GBT 22720.1-2008 旋轉(zhuǎn)電機(jī) 電壓型變頻器供電的旋轉(zhuǎn)電機(jī)Ⅰ型電氣絕緣結(jié)構(gòu)的鑒別和型式試驗(yàn)

typeIelectricalinsulation(IEC60034-18-41:2006,ID中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局IGB/T22720.1—2008/IEC60034-18-41:2006 Ⅲ 1 1 1 4 7 7 85.3相對(duì)地絕緣的電壓應(yīng)力 85.4匝對(duì)股絕緣的電壓應(yīng)力 8 8 8 98I型絕緣結(jié)構(gòu)的鑒別和型式試驗(yàn) 8.2鑒別試驗(yàn) 8.3型式試驗(yàn) 9試驗(yàn)設(shè)備 9.3沖擊電壓發(fā)生器 10I型絕緣結(jié)構(gòu)的鑒別 10.5鑒別合格標(biāo)準(zhǔn) 11.2型式試驗(yàn)方法 附錄A(資料性附錄)變頻器供電的電機(jī)端電壓 附錄B(資料性附錄)I型絕緣結(jié)構(gòu)試驗(yàn)電壓值的求導(dǎo) 21GB/T22720.1—2008/IEC60034-18-41:2006 3 5 5 6 7 7 7 8 圖B.1相間電壓和相對(duì)地電壓(2電平變頻器)的對(duì)比(無(wú)相間電壓和相對(duì)地電壓標(biāo)尺的圖解) 4表2縮略詞定義 4 9表4基于2電平變頻器I型絕緣結(jié)構(gòu)的應(yīng)力類型 9表5受試結(jié)構(gòu)組分的允許電壓波形 壓示例(1級(jí)、2電平變頻器) 表B.1應(yīng)力類型匯總表 表B.22電平變頻器與Ud有關(guān)的峰-峰試驗(yàn)(×1.3安全系數(shù)) 表B.3特殊繞組和絞線對(duì)的匝間PDIV試驗(yàn)水平 ⅢGB/T22720.1—2008/IEC本部分為GB/T22720的第1部分。本部分等同采用IEC60034-18-41:2006《旋轉(zhuǎn)電機(jī)電壓型變頻器供電的旋轉(zhuǎn)電機(jī)I型電氣絕緣本部分在技術(shù)內(nèi)容上與IEC60034-18-41:2006無(wú)差異。為便于使用，本部分做了下列編輯性本部分的附錄A和附錄B為資料性附錄。GB/T22720.1—2008/IEC60034-18-4lGB/T22720.1—2008/IEC60034-18-4的旋轉(zhuǎn)電機(jī)I型電氣絕緣結(jié)構(gòu)的GB/T22720的本部分規(guī)定了脈寬調(diào)制(PWM)變頻器供電的定子/轉(zhuǎn)子繞組絕緣結(jié)構(gòu)的評(píng)估標(biāo)本部分闡述了用典型試樣或完整電機(jī)進(jìn)行的鑒別或/和型式試驗(yàn)，以驗(yàn)證與電壓型變頻器的匹配協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本GB/T7354—2003局部放電測(cè)量(IEC6GB/T12668.2—2002調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng)第2部分：一般要求低壓交流變頻電氣傳動(dòng)系統(tǒng)額定值的規(guī)定(IEC61800-2:199GB/T17948-2003旋轉(zhuǎn)電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)功能性評(píng)定總則(IEC60034-18-1:1992,IDT)GB/T17948.1—2000旋轉(zhuǎn)電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)功能性評(píng)定散嵌繞組試驗(yàn)規(guī)程熱評(píng)定與分級(jí)GB/T17948.3—2006旋轉(zhuǎn)電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)功能性評(píng)定成型繞組試驗(yàn)規(guī)程50MVA、15kV及以下電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)熱評(píng)定及分級(jí)(IEC60034-18-31:1992,IDT)GB/T21209—2007變頻器供電籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和性能導(dǎo)則(IEC60034-25:2004,IDT)IEC60172測(cè)定漆包繞組線溫度指數(shù)的試驗(yàn)方法2GB/T22720.1—2008/IEC當(dāng)加于試品上的電壓從某一觀測(cè)到局部放電的較高值逐漸降低到在試驗(yàn)回路中局部放電消失的ft峰值電壓從10%上升至90%的時(shí)間。峰值電壓從0上升至100%的時(shí)間。3GB/T22720.1—2008/IEC60034-18-41散嵌繞組試驗(yàn)?zāi)Ｐ蚼otorette用于散嵌繞組電氣絕緣結(jié)構(gòu)鑒別的特殊試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?電)應(yīng)力(electric)stress額定電壓ratedvoltage電機(jī)在規(guī)定運(yùn)行條件下的電壓值，通常由制造商規(guī)定。基頻fundamentalfrequency從周期性時(shí)間函數(shù)的傅立葉轉(zhuǎn)換得到的頻譜中的頻率，頻譜中的所有頻率均與其有關(guān)。沖擊瞬時(shí)值達(dá)到其沖擊幅值的規(guī)定值或規(guī)定閥值的第一瞬時(shí)和最后瞬時(shí)的時(shí)間間隔。峰值(沖擊)電壓peak(impulse)votage單極式?jīng)_擊電壓期間達(dá)到的最高電壓數(shù)值(例如圖1中的Up)。圖1沖擊電壓波形參數(shù)穩(wěn)態(tài)沖擊電壓值steadystateimpulsevoltagemagnitudeU沖擊電壓的終值(見(jiàn)圖1)。4GB/T22720.1—2008/IEC60尖峰電壓voltageovershoot超過(guò)穩(wěn)態(tài)沖擊電壓的峰值電壓值(見(jiàn)圖1)。尖峰頻率overshootfrequency四倍沖擊上升時(shí)間的倒數(shù)。4使用變頻器產(chǎn)生的影響由于電源半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)特性，現(xiàn)代變頻器輸出電壓的上升時(shí)間可在50ns~2000ns的范圍內(nèi)。變頻器供電的電機(jī)端電壓取決于電源供電系統(tǒng)的幾個(gè)特性(見(jiàn)GB/T12668.2—2002),如：a)變頻器的電網(wǎng)運(yùn)行電壓；b)變頻器的結(jié)構(gòu)和控制體系；c)變頻器和電動(dòng)機(jī)之間的濾波器；d)變頻器和電動(dòng)機(jī)之間的電纜長(zhǎng)度；e)電機(jī)繞組的設(shè)計(jì)。為了將本部分應(yīng)用于繞組絕緣結(jié)構(gòu)的鑒別和試驗(yàn)，有必要明確電機(jī)端電壓的必要參數(shù)(見(jiàn)第7章)。振幅和電機(jī)終端電壓的上升時(shí)間取決于接地系統(tǒng)、各種電纜設(shè)計(jì)外形、電機(jī)浪涌阻抗以及任何濾波器的存在，這些都會(huì)增加脈沖上升時(shí)間。電機(jī)端的變頻器沖擊特性通用范圍見(jiàn)表1。表1變頻器供電的電機(jī)端電壓的特性通用范圍數(shù)值范圍峰值電壓上升時(shí)間沖擊持續(xù)時(shí)間沖擊間平均時(shí)間表2中縮略詞適用于本部分。表2縮略詞定義V(有效值)電網(wǎng)V(有效值)電網(wǎng)V峰-峰電壓VV電源供電系統(tǒng)可產(chǎn)生重復(fù)性尖峰電壓。圖2所示為施加于常規(guī)電機(jī)的工頻電壓，縱(Ud./k)。圖3所示為在2電平變頻器供電的電機(jī)端測(cè)得的相間電壓變量，縱坐標(biāo)為Ud.。圖3也顯示出基頻下峰-峰沖擊電壓、沖擊頻率下峰-峰沖擊電壓和突變電壓(在變頻器信號(hào)中電壓變化最小)之間5的差異。圖2正弦波交流電壓6GB/T22720.1—2008/IEC峰-峰基頻電壓=2(Ud+U?) (1)峰-峰基頻電壓=0.7×2(Ud+Ub) (2)峰-峰沖擊頻率電壓=0.7[U./(n-1)+2U,]0.7[Ua./(n-1)+U.] (3)第一匝的突變電壓比例見(jiàn)圖9。這些公式中的U?值為圖1所示電機(jī)端的相間電壓值。根據(jù)這些公式評(píng)估的相對(duì)地電壓值可能比考慮到與變頻器直流零點(diǎn)有關(guān)的電機(jī)接地電壓水平有突然增加的可能性。電容法加僅超過(guò)1.2。7GB/T22720.1—2008/IEC60034-18-41:2006圖6以電纜長(zhǎng)度為函數(shù)的不同沖擊上升時(shí)間的電動(dòng)機(jī)端增加電壓5電機(jī)繞組絕緣結(jié)構(gòu)上的電應(yīng)力若繞組承受幅值很大的短時(shí)上升沖擊電壓，則下列位置將產(chǎn)生高電壓應(yīng)力(圖7和圖8):a)不同相的導(dǎo)體之間；b)導(dǎo)體和地之間；c)引線端處的線圈相鄰匝間。由于空間放電和表面放電產(chǎn)生于絕緣組件內(nèi)，電應(yīng)力不僅取決于瞬時(shí)電壓自身，也取決于先前絕緣承受的峰值電壓。通常經(jīng)驗(yàn)表明，在變頻供電系統(tǒng)的某一有效限值內(nèi)，應(yīng)力參數(shù)是峰-峰電壓，這也是不論單極式和雙極式在具有相同的峰-峰電壓值時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力也相同的原因。c———c———圖8成型繞組設(shè)計(jì)示例8GB/T22720.1—2008/IE5.2相間絕緣的電壓應(yīng)力相間絕緣的最大電壓應(yīng)力是由繞組設(shè)計(jì)和相間電壓的特性所決定。5.3相對(duì)地絕緣的電壓應(yīng)力相對(duì)地絕緣的最大電壓應(yīng)力是由繞組設(shè)計(jì)和相對(duì)地電壓的特性所決定。5.4匝對(duì)股絕緣的電壓應(yīng)力繞組絕緣內(nèi)的電應(yīng)力由相對(duì)地電壓的突變值和此電壓在電動(dòng)機(jī)端的沖擊上升時(shí)間所決定。對(duì)于散嵌繞組，瞬時(shí)電壓的分布取決于各匝在槽中的相對(duì)位置。在短時(shí)上升時(shí)間沖擊下，高電壓應(yīng)力分布在第一個(gè)線圈或單個(gè)繞組為一相的線圈(取決于繞組設(shè)計(jì))上，導(dǎo)致整個(gè)線圈的電壓分布不均勻。實(shí)際上，第一匝和最后一匝可能是彼此相鄰，匝間電壓幾乎等于線圈承受的電壓。圖9所示為以上升時(shí)間為函數(shù)，在各種定子的第一個(gè)線圈上測(cè)得的最嚴(yán)酷情況下電壓。所示電壓為相對(duì)地突變電壓的一部分，數(shù)據(jù)已從參考文獻(xiàn)[1]和[2]提供的圖形組合獲得。圖9以沖擊上升時(shí)間為函數(shù)的各散嵌繞組定子匝間絕緣承受的最嚴(yán)酷電壓5.5絕緣劣化機(jī)理在低壓散嵌或成型繞組中，導(dǎo)體絕緣厚度很薄，且繞組線常被空氣環(huán)繞。另外，散嵌繞組中一個(gè)或多個(gè)線圈的第一匝和最后一匝可能是相鄰的。匝間、匝對(duì)地間或匝對(duì)另一相間有足夠的電應(yīng)力時(shí)，繞組線間或繞組線對(duì)地間的空氣可能發(fā)生電擊穿(即火花)。由于絕緣本身并未擊穿，這個(gè)火花可稱作局部放電(PD)。空氣中放電產(chǎn)生的電子和離子侵襲繞組線絕緣、對(duì)地絕緣或相絕緣。在散嵌繞組中，傳統(tǒng)繞組線絕緣是一層薄的有機(jī)薄膜。此薄膜被PD逐漸侵蝕，導(dǎo)致絕緣失效和線圈短路。繞組線絕緣的孔狀侵蝕和白粉化是運(yùn)行中PD導(dǎo)致的最典型可見(jiàn)現(xiàn)象。高壓繞組的對(duì)地絕緣可能被PD侵襲，但通過(guò)結(jié)合抗PD引起劣化的絕緣材料，設(shè)計(jì)者可允許局部放電的存在。另一個(gè)可能影響絕緣壽命的因子是與變頻器波形相關(guān)的高頻介質(zhì)發(fā)熱效應(yīng)。重復(fù)頻率以及與引起陡波上升時(shí)間有關(guān)的頻率都將使絕緣材料因介質(zhì)損耗引起過(guò)熱。最嚴(yán)酷的區(qū)域位于定子槽中的主絕緣6電機(jī)絕緣類型本部分和IEC60034-18-42將繞組絕緣分為兩類。I型繞組絕緣預(yù)計(jì)其壽命期間不承受PD(圖8)。Ⅱ型繞組絕緣在壽命期間可能經(jīng)受PD,因此應(yīng)包含防止PD的材料(圖9)。額定電壓700V及9GB/T22720.1—2008/IECa)預(yù)期出現(xiàn)在電機(jī)端的峰值沖擊電壓U?(0～峰值)。對(duì)于散嵌繞組電機(jī)，U,的默認(rèn)值可以是GB/T21209—-2007中圖17所示的峰值電壓。(基頻)峰-峰沖擊電壓(沖擊頻率)突變電壓沖擊上升時(shí)間匝間絕緣O0OO000OO0OOO0適當(dāng)?shù)慕M合存在。這就意味著制造商選擇一個(gè)特定的應(yīng)力類型后即可鑒別電機(jī)設(shè)計(jì)是否符合市場(chǎng)需求。表4給出I型絕緣結(jié)構(gòu)的應(yīng)力類型。表4基于2電平變頻器I型絕緣結(jié)構(gòu)的應(yīng)力類型沖擊上升時(shí)間t?/μs壓。為了允許這些實(shí)際問(wèn)題，應(yīng)力類型A的值已上升10%至1.10。對(duì)于以長(zhǎng)電纜連接電機(jī)的變頻器，表A.1所述條件產(chǎn)生的應(yīng)力類型A的值為2.0。實(shí)際使用時(shí)頻段1.1～2.0已分成兩部分。極限值用來(lái)考察各種應(yīng)力耐受能力的鑒別試驗(yàn)適用于本部分。I型絕緣結(jié)構(gòu)的鑒別試驗(yàn)以熱循環(huán)前后的PDIV測(cè)量和GB/T17948.1—2000、GB/T17948.3—2006定義的其他試驗(yàn)，以及第7章規(guī)定的應(yīng)力類型之一乘以附錄B中B.2所述安全系數(shù)后的電壓應(yīng)力為基礎(chǔ)。本部分的鑒別僅須進(jìn)行GB/T17948.1—2000、GB/T17948.3—2006規(guī)定的3個(gè)老化溫度中的低溫點(diǎn)熱老化試驗(yàn)。對(duì)于I型絕緣結(jié)構(gòu)，當(dāng)完整繞組或電機(jī)經(jīng)受乘以安全系數(shù)1.3后(附錄B)的所選應(yīng)力類型的電壓傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室PD測(cè)量?jī)x采用高壓耦合電容器或無(wú)的電壓以及按GB/T7354—2003所述的PD測(cè)量方法。測(cè)得的相所加電壓為短時(shí)上升沖擊電壓時(shí)不能使用如GB/T7354-2003所述的采用50Hz或60Hz電壓為了從沖擊電壓的短時(shí)上升時(shí)間組分中區(qū)分出局部放電鑒別和型式試驗(yàn)預(yù)期的靈敏度在50Hz/60H9.5PDIV和RPDIV測(cè)量5pC則為無(wú)局部放電。這些值也是測(cè)量期間允許的噪聲最高水平。按G按IEC61934測(cè)量重復(fù)性PD起始電壓。背景噪聲水平以mV表示。按IEC61934測(cè)得的背景噪對(duì)于I型絕緣結(jié)構(gòu)，不通過(guò)電擊穿試驗(yàn)來(lái)鑒別是否失效。試樣按GB/T17948—2003、的基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)所測(cè)得的數(shù)值。在9.4所述的靈敏度范圍內(nèi)測(cè)得的起始電壓為可監(jiān)測(cè)到的局部放電最低I型絕緣結(jié)構(gòu)適用于其整個(gè)壽命期間無(wú)局部放電。該結(jié)構(gòu)必須在附錄B規(guī)定的并乘以安全系數(shù)匝間允許允許允許a允許相間允許允許允許允許允許允許允許允許GB/T22720.1—2008/IECmotorette和formette模型可用來(lái)模擬相間和相對(duì)地絕緣。也可用平行導(dǎo)體模擬匝間絕緣。此模散嵌繞組試樣宜盡可能地接近GB/T17948.1—2000所述設(shè)計(jì)，而成型繞組試樣盡可能接近匝間試驗(yàn)以簡(jiǎn)單的絞線對(duì)試樣(見(jiàn)IEC601使用與實(shí)際的線圈相同的材料和工藝制備試樣。相間絕緣及主絕緣所有的爬電距離和電氣間隙鑒別試驗(yàn)的目的是在絕緣結(jié)構(gòu)的鑒別條件下測(cè)量絕緣結(jié)構(gòu)組分及相關(guān)部位在熱老化試驗(yàn)期間的PDIV,熱老化試驗(yàn)按GB/T17948—驗(yàn)結(jié)束時(shí)，結(jié)構(gòu)被鑒別的應(yīng)力類型(第7章)、老化規(guī)程和診斷數(shù)據(jù)宜寫入報(bào)告。GB/T17948.3—2006規(guī)定的診斷試驗(yàn)外，宜進(jìn)行PD試驗(yàn)以確保規(guī)定試驗(yàn)水平下(表4和附錄B中GB/T22720.1—2008/IEC60034-18-41:2006型(2電平、3電平等)。本試驗(yàn)在匝間絕緣上進(jìn)行。若RPDIV低于合格標(biāo)準(zhǔn)，則繞組失效。a——整流類型(半波整流a=1,全波整流a=2);Ud=2(3/π)sin(π/3)√2Uphas=2(3/π)(√3/2)√2Upas=(3/π)√3Uphae√2(機(jī)座)相間匝間以Ui=400V(有效值)為例相間匝間(Y接法)士327未規(guī)定未規(guī)定電機(jī)未規(guī)定未規(guī)定未規(guī)定未規(guī)定注：匝間電壓不可一直簡(jiǎn)單計(jì)算(見(jiàn)5.4)。最大系統(tǒng)電壓=額定電壓×1.1(得第2欄)電機(jī)相間電壓=直流總線電壓×尖峰系數(shù)(1、2或2.5)(得第5欄)為轉(zhuǎn)換到Umx,除以A.1中計(jì)算的系統(tǒng)中性點(diǎn)對(duì)相間的最大電壓。舉例見(jiàn)表A.2。(有效值)/V額定電壓×1.1(有效值)/VVVV12增加10%額定電壓的理由是考慮到運(yùn)行時(shí)可能產(chǎn)生的最大電壓。對(duì)于大部分電機(jī)壽命而言可能本方法可與GB/T21209—2007的圖17,即本部分中圖A.2(也可見(jiàn)參考文獻(xiàn)[2])相比較。這說(shuō)明GB/T22720.1—2008/IEC6附錄A中上升時(shí)間大于500ns并允許反射和突變(即尖峰系數(shù)=2)時(shí)，兩電動(dòng)機(jī)相端間所允許的最大沖擊電壓為1556V。C0B0圖A.2兩電動(dòng)機(jī)相端間所允許沖擊電壓U的限制曲線，以沖擊上升時(shí)間t,為函數(shù)GB/T22720.1—2008/IEC60034-18-41:2006本部分中絕緣結(jié)構(gòu)鑒別所用試驗(yàn)電壓來(lái)自于已選的應(yīng)力類型。應(yīng)力類型所以對(duì)指定的試驗(yàn)必須進(jìn)行嚴(yán)格挑選，以對(duì)絕緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行適合的試驗(yàn)。應(yīng)力類型見(jiàn)表B.1匯總A——溫和B.2對(duì)于PDIV測(cè)量的安全系數(shù)宜考慮有兩個(gè)因素使I型絕緣結(jié)構(gòu)鑒別和型式試驗(yàn)中規(guī)定的基礎(chǔ)PDIV水平增高。第一個(gè)因素來(lái)自于GB/T16935.1—1997的要求，該標(biāo)準(zhǔn)列出了宜使PD試驗(yàn)電壓增高的安全系數(shù)。采用的基本安全系數(shù)1.2掩蓋了環(huán)境因素的影響，例如環(huán)境溫度也可能對(duì)PD造成影響。更進(jìn)一步的一個(gè)系數(shù)1.25于正常峰值電壓的瞬時(shí)過(guò)電壓激發(fā)，則PD會(huì)絕緣結(jié)構(gòu)不大可行，因預(yù)計(jì)其PD起始電壓和熄滅電壓僅有微小差異。第二個(gè)增高因素被認(rèn)為來(lái)自于GB/T21209—2007中7.4規(guī)定，即繞組溫度從25℃上升至155℃通常導(dǎo)致PDIV跌落30%。此因素平變頻器按表B.2、表B.3的示值。宜將第7章選擇的單獨(dú)應(yīng)力類型進(jìn)行相同組合后使用。已假定沖擊條件下測(cè)RPDIV的峰-峰值和50Hz/60Hz下測(cè)PDIV的值相同。且注意Up值和U?為電機(jī)端相間2電平變頻器供電的電機(jī)端的重要相間電壓和相對(duì)地電壓如圖B.1所示。注意因開(kāi)關(guān)沖擊較小可于第4章中的公式。GB/T22720.1—2