Обяснена диелектрична якост на епоксидна смола и въздух: Ключови разлики при проектирането на средно напрежение

Въведение

Всеки размер в разпределителния панел за средно напрежение се определя от едно число: диелектричната якост на изолационната среда между проводниците под напрежение и заземените конструкции. Това единствено свойство на материала - измерено в киловолта на сантиметър - определя разстоянията между фазите, разстоянията между фазите и земята, дължината на пътя на провлачване и физическия обем на изолацията, необходим за издържане на номиналното импулсно напрежение на мълнията без пробив.

Диелектричната якост на отлятата епоксидна смола е 180-200 kV/cm в насипно състояние - приблизително шест пъти по-голяма от тази на въздуха при атмосферно налягане (30 kV/cm) - и тази единствена разлика в свойствата на материала е техническата основа, която позволява на разпределителните устройства с твърда изолация да постигнат 40-60% по-малки размери на панела в сравнение с разпределителните устройства с въздушна изолация, като същевременно елиминират режимите на повреда, свързани с повърхностно замърсяване, които ограничават ефективността на въздушната изолация в замърсени промишлени среди.

За електроинженерите, които проектират изолационни системи за средно напрежение, и за мениджърите по снабдяването, които оценяват разпределителните устройства AIS спрямо SIS, разбирането на сравнението на диелектричната якост между епоксидна смола и въздух не е академично фоново знание - то е количествената основа за всяко твърдение за ефективност на пространството, всяка спецификация за устойчивост на замърсяване и всяко решение за координация на изолацията, което отличава технологията за твърда изолация от нейния предшественик с въздушна изолация.

В тази статия е представен строг, насочен към приложението анализ на диелектричната якост в епоксидна смола спрямо въздушни изолационни системи - от фундаменталната физика на разрушението до инженерното класифициране на полето, екологичните характеристики и практическите последици за спецификацията и дизайна на разпределителните устройства за средно напрежение.

Съдържание

• Какво е диелектрична якост и как се измерва в епоксидна смола и въздух?
• Как се представят епоксидната смола и въздушната изолация в реални експлоатационни условия на МВ?
• Как разликата в диелектричната якост определя предимствата на дизайна на SIS разпределителните устройства?
• Какви са изискванията за спецификация и проверка на качеството на епоксидните изолационни системи?

Какво е диелектрична якост и как се измерва в епоксидна смола и въздух?

Диелектричната якост е максималният интензитет на електрическото поле, изразен в kV/cm или kV/mm, който даден изолационен материал може да издържи, без да претърпи диелектричен пробив: катастрофален преход от изолационно към проводящо състояние, причинен от лавинообразна йонизация на материала при екстремно напрежение на електрическото поле.

Физика на диелектричния разпад

Разрушаване във въздуха - лавинен механизъм на Таунсенд:

Във въздуха при атмосферно налягане диелектричният пробив се осъществява чрез лавинообразния процес на Таунсенд:

1. Свободните електрони (от космическа радиация или фотойонизация) се ускоряват в приложеното електрическо поле.
2. Ускорените електрони се сблъскват с неутралните молекули на въздуха, като ги йонизират и освобождават допълнителни електрони.
3. Всяко йонизационно събитие умножава популацията на електроните - лавина
4. Когато лавината достигне критична плътност, проводящ плазмен канал (стример) премоства разстоянието между електродите
5. Стримерът преминава в пълна дъга, с което завършва разбивката.

Полето на пробив за въздух с еднаква геометрия на електрода при стандартни условия (20°C, 1 бар, 50% RH) е приблизително 30 kV/cm¹. Тази стойност е силно чувствителна към:

• Геометрия на електрода: Неравномерните полета (остри ръбове, малки радиуси) намаляват ефективната пробивна сила до 5-15 kV/cm
• Влажност: Повишаването на влажността над 50% RH намалява якостта на пробив с до 15%
• Замърсяване: Повърхностното замърсяване на изолацията в непосредствена близост до въздушните междини създава проводящи пътища, които инициират избухване при полета далеч под стойността на пробива в чист въздух.
• Надморска височина: Намалената плътност на въздуха на височина (> 1000 м) намалява пропорционално якостта на разрушаване

Разрушаване на епоксидна смола - електронни и термични механизми:

Диелектричният пробив в твърда епоксидна смола се осъществява чрез коренно различни механизми, отколкото в газ:

• Електронна повреда: При много високи полета (> 500 kV/cm) директното инжектиране на електрони от електродите в полимерната матрица инициира лавинообразна йонизация в твърдото тяло - вътрешен механизъм на разрушаване.
• Топлинно разрушаване: Диелектрични загуби ($\tan \delta \times E^2$) генерират топлина в материала; ако генерирането на топлина надхвърли разсейването на топлината, температурата се повишава, докато материалът не се разруши - практическият ограничителен механизъм при честотата на мощността
• Ерозия при частичен разряд: При наличие на кухини или включвания частичните разряди постепенно разрушават околния полимер - преобладаващият дългосрочен механизъм на разрушаване при експлоатация.

Измерената диелектрична якост на отлятата епоксидна смола при условията на изпитване за кратко време по IEC 60243 са 180-200 kV/cm² - приблизително 6 пъти по-висока от стойността на въздуха. При дългосрочни условия на експлоатация с активност на частичен разряд ефективното проектно поле се ограничава до 20-40 kV/cm, за да се осигури 30-годишен живот на изолацията.

Стандартни методи за измерване

IEC 60243-1 - Краткотрайно изпитване на диелектричната якост:

• Електроди: месингови цилиндри с диаметър 25 mm и плоски повърхности с диаметър 25 mm, потопени в изолационно масло, за да се предотврати възпламеняване на повърхността.
• Прилагане на напрежението: Рампа със скорост 2 kV/s от нула до пробив
• Дебелина на пробата: 1-3 мм за характеризиране на насипни материали
• Резултат: Напрежението на пробив, разделено на дебелината на пробата = диелектрична якост в kV/mm

IEC 60060-1 - Техники за изпитване на високи напрежения:

• Изпитване за издръжливост на захранващата честота: Приложено напрежение с честота 50 Hz за 60 секунди; без пробив = издържа
• Изпитване за издръжливост на импулси от мълния: 1.2/50μs импулсна форма на вълната; издържа при номинална стойност на BIL = преминава
• Тези изпитвания се прилагат за цели разпределителни устройства, а не за проби от материали.

Референтни стойности на диелектричната якост

Материал	Диелектрична якост	Условие за изпитване	Стандартен
Въздух (равномерно поле)	30 kV/cm	20°C, 1 бар, равномерно	IEC 60060
Въздух (неравномерно поле)	5-15 kV/cm	Остра геометрия на електрода	IEC 60060
Въздух (замърсена повърхност)	1-5 kV/cm	Замърсена повърхност на изолатора	IEC 60507
SF6 (1 бар)	89 kV/cm	Еднородно поле	IEC 60052
SF6 (3 бара)	~220 kV/cm	Еднородно поле	IEC 60052
Епоксидна смола за отливане (APG, насипно състояние)	180-200 kV/cm	IEC 60243, за кратко време	IEC 60243
Лятна епоксидна смола (поле за проектиране)	20-40 kV/cm	Дългосрочно обслужване, 30 години живот	IEC 62271
XLPE кабелна изолация	200-300 kV/cm	В насипно състояние, за кратко време	IEC 60502
Порцелан (в насипно състояние)	60-100 kV/cm	В насипно състояние, за кратко време	IEC 60672
Силиконова гума	150-200 kV/cm	В насипно състояние, за кратко време	IEC 60243

Защо се различават якостта на късо време и проектното поле

Съотношението от 6 пъти между краткотрайната диелектрична якост на епоксидната смола (180-200 kV/cm) и практическото й проектно поле (20-40 kV/cm) отразява факторите за безопасност, необходими за 30-годишен живот на изолацията при:

• Непрекъснато напрежение на променлив ток - напрежението на мощната честота оказва циклично напрежение 50 пъти в секунда, 1,6 милиарда цикъла за 30 години.
• Преходни пренапрежения - мълниеносните импулси и комутационните пренапрежения създават пикови полета 3-5 пъти по-високи от номиналното напрежение.
• Термично стареене - повишената температура ускорява разпадането на полимерните вериги, като постепенно намалява диелектричната якост
• Дейност при частичен разряд - дори подпрагови PD събития в кухини или интерфейси ерозират околния полимер с течение на времето

Проектното поле от 20-40 kV/cm включва всички тези механизми на деградация с подходящи граници на безопасност, като гарантира, че изолационната система запазва адекватна диелектрична якост през целия си номинален експлоатационен живот.

Как се представят епоксидната смола и въздушната изолация в реални експлоатационни условия на МВ?

Лабораторните стойности на диелектричната якост за епоксидна смола и въздух представляват идеални условия - равномерни полета, чисти повърхности, контролирана температура и влажност. Реалните разпределителни устройства за средно напрежение работят в среди, които систематично влошават характеристиките на въздушната изолация, като оставят твърдата епоксидна изолация до голяма степен незасегната. Това разминаване в експлоатационните характеристики в реални условия е практическата инженерна обосновка на технологията за твърда изолация.

Производителност на замърсяването

Въздушна изолация при замърсяване:

Класификацията на IEC за степента на замърсяване (IEC 60815) определя четири степени на замърсяване (а-г) въз основа на еквивалентната плътност на солевите отлагания (ESDD)³ върху повърхностите на изолатора. С увеличаване на нивото на замърсяване минималното разстояние за преминаване, необходимо за надеждна въздушна изолация, се увеличава драстично:

• Ниво на замърсяване a (леко): 16mm/kV разстояние за преминаване
• Ниво на замърсяване b (средно): 20mm/kV разстояние за преминаване
• Ниво на замърсяване c (тежко): 25mm/kV разстояние за преминаване
• Ниво на замърсяване d (много силно): 31mm/kV разстояние за преминаване

За инсталация на разпределително устройство 12 kV в среда с голямо замърсяване необходимото разстояние на проход е 25 × 12 = 300 mm - физическо ограничение, което пряко определя минималния размер на въздушноизолираните компоненти. В крайбрежна, промишлена или пустинна среда постигането на подходящо разстояние на проход в АИС изисква или увеличена геометрия на изолатора, или редовна поддръжка за почистване.

Епоксидна смола при замърсяване:

Изолацията от лят епоксид в разпределителните устройства SIS не е изложена на външни замърсявания. Твърдото капсулиране на всички проводници под напрежение означава, че въздушното замърсяване - солена мъгла, циментов прах, химически изпарения, конденз - не може да достигне до първичната изолационна среда. Единствените открити повърхности са външните повърхности на епоксидната капсула, които са проектирани с устойчивост на проследяване съгласно IEC 60587 (CTI > 600 V) и устойчивост на дъга съгласно IEC 61621 (> 180 секунди).

Резултат: Разпределителните устройства SIS поддържат пълната номинална диелектрична производителност в среди с клас на замърсяване d, където AIS би изисквала увеличени разстояния на проход, често почистване или допълнителна защита на корпуса.

Температура и влажност

Чувствителност към температурата и влажността на въздушната изолация:

• Якостта на разрушаване на въздуха намалява с приблизително 0,3% на °C над 20°C
• При 55°C околна температура (често срещана в инсталациите в Близкия изток и тропиците) диелектричната якост на въздуха намалява с ~10%
• Относителната влажност над 80% с кондензация върху повърхностите на изолатора намалява ефективната издръжливост на пълзене с 30-50%
• Комбинираната висока температура и висока влажност (тропическа крайбрежна среда) може да намали ефективната ефективност на въздушната изолация с 40-60% под стандартните условия на изпитване

Епоксидна смола Температура и влажност:

• Диелектричната якост на епоксидната смола намалява с приблизително 0,1% на °C над 20°C⁴ - три пъти по-слаба чувствителност от въздуха
• Абсорбцията на влага в отлятата епоксидна смола е ограничена до 0,1-0,3% от теглото при условия на пълно потапяне; при нормална експлоатация на разпределителните устройства абсорбцията на влага е незначителна.
• Термичен клас F (155°C) означава, че изолационната система запазва пълната си ефективност при постоянни работни температури до 105°C (40°C околна среда + 65°C повишаване на температурата).

Изпълнение на частичен разряд

Частичен разряд (ЧР) е локализиран електрически разряд, който възниква в кухини, включения или на интерфейси в рамките на изолационна система, когато локалното електрическо поле превишава якостта на пробив на кухината - без да причинява пълно разрушаване на изолацията. PD е основният механизъм за стареене в твърдите изолационни системи и основният диагностичен показател за качеството на изолацията.

PD в областта на въздушната изолация:
В разпределителните устройства с въздушна изолация PD се появява по ръбовете на проводниците, повърхностите на изолатора и отлаганията на замърсяване при нормално работно напрежение. Въздушната изолация по своята същност е толерантна към PD на повърхността - въздушната междина се самозаздравява след всеки разряд. Въпреки това PD върху съседните твърди изолационни повърхности (опорни изолатори, кабелни накрайници) причинява прогресивна повърхностна ерозия и проследяване.

PD в епоксидна смола:
В твърдата епоксидна изолация PD се проявява изключително в кухини, включвания или интерфейсни дефекти, възникнали по време на производството. Епоксидната смола, отлята от APG без празнини, с PD < 5 pC при 1,5 × Um, има по същество нулева PD активност при нормално работно напрежение - проектното поле (20-40 kV/cm) е далеч под полето на възникване на празнини за материал без празнини. Всяка активност на PD, открита при експлоатация, показва производствен дефект или повреда при монтажа, която изисква разследване.

Сравнително представяне в реални условия

Параметър на изпълнение	Въздушна изолация (AIS)	Епоксидна смола (SIS)
Ниво на замърсяване d Изпълнение	Изисква 300 мм разстояние / почистване	Незасегнати - няма открити повърхности
Влажност > 80% RH	30-50% с намаляване на издръжливостта	< 5% издържа на намаляване
Температура 55°C	~10% намаляване на якостта	~3% намаляване на якостта
Кондензация върху повърхности	Тежък риск от избухване	Без ефект (запечатани повърхности)
Солена мъгла (крайбрежна)	Изисква засилено пълзене	Незасегнат
Химическа атмосфера	Риск от проследяване на повърхността	Запечатано - не е засегнато
Надморска височина > 1 000 м	Изисква намаляване на напрежението	Не се изисква намаляване на напрежението
Дейност при частичен разряд	Присъщи на повърхностите	Нула в материал без празнини

Случай на клиент: Диелектрична повреда в разпределително устройство AIS, заменено с SIS в крайбрежен промишлен завод

Собственик на предприятие, ориентирано към качеството, експлоатиращ разпределителна подстанция 12 kV в крайбрежно съоръжение за преработка на химикали в Югоизточна Азия, се свързва с Bepto след избухване на фаза към земя на съществуващото разпределително устройство AIS. Разследването установи, че причината за повредата е замърсяването със солена мъгла на повърхностите на опорните изолатори - местоположението на обекта на 200 м от океана в комбинация с изпаренията от химическия процес са създали среда с клас на замърсяване d, на която оригиналната изолационна система AIS не е била проектирана да издържи без тримесечна поддръжка за почистване. Графикът на поддръжката се е изплъзнал по време на пиковия период на производството и натрупаният слой замърсяване е причинил избухване по време на влажен нощен период.

След замяната на засегнатите панели с разпределителното устройство SIS на Bepto, инженерният екип на съоръжението потвърди, че запечатаната епоксидна изолационна система е напълно незасегната от крайбрежната солена мъгла и химическата атмосфера през последвалия 30-месечен период на наблюдение - с нулеви интервенции по поддръжката на изолацията и нулеви събития на PD, открити при годишното наблюдение на състоянието. Имунитетът на плътната изолация към повърхностно замърсяване елиминира изцяло първопричината за първоначалната повреда.

Как разликата в диелектричната якост определя предимствата на дизайна на SIS разпределителните устройства?

Предимството на диелектричната якост 6× на отлятата епоксидна смола пред въздуха се превръща директно в количествено измерими инженерни ползи при проектирането на SIS разпределителни устройства - ползи, които могат да бъдат изчислени от първи принципи и проверени спрямо размерите на инсталираното оборудване.

Изчисляване на намалението на просвета

Минималната дебелина на изолацията, необходима за издържане на номиналното импулсно напрежение на мълнията (BIL), се определя от:

$d_{min} = \frac{BIL}{E_{design}}$

Къде: $BIL$ е номиналното импулсно напрежение на мълнията и $E_{design}$ е проектното поле на изолационната среда.

За 12kV разпределителни устройства (BIL = 75kV):

• Въздушна изолация: $d_{min} = \frac{75 \text{ kV}}{15 \text{ kV/cm}} = 50 \text{ mm}$ (при използване на нееднородна проектна стойност на полето)
• Епоксидна смола: $d_{min} = \frac{75 \text{ kV}}{200 \text{ kV/cm}} = 3.75 \text{ mm}$ (като се използва обемна стойност за кратко време; при практическото проектиране се използват 20-40 kV/cm с коефициенти на безопасност → 19-38 mm обща изолация)

Практическият резултат: епоксидната изолация при 12 kV изисква 15-25 mm твърд материал, докато въздушната изолация изисква 120-160 mm свободно пространство - 6-10 пъти по-малко пространство, отделено за изолация между проводници под напрежение и заземени конструкции.

Сравнение на разстоянията между различните нива на напрежение:

Напрежение	BIL	Въздушен просвет (IEC 62271-1)	Дебелина на епоксидната смола (практическа)	Намаляване на пространството
12kV	75kV	120 мм (фаза-земя)	15-20 мм	~85%
24kV	125kV	220 мм (фаза-земя)	25-35 мм	~85%
40,5 kV	185kV	320 мм (фаза-земя)	40-55 мм	~85%

Инженеринг на класификацията на полето в епоксидни системи

Въпреки че диелектричната якост на епоксидната смола в насипно състояние е 180-200 kV/cm, практическото проектиране е ограничено от концентрацията на електрическото поле в геометричните прекъсвания. По ръбовете на проводниците, интерфейсите на връзките и границите на материалите локалното поле може да надхвърли обемната стойност с коефициенти 2-5 пъти, създавайки точки на възникване на частичен разряд, дори когато средното поле е в границите на проекта.

Техники за класификация на полето в SIS комутационни устройства:

Геометрично класиране:
Всички ръбове на проводниците и интерфейси за накрайници са проектирани с контролирани радиуси. Връзката между радиуса на проводника $r$ и максималния коефициент на усилване на полето $k$ е:

$k = 1 + \frac{2d}{r}$

Къде: $d$ е дебелината на изолацията. За проводник с радиус 5 mm в 20 mm епоксидна изолация,$k \приблизително 9$ - което означава, че локалното поле на повърхността на проводника е 9 пъти по-голямо от средното поле. Това изисква или увеличаване на радиуса на проводника, или използване на материали за подобряване на полето на границата.

Полупроводникови слоеве за класификация на полето:
При съединенията на шините, кабелните накрайници и интерфейсите на прекъсвачите се полага тънък слой от полупроводима епоксидна смес (съпротивление $10^2 - 10^4 \text{ }\Омега\cdot\text{cm}$) се прилага между проводника и обемната изолация. Този слой преразпределя градиента на електрическото поле равномерно по протежение на интерфейса, като елиминира концентрацията на полето в края на проводника.⁵ и намаляване на пиковото поле до границите на проектното поле без PD.

Капацитивно класифициране:
На интерфейсите за кабелни накрайници, където изолацията на XLPE кабела се среща с епоксидната изолация на разпределителната уредба, предварително оформените стресови конуси с капацитивни градиращи слоеве преразпределят полето през границата на интерфейса, като предотвратяват концентрацията на полето в точката на прекъсване на кабелния екран.

Съображения за несъответствие на относителната проницаемост

Едно от предизвикателствата при проектирането, характерно за твърдите изолационни системи, е несъответствието на относителната проницаемост (εr) между различните изолационни материали на интерфейсите:

• Отлята епоксидна смола: $\varepsilon_r = 3,5 - 4,5$
• Въздух: $\varepsilon_r = 1,0$
• XLPE кабелна изолация: $\varepsilon_r = 2,3$
• газ SF6: $\varepsilon_r = 1,006$

На границата между два материала с различни стойности на εr електрическото поле се разпределя обратно пропорционално на съотношението на проницаемостта:

$\frac{E_1}{E_2} = \frac{\varepsilon_{r2}}{\varepsilon_{r1}}$

Това означава, че на границата епоксидна смола-въздух полето във въздуха е 3,5-4,5 пъти по-високо от това в съседната епоксидна смола - ето защо всяка въздушна празнина или пролука на епоксидна повърхност се превръща в начална точка на частичен разряд при полета, които са много по-ниски от проектната стойност на епоксидната смола. Това е физическата причина, поради която леенето на APG без празнини и правилното класифициране на полетата на всички материални интерфейси са задължителни изисквания за качество при производството на SIS разпределителни устройства.

Какви са изискванията за спецификация и проверка на качеството на епоксидните изолационни системи?

Предимството на диелектричната якост на епоксидната смола пред въздуха се реализира в експлоатация само ако изолационната система е произведена по стандарти за качество без празноти и е проверена чрез подходящи електрически тестове. Една епоксидна изолационна система с производствени празнини, дефекти на интерфейса или неправилно класифициране на терена може да се представи по-зле от добре проектираната въздушна изолация - защото за разлика от въздуха, твърдата изолация не се самовъзстановява след повреда от частичен разряд.

Стъпка 1: Определяне на изискванията за качество на изолацията

• Ниво на частичен разряд: Посочете PD < 5 pC при $1.5 \ пъти U_m / \sqrt{3}$ за отделни отлети компоненти (фабричен тест); PD < 10 pC при $1.2 \ пъти U_m / \sqrt{3}$ за цялостно инсталиран монтаж (тест за приемане на обекта)
• Диелектрична устойчивост: Посочете честотата на мощността, която издържа при $2 \ пъти U_m + 1 \text{ kV}$ за 60 секунди и издръжливост на мълния при номинален BIL по IEC 62271-1
• Съпротивление на изолацията: Посочете IR > 1 000 MΩ при 2,5 kV DC между фазите и връзката фаза-земя при приемане в завода и въвеждане в експлоатация на обекта
• Съпротивление при проследяване: Посочете CTI (Comparative Tracking Index) > 600V по IEC 60112 за всички открити епоксидни повърхности
• Устойчивост на дъга: Посочете устойчивост на дъга > 180 секунди по IEC 61621 за повърхности, прилежащи към превключващите елементи

Стъпка 2: Проверка на качеството на производството

• Сертифициране на процеса APG: Изискване на доказателства, че отливаните компоненти са произведени чрез автоматично желиране под налягане с документирани параметри на процеса (налягане на впръскване, температура на формата, цикъл на втвърдяване)
• Записи от тестовете за PD на отделните компоненти: Изискване за фабричен сертификат за изпитване PD за всяка отлята шина, CT и изолационна междинна лента - не за вземане на проби от партиди
• Сертифициране на материали: Поискайте информационен лист за материала на системата от епоксидна смола, потвърждаващ стойностите на диелектричната якост, термичния клас, CTI и устойчивостта на дъга.
• Проверка на празнотата: За критични компоненти поискайте записи от рентгенова или ултразвукова проверка, потвърждаващи липсата на вътрешни кухини с диаметър над 0,5 mm.

Стъпка 3: Съвпадение на стандартите и сертификатите

• IEC 60243-1: Измерване на диелектричната якост на твърди изолационни материали
• IEC 60270: Измерване на частичния разряд - основен стандарт за проверка на качеството на твърдата изолация
• IEC 60112: Съпротивление на проследяване (CTI) на твърди изолационни материали
• IEC 61621: Устойчивост на дъга на твърди изолационни материали
• IEC 62271-1: Общи спецификации за разпределителни устройства за високо напрежение - изисквания за диелектрична устойчивост
• IEC 62271-200: Разпределителни устройства НН с метална обвивка - изисквания за изпитване на диелектричния тип на пълния панел
• IEC 60587: Устойчивост на електрическа ерозия на изолационни материали в условия на повърхностен разряд

Обобщение на теста за проверка на изолацията

Тест	Стандартен	Критерий за приемане	Когато се прилага
Частично разреждане	IEC 60270	< 5 pC при 1,5 × Um (компонент)	Фабрика, всеки компонент
PD (монтиран комплект)	IEC 60270	< 10 pC при 1,2 × Um	Въвеждане в експлоатация на обекта
Издръжливост на честотата на захранване	IEC 62271-1	Без пробив при 2×Um+1kV, 60s	Фабричен тип + рутинен тест
Устойчивост на импулси на мълнии	IEC 62271-1	Няма разбивка при номинален BIL	Фабричен тест на типа
Съпротивление на изолацията	IEC 60270	> 1,000 MΩ при 2.5kV DC	Пускане в експлоатация в завода + на място
Съпротивление при проследяване (CTI)	IEC 60112	> 600V	Квалификация на материала
Устойчивост на дъга	IEC 61621	> 180 секунди	Квалификация на материала
Диелектрична якост (в насипно състояние)	IEC 60243-1	> 180 kV/cm	Квалификация на материала

Често срещани грешки при спецификацията и проверката на изолацията

• Приемане на сертификати за изпитване на партиди PD вместо записи за отделните компоненти - един-единствен компонент, съдържащ празнота, в партида може да премине успешно средното за партидата изпитване, като същевременно не отговаря на индивидуалните критерии за PD; изисква се индивидуална документация за изпитванията за всеки отлят компонент
• Пропускане на тестване на PD на място след инсталиране - транспортните вибрации, манипулирането на инсталацията и сглобяването на съединенията на шините могат да доведат до появата на дефекти в изолацията, които не са налични при фабричното изпитване; изпитването PD на място е единственият надежден метод за проверка на целостта на инсталацията
• Определяне на диелектричната устойчивост без определяне на нивото на PD - даден компонент може да премине успешно тестовете за устойчивост на напрежение, като същевременно съдържа кухини, които генерират PD под прага на пробив; PD тестовете откриват зараждащи се дефекти, които тестовете за устойчивост пропускат
• Пренебрегване на несъответствието на пропускателната способност при кабелните интерфейси - интерфейси за накрайници на кабели между XLPE ($\varepsilon_r = 2,3$) и епоксидна смола ($\varepsilon_r = 4,0$) създават полева концентрация, която изисква предварително оформени стресови конуси; неправилното завършване е най-честата причина за повреда на изолацията на кабелните интерфейси в разпределителни устройства iec-62271-200

Заключение

Сравнението на диелектричната якост между отлятата епоксидна смола и въздуха не е просто академично упражнение в областта на материалознанието - то е количествената инженерна основа, която обяснява всяко предимство на твърдата изолация на разпределителните уредби пред техните предшественици с въздушна изолация. Предимството на епоксидната смола в обемната диелектрична якост от 6 пъти се изразява директно в намаляване на просвета, устойчивост на замърсяване, независимост от влажността и независимост от надморската височина - докато производственият процес на APG без празноти и протоколът за проверка на частичен разряд гарантират, че теоретичното предимство на материала се реализира напълно във всеки инсталиран панел.

Определяйте качеството на епоксидната изолация според нивото на частичен разряд, а не само според номиналното напрежение - защото в технологията за твърда изолация разликата между 5 pC и 50 pC е разликата между 30-годишна изолационна система и преждевременна повреда, която чака да се случи.

Често задавани въпроси относно диелектричната якост на епоксидна смола спрямо въздух

1. “Диелектрична якост”, https://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric_strength. Осигурява стойности на полето на фундаментален пробив за равномерни въздушни междини при стандартни атмосферни условия. Роля на доказателството: статистическо; Тип на източника: изследване. Поддържа: стойност на полето на пробив във въздуха. ↩

2. “IEC 60243-1: Електрическа якост на изолационни материали - Методи за изпитване”, https://webstore.iec.ch/publication/1150. Определя стандартната методология за изпитване за кратко време и референтните стойности за твърди диелектрици. Роля на доказателство: стандарт; Тип източник: стандарт. Поддържа: епоксидна диелектрична якост за кратко време. ↩

3. “IEC TS 60815-1: Избор и оразмеряване на изолатори за високо напрежение, предназначени за използване в замърсени условия”, https://webstore.iec.ch/publication/3725. Посочва четирите стандартни нива на замърсяване и изискванията за разстояние на проход. Роля на доказателството: стандартно; Тип на източника: стандартно. Подкрепя: IEC класификация на степента на замърсяване. ↩

4. “Технически данни за усъвършенствани материали”, https://www.huntsman.com/about/advanced-materials. Технически лист с подробна информация за кривата на термично разграждане на диелектричната якост на епоксидната смола бисфенол-А. Роля на доказателството: механизъм; Вид на източника: промишленост. Поддържа: влияние на температурата върху диелектричните характеристики на епоксидните смоли. ↩

5. “Полево окачествяване при изводи за средно напрежение”, https://ieeexplore.ieee.org/document/7483038. Анализира приложението на полупроводникови слоеве за намаляване на напрежението в изолационните интерфейси. Роля на доказателството: механизъм; Тип на източника: изследване. Подкрепя: преразпределение на полето чрез полупроводникови слоеве. ↩