ГОСТ IEC 60664-5-2013. Межгосударственный стандарт. Координация изоляции для оборудования в низковольтных системах. Часть 5. Комплексный метод определения зазоров и путей утечки, равных или менее 2 мм

6 Испытания и измерения

 

6.1 Испытания

 

6.1.1 Основные положения

Следующие процедуры испытаний, применяемые к типовым испытаниям с учетом того, что возможны повреждение или износ образцов, могут быть приемлемыми. Подразумевается, что испытанный образец не предназначен для дальнейшего использования.

Примечание 1 - Если планируется или требуется дальнейшее использование испытанного образца, необходимо отдельное решение технического комитета. В этом случае любое высоковольтное испытание должно комбинироваться с отдельным пробоем, измеряемым в соответствии с 6.1.3.5 и IEC 60664-1 (приложение C).

 

Испытательные процедуры заключаются в:

- проверке изоляционных промежутков (см. 6.1.2);

- проверке твердой изоляции (см. 6.1.3);

- диэлектрических испытаниях комплектного оборудования (см. 6.1.4);

- других испытаниях (см. IEC 60664-1 (подпункт 6.1.5)).

Воздействия на изоляционные промежутки и твердую изоляцию, выраженные кратковременными перенапряжениями, оцениваются испытаниями импульсным напряжением, которое может быть заменено испытаниями переменным или постоянным напряжением. Изоляционные промежутки равные или большие, чем приведенные для случая A таблицы 2, могут быть подтверждены измерением или испытанием напряжением. Если значения промежутков меньше, чем приведенные для случая A таблицы 2, они должны быть подтверждены испытаниями напряжением.

Способность твердой изоляции быть устойчивой к воздействию напряжения в любом случае должна быть подтверждена испытаниями напряжением. Стойкость к воздействию кратковременных напряжений оценивается испытанием импульсным напряжением, которое может быть заменено испытаниями напряжениями переменного или постоянного тока. Стойкость к воздействию длительного напряжения переменного тока может быть подтверждена только испытанием переменным напряжением. Испытание напряжением постоянного тока величиной, равной амплитудному значению напряжения переменного тока, неполностью эквивалентно испытанию переменным током вследствие различных характеристик стойкости твердой изоляции к различным типам напряжения. Тем не менее, в случае воздействия только напряжения постоянного тока, испытание постоянным током применимо.

Примечание 2 - Если для подтверждения изоляционных промежутков возможна замена испытания импульсным напряжением испытаниями напряжениями переменного или постоянного тока, то для подтверждения твердой изоляции принципиально невозможна замена испытания переменным током испытанием импульсным напряжением. Основная причина этого - различия в распространении импульсного напряжения в сравнении с напряжением промышленной частоты, особенно в комплексных цепях, в формах зависимости характеристик стойкости твердой изоляции и в продолжительности воздействия аномального напряжения.

 

6.1.2 Испытания для подтверждения соответствия изоляционных промежутков (зазоров)

6.1.2.1 Основные положения

Когда электрооборудование подвергается электрическим испытаниям для подтверждения соответствия изоляционных промежутков, испытания проводят на стойкость к напряжению, указанному в 5.2. Необходимое испытание для подтверждения соответствия изоляционных промежутков - испытание импульсным напряжением, однако в соответствии с 5.2.3 данное испытание требуется для изоляционных промежутков меньших, чем значения, указанные для случая A таблицы 2.

Если устойчивость к воздействиям длительного напряжения, пикового возвращающегося напряжения или временного перенапряжения в соответствии с 5.2 является определяющим для измерения изоляционных промежутков и если изоляционные промежутки меньше, чем значения, указанные для случая A таблицы 3, необходимы испытания переменным напряжением в соответствии с IEC 60664-1 (подпункт 6.1.2.2.2.2).

Когда подтверждение соответствия изоляционных промежутков внутри оборудования проводится испытанием импульсным напряжением, то необходимо обеспечить определение импульсного напряжения, прикладываемого к изоляционным промежуткам при испытании.

Примечания

1 Электрическое испытание изоляционных промежутков желательно также воздействует на смежную твердую изоляцию.

2 Для некоторых случаев данные испытания можно использовать для проверки расстояний утечки, см. 5.3.2.6.

3 Для испытаний законченного (комплектного) оборудования см. 6.1.4.

 

6.1.2.2 Испытания напряжением

6.1.2.2.1 Диэлектрическое испытание импульсным напряжением

6.1.2.2.1.1 Основные положения

Целью данного испытания является подтверждение соответствия изоляционных промежутков устойчивости к кратковременным перенапряжениям. Испытание импульсным выдерживаемым напряжением проводится импульсом формы волны 1,2/50 мс значением амплитуды в соответствии с IEC 60664-1 (таблица F.5, приложение F). Применяется форма волны по IEC 61180-1 (разделы 6.1 и 6.2). Она применяется для моделирования перенапряжений, возникающих вследствие процессов атмосферного характера и вследствие коммутационных процессов низковольтного оборудования.

В силу разброса результатов испытаний при разных испытательных импульсах испытания должны проводиться минимум тремя импульсами при каждой полярности с интервалами не менее 1 сек между импульсами.

Примечание 1 - Выходной импеданс импульсного генератора должен быть не более 500 Ом. При проведении испытаний на оборудовании со встроенными компонентами, через которые проходит испытательный ток, должен быть указан наиболее низкий виртуальный импеданс импульсного генератора (см. IEC 61180-2, пункт 9.2). В таких случаях возможен резонансный эффект, который может увеличить пиковое значение испытательного напряжения, что должно быть учтено при назначении испытательного напряжения.

 

Технические комитеты могут назначать альтернативные испытания диэлектрических характеристик изоляции в соответствии с 6.1.2.2.2.

Примечание 2 - Значения, указанные в IEC 60664-1 (таблица F.5, приложение F) получены в результате расчетов, приведенных в IEC 60664-1 (подпункт 6.1.2.2.1.3). Для точности информации взяты наивысшие значения точности. В некоторых случаях технические комитеты могут округлять значения.

 

6.1.2.2.1.2 Выбор импульсного испытательного напряжения

Если необходимо электрическое испытание координации изоляции оборудования с учетом изоляционных промежутков (для изоляционных промежутков меньших, чем значения, указанные для случая A таблицы 2), оборудование должно испытываться импульсным напряжением, соответствующим номинальному импульсному напряжению, установленному в соответствии с 4.3.3. Для назначения испытательного импульсного напряжения применяется IEC 60664-1 (таблица F.5, приложение F).

Для условий испытаний технические комитеты должны установить значения температуры и влажности.

Технические комитеты должны рассмотреть вопрос о том, должны ли дополнительно к типовым испытаниям проводиться выборочные или контрольные испытания.

6.1.2.2.1.3 Расчет значений по IEC 60664-1, таблица F.5 (приложение F).

Применяется IEC 60664-1 (подпункт 6.1.2.2.1.3).

6.1.2.2.2 Испытания альтернативные диэлектрическим испытаниям импульсным напряжением

6.1.2.2.2.1 Основные положения

Технические комитеты могут определять испытания напряжением переменного или постоянного тока для частичного оборудования как альтернативный метод.

Примечание - Когда испытания переменным или постоянным током с пиковым значением напряжения, соответствующим импульсному испытательному напряжению указанному в IEC 60664-1 (таблица F.5, приложение F), используют для подтверждения стойкости изоляционных промежутков, это вызывает более высокое воздействие на твердую изоляцию вследствие более длительного воздействия испытательного напряжения. Это несомненно может перегрузить и повредить твердую изоляцию. Технические комитеты должны учитывать это обстоятельство при назначении испытаний переменным или постоянным током в качестве альтернативы испытаниям импульсным напряжением. Как альтернативный вариант испытание импульсным напряжением приведено в 6.1.2.2.1.

 

6.1.2.2.2.2 Диэлектрическое испытание напряжением переменного тока

Применяется IEC 60664-1 (подпункт 6.1.2.2.2.2).

6.1.2.2.2.3 Диэлектрическое испытание напряжением постоянного тока

Применяется IEC 60664-1 (подпункт 6.1.2.2.2.3).

6.1.3 Испытания для подтверждения соответствия твердой изоляции

6.1.3.1 Выбор испытаний

Твердая изоляция, которая может быть объектом механических воздействий в процессе применения, хранения, транспортирования или установки оборудования, должна быть испытана с учетом механических вибраций и ударов перед диэлектрическими испытаниями. Технические комитеты могут устанавливать методы испытаний.

Примечание - Стандартные методы испытаний устанавливают из соответствующей части IEC 60068.

 

Испытания для координации изоляции являются типовыми испытаниями. Они состоят из следующих видов:

a) Испытания импульсным выдерживаемым напряжением для подтверждения способности твердой изоляции выдерживать номинальное импульсное напряжение (см. 5.4.3.2.2).

b) Испытание напряжением переменного тока для подтверждения стойкости твердой изоляции к:

- кратковременным перенапряжениям (см. 5.4.3.2.3);

- повышенному напряжению длительного воздействия;

- восстанавливающему пиковому напряжению (см. 5.4.3.2.4).

Если пиковое значение испытательного напряжения переменного тока равно или больше номинального импульсного напряжения, испытание напряжением переменного тока перекрывает испытание импульсным напряжением.

Твердая изоляция имеет различные характеристики стойкости по сравнению со стойкостью изоляционных воздушных промежутков, если время воздействия повышается. В основном способность стойкости изоляции значительно снижается. Из этого следует, что испытание переменным током, если оно определено для подтверждения соответствия стойкости твердой изоляции, не может заменить испытания импульсным напряжением.

c) Испытание отдельным (частичным) пробоем служит для подтверждения того, что нет отдельных пробоев при воздействии на твердую изоляцию:

- повышенного напряжения длительного воздействия;

- перенапряжений временного действия (см. 5.4.3.2.3);

- восстанавливающего пикового напряжения (см. 5.4.3.2.4).

d) Испытание напряжением переменного тока высокой частоты для подтверждения отсутствия повреждений при диэлектрическом нагреве в соответствии с 5.4.3.2.5.

Технические комитеты должны уточнять, какие типовые испытания требуются при возможных воздействиях, имеющих место в оборудовании.

Испытания частичными пробоями для твердой изоляции должны назначаться, если значение пикового напряжения, указанного в перечислении c), превышает 700 В и разность напряженности поля в среднем превышает 1 кВ/мм. Разность напряженности поля - это значение пикового напряжения на расстоянии между двумя точками с разным потенциалом.

Вышеуказанные испытания могут быть также предназначены для выборочных или контрольных испытаний. Тем не менее, в обязанность технических комитетов входит определение перечней выборочных и контрольных испытаний, которые должны подтверждать качество изоляции в процессе производства. Методы испытания и условия испытаний, предназначенных для этих проверок, должны быть такими, чтобы правильно оценивать характеристики изоляции без причинения ей повреждения.

Когда испытания проводятся на комплектном оборудовании, следует применять процедуры, указанные в 6.1.4.

6.1.3.2 Условия испытаний

Применяется IEC 60664-1 (подпункт 6.1.3.2).

6.1.3.3 Испытание импульсным напряжением

6.1.3.3.1 Методы испытаний импульсным напряжением по 6.1.2.2.1 применяются также и к твердой изоляции, исключая то, что корректирующий фактор, указанный в IEC 60664-1 (таблица F.5, приложение F), не применяется. Испытание должно быть проведено подачей пяти импульсов при каждой полярности с интервалами между импульсами 1 сек. Форма волны каждого импульса должна записываться (см. IEC 60664-1, подпункт 6.1.3.3.2).

6.1.3.3.2 Применяемый критерий

Применяется IEC 60664-1 (подпункт 6.1.3.3.2).

6.1.3.4 Испытания напряжением переменного тока промышленной частоты

6.1.3.4.1 Метод испытания

Форма волны испытательного напряжения промышленной частоты должна быть синусоидальной. Это требование выполнено, если соотношение между пиковым и действующим значениями напряжения составляет . Пиковое значение переменного испытательного напряжения должно быть равно максимальному напряжению, указанному в перечислении b) 6.1.3.1.

Испытательное напряжение для основной и дополнительной изоляции должно иметь то же самое значение, что и напряжения, указанные в перечислении b) 6.1.3.1. Для усиленной изоляции испытательное напряжение должно иметь удвоенное значение, указанное для основной изоляции.

Испытательное напряжение должно равномерно подниматься от 0 В до значения, указанного в 5.3.3.2, за время не более 5 сек и удерживаться в течение времени, по крайней мере, 60 сек.

В тех случаях, когда временное перенапряжение короткого периода действия требует назначения наиболее строгих требований с учетом амплитуды испытательного напряжения, уменьшение длительности испытания до минимального значения 5 сек должно быть рассмотрено техническими комитетами.

Примечание 1 - Отдельные типы изоляции, подвергаемые длительному воздействию, могут потребовать обнаружения слабых мест в твердой изоляции.

Примечание 2 - В случае испытаний с учетом высокого значения устойчивого напряжения, включая высокое пиковое значение, восстанавливающее напряжение, технические комитеты должны рассматривать введение границ безопасности испытательного напряжения.

 

В некоторых случаях испытательное напряжение переменного тока необходимо заменять испытательным напряжением постоянного тока со значением равным пиковому значению напряжения переменного тока, однако это испытание желательно должно быть менее жесткое, чем испытание переменным током. Технические комитеты должны давать заключения по этой ситуации (см. 6.1.3.6).

Испытательное оборудование указано в IEC 61180-2. Рекомендуется, чтобы ток короткого замыкания на выходе генератора был не менее 200 мА.

Примечание 3 - Для испытательных напряжений превышающих 3 кВ, необходимо, чтобы номинальная мощность испытательного оборудования была не менее 600 ВА.

 

Ток срабатывания генератора должен быть установлен на рабочее значение 100 мА или для испытательного напряжения выше 6 кВ на возможно значение.

Примечание 4 - Для контрольных испытаний ток срабатывания может быть отрегулирован на меньшую величину, но не менее 3,5 мА.

 

6.1.3.4.2 Применяемый критерий

Не должно быть случаев перекрытия твердой изоляции.

6.1.3.5 Испытания отдельным пробоем

6.1.3.5.1 Основные положения

Форма волны испытательного напряжения переменного тока промышленной частоты должна быть синусоидальной. Это требование выполнено, если соотношение между пиковым и действующим значениями напряжения составляет . Пиковое значение U_t (см. рисунок 1) должно быть равно наибольшему значению, указанному в перечислении c) 6.1.3.1, с учетом повышающих коэффициентов F₁, F₃ и F₄, что применимо.

Методы испытания отдельным пробоем приведены в IEC 60664-1 (приложение C). При выполнении испытания применяют повышающие коэффициенты. Такие примеры имеются для пикового восстанавливающего напряжения U_rp, аналогичные коэффициенты применяются для высокого устойчивого напряжения и продолжительных временных перенапряжений.

F₁ - основной коэффициент (фактор) безопасности для испытания отдельным пробоем и назначения размеров основной и дополнительной изоляции.

Затухающее напряжение частичного пробоя может воздействовать при окружающих условиях, таких как температура. Эти воздействия учтены основным коэффициентом безопасности F₁, равным 1,2.

Из этого следует, что затухающее напряжение частичного пробоя для основной и дополнительной изоляции равно, по крайней мере 1,2U_rp.

F₂ - коэффициент (фактор) запаздывания частичного пробоя.

Запаздывания происходят между началом воздействия напряжения частичного пробоя U_i и началом воздействия напряжения частичного пробоя U_e. Отдельные опыты показывают, что F₂ не более значения 1,25. Из этого следует, что для основной и дополнительной изоляции начальное значение испытательного напряжения составляет F₁·F₂·U_rp, то есть 1,2·1,25·U_rp, что равно 1,5U_rp.

Примечание - Учитывается, что энергия частичного пробоя инициирована временным перенапряжением, превышающим U_i, и может поддерживаться, например, при значениях пикового восстанавливающего напряжения, превышающих значение U_e. Эта ситуация может потребовать применения для испытания импульсного и переменного напряжений, что неудобно. Из этого следует, что испытание переменным напряжением выполняют при возникновении повышенного напряжения.

 

F₃ - дополнительный коэффициент (фактор) безопасности для испытания отдельным разрядом и назначения размеров усиленной изоляции.

Для усиленной изоляции требуется оценка более значительных рисков. Из этого следует, что необходим дополнительный коэффициент безопасности F₃, равный 1,25. Начальное значение испытательного напряжения равно F₁·F₂·F₂·U_rp, или 1,2·1,25·1,25·U_rp, что равно 1,875U_rp.

F₄ - коэффициент (фактор), учитывающий отклонение от номинального напряжения U_n в главной низковольтной системе питания.

Для цепей, присоединенных к главной низковольтной системе питания, этот коэффициент учитывает отклонение напряжения в главной системе от его номинального значения. Из этого следует, что пик значения напряжения относительно номинального значения U_n отличается увеличением с учетом коэффициента F₄, равного 1,1.

6.1.3.5.2 Подтверждение соответствия

Испытание подтверждает, что отдельные пробои поддерживаются при наибольших из следующих значений:

- пикового значения максимального устойчивого напряжения;

- пикового значения временного перенапряжения длительного действия (см. 5.3.3.2.3);

- восстанавливающего пикового напряжения (см. 5.3.3.2.4).

Примечание - Для случаев, когда дополнительно требуется иметь данные действительных значений начального и затухающего напряжения, процедура измерения дана в IEC 60664-1 (раздел D.1, приложение D).

 

При испытаниях испытание отдельным импульсом главным образом применяется к компонентам, небольшим сборочным единицам и небольшому оборудованию. При испытании комплектного оборудования следует обратить внимание на необходимость установления предельного ослабления сигнала частичного разряда, когда измерения проводят на выводах оборудования.

Вследствие коэффициента F₁, минимальное необходимое значение затухающего напряжения пробоя должно быть более высоким, чем наибольшее значение напряжения, зарегистрированное выше.

В соответствии с видом испытательного образца технические комитеты должны оговорить:

- испытательный ток (IEC 60664-1, раздел C.1, приложение C);

- измерительное оборудование (IEC 60664-1, раздел C.3, приложение C и раздел D.2, приложение D);

- измерение частоты (IEC 60664-1, пункт C.3.1, приложение C и пункт D.3.3, приложение D);

- процедуры испытаний (6.1.3.5.3).

6.1.3.5.3 Процедуры испытания

Значение испытательного напряжения U_t равно 1,2 значения необходимого напряжения U_e, вызывающего одиночный пробой. В связи с задержкой одиночного пробоя (см. 6.1.3.5.1) должно быть приложено 1,25-кратное значение начального напряжения.

Напряжение должно постепенно подниматься от 0 В до начального испытательного напряжения F₂·U_t, или F₁·F₂, то есть 1,2·1,25, что равно 1,5-кратному значению наибольшего из напряжений, указанных в 6.1.3.5.2. Его поддерживают постоянным в течение заданного времени t₁ не превышая 5 сек. Если отсутствуют факты частичного пробоя, испытательное напряжение понижают до 0 В после достижения времени t₁. Если происходят отдельные пробои, испытательное напряжение поднимают до значения испытательного напряжения U_t и поддерживают постоянным в течение указанного времени t₂ только тогда, когда производят измерение амплитуды частичного пробоя.

 

 

Рисунок 1 - Испытательное напряжение

 

6.1.3.5.4 Применяемый критерий

Применяется IEC 60664-1 (подпункт 6.1.3.5.4).

6.1.3.6 Испытание напряжением постоянного тока

Напряжение постоянного тока, если его значение равно пиковому значению напряжения переменного тока, неполностью эквивалентно воздействию напряжения переменного тока вследствие различного воздействия на твердую изоляцию напряжений этих типов. Тем не менее, в случае воздействия на изоляцию чистого постоянного напряжения испытания напряжением постоянного тока применимо.

Испытательное напряжение постоянного тока не должно содержать пульсации. Это требование выполнено, если соотношение между пиковым значением напряжения и средним значением составляет 1,0 +/- 3%. Среднее значение испытательного напряжения постоянного тока должно быть равно пиковому значению напряжения переменного тока, указанному в перечислении b) 6.1.3.1.

Для основной изоляции и дополнительной изоляции испытательное напряжение должно быть тем же самым, которое указано в перечислении b) 6.1.3.1. Для усиленной изоляции испытательное напряжение должно быть равно двойному значению напряжения, применяемого для испытания основной изоляции.

Испытательное напряжение постоянного тока должно равномерно подниматься от 0 В до значения, указанного в 5.4.3.2, за время не более 5 сек и удерживаться в течение, по крайней мере 60 сек.

Примечание 1 - В определенных случаях ток пробоя от конденсаторов может быть величины и длительности, чем необходимо.

 

Испытательное оборудование указано в IEC 61180-2. Рекомендуется, чтобы ток короткого замыкания на выходе генератора был не менее 200 мА.

Примечание 2 - Для испытательных напряжений, превышающих 3 кВ, необходимо, чтобы номинальная мощность испытательного оборудования была не менее 600 ВА.

 

Ток срабатывания генератора должен быть установлен на рабочее значение 100 мА или для испытательного напряжения выше 6 кВ на возможно значение.

Примечание 3 - Для контрольных испытаний ток срабатывания может быть отрегулирован на меньшую величину, но не менее 10 мА.

 

6.1.3.7 Испытание напряжением переменного тока высокой частоты

Для испытания напряжением переменного тока высокой частоты по 5.3.3.2.5 могут быть необходимы дополнительное или альтернативное испытания напряжением переменного тока по 6.1.3.4 или испытание отдельным пробоем по 6.1.3.5.

6.1.4 Проведение диэлектрических испытаний на комплектном оборудовании

6.1.4.1 Основные положения

Применяется IEC 60664-1 (подпункт 6.1.4.1).

6.1.4.2 Испытуемые части

Применяется IEC 60664-1 (подпункт 6.1.4.2).

6.1.4.3 Подготовка цепей оборудования

Применяется IEC 60664-1 (подпункт 6.1.4.3).

6.1.4.4 Значение испытательного напряжения

Цепи, подключенные к главной низковольтной сети, испытываются в соответствии с 6.1.2 и 6.1.3.

Испытательное напряжение, приложенное между двумя цепями оборудования, должно иметь значение, соотнесенное с наибольшим значением напряжения, которое может прилагаться между этими цепями.

6.1.4.5 Критерии оценки

Применяется IEC 60664-1 (подпункт 6.1.4.5).

6.1.5 Другие испытания

Применяется IEC 60664-1 (подпункт 6.1.5).

6.1.6 Точность измерений испытуемых параметров

Применяется IEC 60664-1 (подпункт 6.1.6).