高压电机绝缘结构耐热性评定方法

高压电机绝缘结构耐热性评定方法

国家标准 GB/T22718一2008 高压电机绝缘结构耐热性评定方法 Thermalevaluatiomethodsofinsulatiosystems forhigh-voltageelectricalmachines 2008-12-30发布 2009-10-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管蹬委员会国家标准
GB/T22718一2008 前 言 本标准的附录A为资料性附录 本标准由电器工业协会提出 本标准由全国旋转电机标准化技术委员会(SAC/TC26)归口 本标准负责起草单位:上海电器科学研究所(集团)有限公司、山东齐鲁电机制造有限公司、上海电 科电机科技有限公司、江门市江履电机厂有限公司、浙江金龙电机股份有限公司苏州巨峰绝缘材料有 限公司 本标准参加起草单位;哈尔滨电机厂交直流电机有限责任公司、桂林电器科学研究所 本标淮主要起草人.张生德,李锦梁、戎伟康、张妃、王鹏、刘权、叶叶、徐伟宏、于龙英,方建国 本标准为首次发布
GB/T22718一2008 高压电机绝缘结构耐热性评定方法 范围 本标准规定了3kV及以上高压电机绝缘结构耐热性评定方法 本标准规定的耐热性评定方法是 以被试结构与具有实际运行经验的参考结构在同样试验条件下相对比较为基础的 本标准适用于电压等级3kV及以上三相交流旋转电机的绝缘结构耐热性评定 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 凡是注日期的引用文件,其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本 凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准 GB/T11021一2007电气绝缘耐热性分级(IEC60085;2004,IDT (GB/T11026.4一1999确定电气绝缘材料耐热性的导则第4部分;老化烘箱单室烘箱 idtIEC60216-4-1:1990 GB/T17948一2003旋转电机绝缘结构功能性评定总则IEC60034-18-1l:1992,IDT GB/T17948.3一2006旋转电机绝缘结构功能性评定成型绕组试验规程50MVA、15kV及 以下电机绝缘结构热评定和分级IEC60034-18-31:1992,IDT) JB/T1544一1999电气绝缘浸溃漆和漆布快速热老化试验方法 热重点斜法 JB/T92381999工业热电偶技术条件 10.5kV及以下的高压电机圈式线圈绝缘结构耐热性评定方法 3.1试样 试样结构 试样可以是实际电机上使用的圈式线圈,也可以是模型线圈或线棒 若是模型线圈,则必须能体现 实际线圈基本组合的特性 采用本标准进行评定的线圈样品,其使用的绝缘材料和元件,应当首先进行适当的筛选 应当指 出,单一的绝缘材料和元件的耐热等级不等于绝缘结构的耐热等级 附录A是一种典型模型线圈组合结构图,这种尺寸的模型线圈常用于评定50MVA,15kV及以下 的高压电机绝缘结构 3.1.2试样数量 为了获得有效的统计数据,对每个绝缘结构在每个老化温度下宜采用足够数量的试样进行老化试 验,该数量不能少于5个 3.1.3质量保证试验 在开始第一个热老化分周期前,应对试样外观进行肉眼观察检查和耐压试验,只有通过检查的试 样,才能投人热老化试验 3. .1.4初始诊断试验 在开始第一个热老化分周期前,每个完整的试品应进行试验规程规定的全部诊断试验 3 热老化试验 2 3.2.1老化温度和试验周期 试样的热老化至少应在三个温度点进行 电气绝缘的耐热性分级见表1(GB/T11021一2007).
GB/T22718一2008 表1电气绝缘耐热性分级 相对耐热指数(RTE 耐热等级 以前表示方法 90 70 >90~105 90 >105~120 105 >120130 120 >130155 130 >155180 155 >180~200 H 180 200220 200 >220一250 220 >250 250 注:本表给出了耐热等级表示方法,对于电气绝缘材料(EIM)的RTE的不同温度范围,第3列字母表示等级,见 较早的版本中,"Y"级也表示其应使用于RTE值低于90的范围 老化温度与老化分周期长度的选择按表2(GB/T179482003)的规定 表2建议的温度和老化分周期 预期等级 130 105 120 155 80 200 老化分周期 温度数值 d(天数 <<！ 17018o 185195 195205 220230 245255 265275 16o170 175185 185195 210220 235245 255265 2~3 老化温度 150160 65175 175185 200210 225235 245255 46 建议范围 140150 165175 190200 7？ 1o 155165 215225 235245 /C 145155 155165 130140 180190 205215 225235 1421 lA/ 145155 17018o 2835 120130 135145 195205 215225 135 185 215 110 120 125 135145 160170 195 205 -60 注:本表根据老化温度和老化分周期长度制定,可让实验室灵活选择老化时间和温度,以最佳利用人力和设备 本表适应理想情形基于10K规则),允许老化温度每降低10K老化时间就加倍如老化1d、2d、4d,8d 16d.32d租64山) 还允许在较低老化温度时老化时间是一周的倍数(如老化1d.2d.d.7d.l4d.328d和 49d) 也允许最大限度地利用5天工作制来进行老化,这就是老化分周期总是从星期五开始,而诊断试验 在星期一(如老化3d.10d.17d.35d和59d) 必须保证最低老化温度点的试样寿命不低于5000h,最高温度点的试样寿命不低于100h,两个相 邻温度点的温度间隔应为20C或20C以上,如果试验在3个以上温度点进行,则温度间隔不应小于 10 对每一温度点的老化天数的选择,应考虑大致能使试样在10个周期左右寿终破坏(按表2选择温 度与老化天数,实际经验表明一般试样寿命在10周期左右) 3.2.2热老化烘箱 用热老化烘箱对试样加热是既方便又经济的方法 但烘箱内必须能保持恒定的温度和均匀的温度 分布,同时应保证在烘箱中的分解产物能及时地被通风带走 本标准要求烘箱温度在180C以下时其 波动范围为士2C,在180C一300C时,其波动范围为士3c(GB/T11026.4一1999)
GB/T22718一2008 3.2.3热老化程序 热老化周期开始,试样应直接放人已达到设定温度的烘箱,并开始计时 热老化周期结束,试样应 立即从烘箱内取出放人室温环境,或用其他方式冷却到室温,然后开始诊断试验 3.3诊断试验 33 .3.1机械振动试验 机械振动试验应在室温下的振动台上进行,试验时不在试样上施加电压 首选振幅为峰-峰0.2mnm 或0.3mm,相应的试验频率分别为60Hz或50Hz,该量值对应大约1.5g的加速度(15m/s),振动 时间为1h 3.3.2常规潮湿试验 潮湿诊断试验是将试样放人温度在室温(15C35C)范围,相对湿度在95%以上的潮湿环境中 至少48h,该环境必须保证能使试样上有可见凝露 3.3.3耐电压试验 耐电压试验应在潮湿试验之后立即进行 此时试样应保持潮湿并大致保持在室温 如果因试样表 面水份存在而使试验电压不能施加,可以在施加电压前将水份擦去 试验电压应为工频电压,其频率范围在45Hz一65Hz之间 试验电压应施加在线圈导体与接地 的槽模型(或夹板)之间,如有必要,也可施加在线圈导体与另一线圈导体之间 试验电压的数值为2U(U、为该绝缘结构的预期电压等级),匝间试验电压值为115V,试验时间 均为10min 耐电压试验中试样的任何对地、匝间层间的击穿都认为是整个试样的破坏,并作为试样寿终的 判据 3.4分析、报告和定级 每一试样的寿终时间应取其最后2个周期的中间值(例如该试样在第11周期击穿,则其寿终时间 取10.5周期) 热老化中每一个试样在每一老化温度点上的寿命小时数均应记录 并以热老化温度(用热力学温 度表示,K)的倒数为横座标值,以其寿命小时数的对数值为纵座标值,进行线性回归分析,做出阿仑尼 乌斯热寿命图 阿仑尼乌斯图可适当外推,但外推时不应大于最低温度点25 在阿仑尼乌斯图上,以20000h为纵标所对应的横标温度值即为该绝缘结构的等级温度 按表1 的规定,取该等级温度相邻的较低的耐热等级为其耐热等级 例如若该结构的等级温度为139C,则其 耐热等级为B级 报告上要记录下试验的所有相关细节,包括下述各项 a)引用的国家标准和IEC试验标准; 被试绝缘结构(基准结构和待评结构)的描述; b 每种绝缘结构的老化温度和老化分周期长度; 每种绝缘结构采用的诊断试验项目,包括应用试验或应力水平; 试样和试品的结构; 每种绝缘结构在每一温度下的试样数量; 烘箱类型及其他设备情况; 单一试样的失效时间和失效模式 寿终时间的平均对数值,和对数均方误差,或较低置信界限 阿仑尼乌斯方程及热寿命图 k 耐热等级
GB/T22718一2008 10.5kV及以上的高压电机线棒绝缘结构耐热性评定方法 4.1试样 试样结构 试验样品可以是实际电机线圈,也可以是试验线棒 若是试验线棒,则必须能体现实际线圈绝缘结 构的主要部分,并且其使用材料,绝缘规范和工艺过程应和生产制造过程相同 样棒应按规程进行防晕处理,试样的试验电极两宽边用3mm厚的钢板夹紧,而试验电极的上下两 窄边用半导体垫条楔紧 4.1.2试样数量 同3.1.2 4.1.3质量保证试验 同3.1.3 初始诊断试验 同3.1.4 4.2热老化试验 同3.2 4.3 诊断试验 4.3.1机械振动试验 同3.3.1 4.3.2常规潮湿试验 同3.3.2 4.3.3耐电压试验 耐电压试验应在受潮试验之后立即进行 试验电压应施加在线棒或线圈的导体与钢夹板之间 试验电压的数值为2U、,试验时间为10min 耐压试验中线圈或线棒任何部位的击穿均被认为是 整个试样的破坏,并作为试样寿终的判据 4.4分析、报告和定级 同3.4 10.5kV及以下的高压电机对地绝缘热寿命和耐热等级的快速评定方法 5.1内容和范围 本方法用常规老化试验求取高压模型线圈单点热寿命值用逸气分析法或热重分析法求取热寿命 曲线的斜率,从而得到寿命曲线,将曲线外推以确定高压电机线圈对地绝缘的热寿命和温度等级 5. 2 试验设备及要求 5. .2.1常规老化试验用的设备有烘箱、振动台、,潮湿试验箱和耐电压试验装置 这些设备应能符合第 3章常规老化试验的技术要求 .2.2逸气分析仪和气相色谱仪,此设备要求能匀速升降温,并在浓度为(110)×10-"的逸出气体 55 范围内,保证有1000mVmL/mg灵敏度 .2.3热分析天平 热分析天平感量为0.1mg,电炉升温方式为匀速升温,升温速度偏差小于士5% 5 在试验温度范围内,热分析天平的零点漂移小于0.1lmg,重量自动记录准确度为士0.1mg,温度自动记 录仪的精度不低于1.0级,热电偶符合JB/T9238一1999的规定,温度记录系统应进行校准 试样制备 5.3.1常规老化试验用的试样为待评的绝缘结构的模拟定子线圈或线棒 2 5.3. 逸气分析法所用的试样取自线圈直线部分的主绝缘,将其加工成粉末,细度要求为l00目~200目
GB/T22718一2008 5.3.3热重分析法的试样同逸气分析法,但细度要求为100目 5.4试验方法 5.4.1模型线圈单点常规老化试验 5.4.1.1概述 模型线圈单点常规老化试验按若干个相同的周期连续进行,直至试样损坏为止,每一周期的试验顺 序为热暴露,机械振动试验,耐潮试验,耐电压试验 5.4.1.2热暴露 试样在烘箱内的热暴露温度与时间按表2选择,建议选择的温度的老化周期天数在1d一2d或 2d3d 5.4.1.3机械振动试验 同3.3.1 5.4.1.4常规潮湿试验 同3.3.2 5.4.1.5耐电压试验 同3.3.3或同4.3.3 5 4.2用逸气分析气相色谱仪求热寿命方程的斜率 5.4.2.1试样的预处理 取试样粉末约150mg,置于一金属小盒之中,在流动的氮气气氛中从室温升至250C后保温1h 再降温到室温 5.4.2.2逸出气体量的测定 将处理过的试样置于分析仪的加热炉中,调节空气流量到30mL/min 加热炉以2c/min的速率 升温 约在到达预期等级温度时开始测量,每隔15C一20C测一点,至少测得4组数据,在每一测量 点应保持该点温度5min后再测量 测量时用分析仪的转换开关将逸出气体导人气相色谱仪中 气相 色谐仪的不锈钢柱内应充填60目一80目的活性炭 色谱仪应能自动记录逸出气体量,温度控制的精 度为士1C 5. .4.3用热重分析法求热寿命方程的斜率 5. 4.3.1试验预处理 将细度为100目的试样在高于预计温度指数30C的温度下烘培8h一24h,然后降至室温,取 8mg一20mg备用 5 .4.3.2试样活化能(E)的测定 按JB/T15441999的第6.2.2、7.2和8.2进行试验并计算求取试样活化能(Ep) 5.5试验结果的计算 5.5.1模型线圈单点常规老化寿命时间取各试样损坏时间的中值或平均值 5.5 2 当采用逸气分析法时,热寿命方程斜率的计算 以各测量点温度(用热力学温度表示,K)的倒数为横坐标,相应的逸出气体量为纵坐标作图,用回 归分析法作出直线,其斜率即为热寿命方程lgr=A十B/T(为寿命小时数,T为热力学温度,A为常 数)的斜率B 5.5.3当采用热重分析法时,热寿命方程斜率的计算 E 采用热重分析法时,热寿命方程的斜率B= .57 5.5.4等级温度或热寿命计算 将上述已知的单点寿命和斜率值代人寿命方程,求取热寿命曲线,再将曲线延长外推,即可求得高 压模型线圈的等级温度或热寿命
GB/T22718一2008 附 录A 资料性附录 成型模型线圈结构(示例) 图A.1和图A.2表示典型的槽装配图 单位为毫米 06 19 126 126 拼接 15 器 140 126 140 拼按 拼接 拼接 支架; 筋 动槽壁; 螺栓 螺母 定槽壁 D 穿过在上钻12个11mm的孔，用和装配 巴 美 图A.1典型槽装配图
GB/T22718一2008 单位为毫米 每块上钻两个1mm的孔 以用9.5mm×22mm六角螺栓固定 39 57 R=0.8 39 3mas 365 底座; 支架" 动槽壁; 定槽壁 图A.2典型槽装配图