절연 설계는 전압 등급, 오염도, 표면 재질로 결정됩니다.
절연 설계는 전압 등급, 오염도, 표면 재질로 결정됩니다.
절연 거리(clearance)는 두 도전 부품 사이 공기 중 최단 거리입니다. 개폐, 고장, 낙뢰 커플링의 과도 과전압을 견디도록 치수 계산되며, 피크 전압과 고도에 의존합니다. 연면(creepage)은 동일 도체 사이 절연 표면을 따른 최단 거리입니다. 트래킹을 방지하도록 치수 계산되며: 지속 전압과 습기 하에 오염된 표면의 점진적 탄화로, 결국 도체를 단락시키는 도전 경로를 형성합니다.
실용적으로, 연면은 전형적 버스바 전압에서 두 숫자 중 거의 항상 더 큰 것이며, 에어 갭만 생각하는 설계자를 잡는 것입니다. 관대한 절연 갭이 있는 적층이라도, 절연을 따른 연면 경로가 너무 짧고 오염도가 높으면 PET 또는 Nomex 가장자리 표면을 가로질러 실패할 수 있습니다.
IEC 60664-1:2020+AMD1:2025 — 저압 공급 시스템 내 장비의 절연 coord., Part 1 — 정격 전압 AC 1,000 V 또는 DC 1,500 V까지, 주파수 30 kHz까지, 고도 2,000 m까지의 장비를 커버하며 더 높은 곳에 대한 가이드를 제공합니다. 이것은 치수 계산 표와 다운스트림 제품 표준이 사용하는 전기 시험 방법을 정의하는 수평 표준입니다.
2025 개정은 1,500 V DC를 표에 추가하고 플로차트 부록(G, H)으로 절연·연면 조항을 재구성했습니다. 1,500 V DC 위의 버스바 작업을 위해 — 신흥 800 VDC 데이터센터 분배는 이 표준 안에 머물지만, 미래의 더 높은 전압 DC 섹션은 이에 접근합니다 — IEC TS 62993이 2,000 V AC와 3,000 V DC까지 가이드를 제공합니다.
DC는 동일 RMS 값의 AC보다 절연에 더 가혹합니다. 제로 크로싱이 없기 때문입니다: 응력이 연속적이며, 표면 오염에는 방전할 반주기가 없습니다. IEC 60664-1은 약 1.5배 DC coord. 계수로 이를 다룹니다: DC 동작 전압은 등가 AC 숫자로 값의 1.5배에서 coord.됩니다.
그래서 800 VDC 버스바는 1,200 V 시스템 등가 절연·연면으로 치수 계산됩니다; 1,000 VDC PV 콤바인 버스는 1,500 VAC 등가에서 coord.됩니다. 공개된 작업 예제가 스케일을 확인합니다: 옥외 외함, 오염도 3, 소재 그룹 IIIa의 1,000 VDC 차단기는 약 12.5 mm 연면과 8 mm 절연을 필요로 합니다. 이들은 대부분 전력 전자 패키지 크기에 비해 큰 숫자입니다 — 바로 이것이 전압 등급 결정이 버스바 형상을 구동하는 이유입니다.
오염도는 건물이 아니라 절연 표면의 미시환경을 기술합니다. IEC 60664-1은 4가지 도를 정의합니다: PD1은 오염 영향 없는 보호 환경; PD2는 결로로 일시적 전도성을 가지는 비전도성 오염을 허용; PD3은 전도성 오염 또는 결로와 함께 전도성이 되는 건조 오염을 커버; PD4는 심각한 연속 전도성 오염입니다.
버스바에 대한 실용적 매핑: 밀봉 인버터와 배터리 모듈은 종종 PD2; PV 콤바인 박스, ESS 랙, 옥외 장비는 PD3; 해안과 산업 먼지 환경은 PD3-PD4로 밀립니다. 코팅이나 밀봉이 자동으로 오염도를 낮추지는 않습니다 — 감소는 보호 방법이 실제로 표준 기준을 만족해야 합니다. 컨포멀 코팅되거나 완전히 포팅된 버스바는 코팅 시스템이 그 주장에 대해 자격이 부여된 경우에만 더 낮은 도로 인정될 수 있습니다.
트래킹 저항은 IEC 60112에 따라 측정된 CTI(Comparative Tracking Index)로 정량화됩니다. IEC 60664-1은 소재를 그룹화합니다: 그룹 I는 CTI ≥ 600; 그룹 II, 400-599; 그룹 IIIa, 175-399; 그룹 IIIb, 100-174. 그룹이 낮을수록 주어진 전압과 오염도에서 필요한 연면이 더 깁니다.
적층 버스바 유전체에 대해 이것은 라벨이 아니라 실제 선택 기준입니다: PET 필름은 한 배합에서는 CTI 300 이상(그룹 IIIa)에서, 다른 배합에서는 400 이상(그룹 II)에서 테스트될 수 있으며, 필러와 표면 처리에 의존합니다. Nomex와 에폭시 DLF 코팅은 다시 다르게 거동합니다. 올바른 관행은 가족 이름이 그룹을 보장한다고 가정하는 것이 아니라, 실제 소재 로트의 문서화된 CTI를 사용하는 것입니다 — 당사의 절연 필름과 에폭시 코팅 데이터시트가 이 값을 실습니다.
전체 연면 표(IEC 60664-1 Table F.4/F.5)는 각 소재 그룹과 오염도에 대해 모든 동작 전압 행을 망라합니다. 널리 인용되는 부분 집합은 기본 절연에 대한 공통 전압에서 스케일을 보여줍니다(TI 공개 추출):
동작 전압 400 V, PD2: 그룹 I은 2.0 mm, 그룹 II 2.8 mm, 그룹 III 4.0 mm 필요. 800 V, PD2: 4.0 / 5.6 / 8.0 mm. 1,000 V, PD2: 5.0 / 7.1 / 10.0 mm. PD1에서는 모든 소재 그룹이 훨씬 작은 숫자로 붕괴됩니다(400 V에서 1.0 mm, 800 V에서 2.4 mm, 1,000 V에서 3.2 mm) — 이것이 진정으로 밀봉된 버스바 모듈이 타이트하게 돌 수 있고, 열린 모듈은 그렇지 않은 이유입니다.
보강 또는 이중 절연의 경우 값이 두 배가 됩니다. 이 숫자들이 1,000 VDC 버스바 단자 레이아웃이 첫 번째 설계자를 놀라게 하는 물리적 이격을 필요로 하는 이유입니다.
적층 버스바에서 연면 경로는 세 곳에 나타납니다: (1) 인접 도체 레이어 사이 절연의 절단 가장자리 — 가장자리 단자 처리; (2) 도전 하드웨어가 유전체를 통해 나오는 단자 스터드 주변; (3) 인접 단자 사이 표면을 가로질러, 특히 다른 전위일 때, 인버터 DC-link의 DC+와 DC- 스터드처럼.
설계 조치: 유전 레이어를 도체 가장자리 너머로 오버랩하여 연면 경로가 버가 끝나는 것이 아니라 필름 표면을 따라 달리게 합니다; 단자 스터드 절연(숄더 와셔, 절연 슬리브)을 명시하여 표면 경로를 연장합니다; 단자 피치를 설정하여 스터드 간 표면 거리가 실제 전압과 PD에 대한 표 값을 만족하게 합니다. 단자 사이 절연에 슬롯을 내는 것 — 표면 경로를 길게 하는 홈 — 은 고전적 IEC 방법입니다(표준 Table 1이 홈이 연면에 어떻게 카운트되는지 정의).
공기 절연 강도는 고도와 함께 떨어집니다. 공기가 더 얇기 때문입니다. 따라서 절연 거리는 2,000 m 위에서 고도 보정 계수를 곱해야 합니다. IEC 60664-1의 Table F.10이 계수를 제공합니다: 3,000 m에서 1.14배, 4,000 m에서 1.29배, 5,000 m에서 1.48배(2,000 m 베이스라인 대비). 연면 거리는 같은 방식으로 고도 보정되지 않습니다 — 트래킹은 공기 밀도와 무관한 표면 현상입니다 — 이것이 고도에서 연면이 설계를 지배하는 또 다른 이유입니다.
EV 충전 인프라, 풍력 터빈 컨버터, 고고도 태양광 플랜트(재생 응용 분야)용 버스바는 일상적으로 고도 보정을 적용해야 합니다. 보정은 절연을 곱하며, 절연이 드물게 더 큰 숫자이므로 엔벨로프 영향은 보통 적습니다 — 하지만 적용은 필수입니다.
coord. 전압 아래에서도, 절연 시스템에 보이드, 날카로운 가장자리, 불량한 가장자리 단자가 있으면 버스바가 부분방전(PD)으로 실패할 수 있습니다. PD는 보이드나 고응력 지점의 국부 방전으로 시간이 지나면서 절연을 침식하며, 트래킹과는 별개인 고장 메커니즘입니다. 설계 규칙은 연면과 겹칩니다 — 둘 다 깨끗한 가장자리와 관대한 경로에 보상합니다 — 하지만 PD 제어는 자체 요구를 추가합니다: 보이드 없는 적층, 둥근 도체 가장자리, 피크 전압에 대한 충분한 유전 두께.
IEC 60664-1은 절연 coord.에 대해 부분방전 시험을 참조하며, 당사의 부분방전 참조와 절연 시험 가이드가 시험 방법을 자세히 다룹니다. 800 VDC 클래스 부품의 경우, PD 개시 전압이 선택 추가가 아니라 합격 기준의 일부입니다.
단자는 절연·연면 설계가 가장 자주 실패하는 곳입니다. 적층을 관통하는 스터드가 관통 보이드 리스크와 스터드 숄더를 따른 표면 경로를 모두 만들기 때문입니다. 표준 대응책: 스터드를 따라 표면 경로를 연장하는 절연 숄더 와셔나 가공된 슬리브를 사용합니다; 스터드 홀 주변 도체 가장자리를 카운터싱크하거나 라우딩하여 전계 강화를 없앱니다; 스터드 소재와 마감을 지정하여 갈바닉 표면 오염이 형성되지 않게 합니다.
다단자 부품에서 — DC+, DC-, 센스 단자가 있는 인버터 DC-link — 스터드 간 피치는 명목 버스 전압이 아니라 실제 전압 차에서 연면 표를 만족해야 합니다. 전력 전자 버스바 제품 라인과 단자 연결 가이드가 이러한 결정의 하드웨어 측면을 자세히 다룹니다.
에폭시 DLF(discrete laminated film)와 다른 코팅은 합법적 연면 도구입니다: 컨포멀 또는 몰딩 코팅은 보호 방법이 표준 기준을 만족하고 코팅 두께, 밀착, 커버리지가 자격을 부여받은 경우에만 오염도 감소나 유효 연면에 카운트될 수 있습니다. 자격 없는 칠하고 바라는 접근은 고전적 현장 고장입니다.
코팅이 자격 부여된 곳에서, 엔벨로프를 되찾습니다: 코팅된 1,000 VDC 버스바는 표면 경로가 오염으로부터 보호되고 유효 환경이 PD1/PD2에 더 가깝기 때문에 열린 버스바보다 타이트하게 돌 수 있습니다. SHANYUAN의 DLF 에폭시 코팅과 고체 절연 버스바 라인은 이 원칙 위에 구축되며, 응용별로 코팅 자격을 문서화합니다.
실무에서 버스바의 절연 형상을 다음 순서로 치수 계산합니다: (1) coord. 전압을 설정합니다 — 동작 전압, DC 계수 적용, 과전압 카테고리 합의; (2) 실제 설치 환경의 오염도를 분류합니다; (3) 유전체를 선택하고 문서화된 CTI를 읽어 소재 그룹을 할당합니다; (4) 필요 시 보강/이중 계수를 적용하여 동작 전압, PD, 소재 그룹에 대한 연면 표를 읽습니다; (5) 과도 과전압 표에서 절연을 계산하고, 고도 계수를 적용합니다; (6) 단자와 가장자리를 배치하여 두 거리 모두 마진으로 만족하게 합니다; (7) 첫 번째 제품에서 PD와 유전 시험으로 검증합니다. 1-6단계는 도면 시간; 7단계는 시험 시간이며, 600 V 위 전압 등급에는 선택 사항이 아닙니다.
800 VDC DC-link 경우를 보세요. Coord. 전압 ≈ 800 × 1.5 = 1,200 V 등가. 여과된 공기가 있는 밀폐 랙 모듈 내부에서, PD2가 합리적 분류입니다. CTI ~300-400(그룹 IIIa-II)인 PET 유전체로, 약 1,200 V, PD2, 그룹 II-IIIa에 대한 연면 표는 5-10 mm 밴드에 착지합니다 — 마진을 위해 8 mm로 합시다. DC-link 적층의 스터드 간 피치는 그런 다음 절연체를 따른 8mm+ 표면 경로로 설정되며, 숄더 와셔와 함께 실무에서 25-30 mm 스터드 피치로 변환됩니다. 동일 외함에서 1,200 V 등가 과도 피크의 절연은 2,000 m에서 더 작으며, 약 3-4 mm입니다. 연면 숫자가 예상대로 레이아웃을 구동합니다.
당사가 맞춤 설계에 대해 검토하는 버스바 도면에서 네 가지 실수가 반복됩니다: (1) 절연만 치수 계산하고 연면을 무시 — 에어 갭은 괜찮은데 표면 경로가 단락; (2) FR4급이나 일반 이름이 소재 그룹을 보장한다고 가정 — 실제 필름의 CTI를 읽어야; (3) 방을 오염도로 취급 — 카운트 것은 적층 표면의 미시환경; (4) 400-1,500 VDC 버스바에서 DC 계수를 잊어버려, 모든 800 VDC와 1,000 VDC 설계를 3분의 1만큼 과소치수. 이들 각각은 공구 전 DFM 검토에서 잡히며, 바로 그것이 검토의 존재 이유입니다.
절연 coord.는 그 증거만큼만 좋습니다. 당사가 출하하는 모든 전압 등급 버스바에 대해, 문서 패키지는 다음을 포함합니다: coord. 전압 계산, PD 분류 근거, 유전체 CTI 데이터, 표준 표에 대한 연면/절연 치수 계산, 그리고 첫 번째 제품 시험 보고서(유전 내전, 지정 시 PD 개시, 치수 검사). 이것이 당사의 품질 시스템 뒤의 동일한 절차이며, 고객 안전 엔지니어가 숫자를 다시 유도하지 않고 서명할 수 있게 하는 것입니다.
400 VDC에서 1,500 VDC 버스바를 치수 계산 중이고 공구 전에 절연 형상을 검토받고 싶다면, 도면과 전압 등급을 보내주세요 — 당사 절연 공학팀이 부품과 함께 coord. 계산을 드립니다.
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