按表1-77的校正系数加以修正。
表1-77 温度校正系数
1.6.8 常用电工绝缘材料的耐热等级和绝缘性能
(1)电机和电器用绝缘材料的耐热等级
电机和电器用绝缘材料的耐热等级见表1-78。
表1-78 电机和电器用绝缘材料的耐热等级
(2)常用绝缘材料的特性
常用绝缘材料的特性见表1-79。
表1-79 常用绝缘材料的特性