GB/T 20139．2-2017 電氣絕緣系統(tǒng) 已確定等級的電氣絕緣系統(tǒng)(EIS)組分調(diào)整的熱評定 第2部分：成型繞組EIS （完整版）
1 范 圍
1 范 圍
GB／T 20139的本部分規(guī)定了已確定等級的電氣絕緣系統(tǒng)(EIS)組分調(diào)整后耐熱性評定所需的試驗規(guī)程。
本部分適用于使用成型繞組電氣裝置的EIS。
本部分的試驗規(guī)程通過比較待評絕緣系統(tǒng)與基準(zhǔn)絕緣系統(tǒng)的性能來確定。所選用的基準(zhǔn)絕緣系統(tǒng)應(yīng)具有符合IEC 60505規(guī)定的性能及運行經(jīng)驗，或已按照GB／T 11021-2014和IEC 60034-18-31：2012所規(guī)定的程序進(jìn)行評價。
2 規(guī)范性引用文件
2 規(guī)范性引用文件
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GB／T 11021-2014 電氣絕緣 耐熱性和表示方法(IEC 60085：2007，IDT)
GB／T 20139.1-2016 電氣絕緣系統(tǒng) 已確定等級的電氣絕緣系統(tǒng)(EIS)組分調(diào)整的熱評定 第1部分：散繞繞組EIS(IEC 61858-1：2014，IDT)
IEC 60034-18-31：2012 旋轉(zhuǎn)電機(jī) 第18-31部分：絕緣系統(tǒng)的功能評估—成型繞組試驗規(guī)程—旋轉(zhuǎn)電機(jī)絕緣系統(tǒng)的熱評估與分類(Rotating electrical machines-Part 18-31：Functional evaluation of insulation systems-Test procedures for form-wound windings-Thermal evaluation and classification of insulation systems used in rotating machines)
IEC 60216-5 電氣絕緣材料 耐熱性 第5部分：確定絕緣材料的相對耐熱指數(shù)(RTE)[Electrical insulating materials-Thermal endurance properties-Part 5：Determination of relative thermal endurance index(RTE)of an insulating material]
IEC 60216-6 電氣絕緣材料 耐熱性 第6部分：用固定時限法確定絕緣材料的耐熱指數(shù)(TI和RTE)[Electrical insulating materials-Thermal endurance properties-Part 6：Determination of thermal endurance indices(TI and RTI)of an insulating material using the fixed time frame method]
IEC 60317(全部) 特種繞組線規(guī)范(Specifications for particular types of winding wires)
IEC 60317-17 特種繞組線規(guī)范 第17部分：105級，聚乙烯醇縮醛漆包銅扁線(Specifications for particular types of winding wires-Part 17：Polyvinyl acetal enamelled rectangular copper wire，class 105)
IEC 60317-18 特種繞組線規(guī)范 第18部分：120級縮醛漆包銅扁線(Specifications for particular types of winding wires-Part 18：Polyvinyl acetal enamelled rectangular copper wiret class 120)
IEC 60317-27 特種繞組線規(guī)范 第27部分：紙包銅扁線(Specifications for particular types of winding wires-Part 27：Paper tape covered rectangular copper wire)
IEC 60317-28 特種繞組線規(guī)范 第28部分：180級聚酯亞胺漆包銅扁線(Specifications for parti-cular types of winding wires-Part 28：Polyesterimide enamelled rectangular copper wire，class 180)
IEC 60317-29 特種繞組線規(guī)范 第29部分：200級聚酯或聚酯亞胺／聚酰胺酰亞胺復(fù)合漆包銅扁線(Specifications for particular types of winding wires-Part 29：Polyester or polyesterimide overcoated with polyamide-imide enamelled rectangular copper wire，class 200)
IEC 60317-30 特種繞組線規(guī)范 第30部分：220級聚酰亞胺漆包銅扁線(Specifications for parti-cular types of winding wires-Part 30：Polyimide enamelled rectangular copper wire，class 220)
IEC 60317-31 特種繞組線規(guī)范 第31部分：180級浸漆玻璃絲包銅扁線和玻璃絲包漆包銅扁線(Specifications for particular types of winding wires-Part 31：Glass-fibre wound，polyester or polyes-terimide varnish-trated，bare or enamelled rectangular copper wire，temperature index 180)
IEC 60317-32 特種繞組線規(guī)范 第32部分：155級浸漆玻璃絲包銅扁線和玻璃絲包漆包銅扁線(Specifications for particular types of winding wircs-Part 32：Glass-fibre wound resin or varnish im-pregnated，bare or enamelled rectangular copper wire，temperature index 155)
IEC 60317-33 特種繞組線規(guī)范 第33部分：200級浸漆玻璃絲包銅扁線和玻璃絲包漆包銅扁線(Specifications for particular types of winding wires-Part 33：Glass-fibre wound resin or varnish im-pregnated，bare or enamelled rectangular copper wire，temperature index 200)
IEC 60317-39 特種繞組線規(guī)范 第39部分：180級浸漆玻璃絲編織銅扁線和玻璃絲編織漆包銅扁線(Specifications for particular types of winding wires-Part 39：Glass-fibre braided，polyester or polyesterimide varnish-treated，bare or enamelled rectangular copper wire，temperature index 220)
IEC 60317-40 特種繞組線規(guī)范 第40部分：200級硅樹脂清漆浸漬玻璃絲編織銅扁線和玻璃絲編織漆包銅扁線(Specifications for particular types of winding wires-Part 40：Glass-fibre braided，sil-icone varnish-treated，bare or enamelled rectangular copper wire，temperature index 200)
IEC 60317-44 特種繞組線規(guī)范 第44部分：240級芳族聚酰亞胺薄膜繞包銅扁線(Specifications for particular types of winding wires-Part 44：Aromatic polyimide tape wrapped rectangular copper wire，class 240)
IEC 60317-47 特種繞組線規(guī)范 第47部分：240級芳族聚酰亞胺漆包銅扁線(Specifications for particular types of winding wires-Part 47 Aromatic polyimide enamelled rectangular copper wire，class 240)
IEC 60317-53 特種繞組線規(guī)范 第53部分：220級芳香族聚酰亞胺(芳綸)薄膜繞包銅扁線[Specifications for particular types of winding wires-Part 53：Aromatic polyamide(aramid)tape wrapped rectangular copper wire，temperature index 220]
IEC 60317-58 特種繞組線規(guī)范 第58部分：220級聚酰亞胺漆包銅扁線(Specifications for parti-cular types of winding wires-Part 58：Polyamide-imide enamelled rectangular copper wire，class 220)
IEC 60505 電氣絕緣系統(tǒng)的評估與鑒別(Evaluation and qualification of electrical insulation sys-tems)
3 術(shù)語和定義
3.1
漆包繞組線 enamelled winding wire
根據(jù)IEC 60317系列標(biāo)準(zhǔn)制造的圓形或異型的絕緣導(dǎo)線。
3.2
繞包繞組線 wrapped insulated winding wire
根據(jù)IEC 60317系列標(biāo)準(zhǔn)制造、繞線、成型的絕緣導(dǎo)線。絕緣為有或無膠黏劑的帶(由薄膜或者紙制造)并施加于導(dǎo)線上。
3.3
散繞線圈 random wire-wound coils
在電氣設(shè)備中，由漆包繞組線制造的線圈且不考慮線匝位置。
3.4
精確繞線線圈 precision wire-wound coils
在電氣設(shè)備中，由漆包繞組線制造的線圈且每匝以特定的連續(xù)的方式定位。
3.5
成型繞組線圈 form wound coils
在電氣設(shè)備中，由矩形導(dǎo)體制作的線圈。
注：通常采用漆包線、纖維繞包線、纖維繞包漆包線制作的線圈。線圈繞包多層絕緣帶后，采用VPI工藝或模壓成型工藝制作。
3.6
散繞繞組電氣絕緣系統(tǒng) wire-wound electrical insulation system
待評EIS使用的線圈可為散繞或精確繞組，非成型繞組線圈。
3.7
散繞繞組電氣裝置 wire-wound winding electrotechnical device
設(shè)計使用散繞EIS的電氣裝置。
3.8
電氣絕緣系統(tǒng) electrical insulation system；EIS
用于電氣設(shè)備的與導(dǎo)電部分結(jié)合在一起的含有一種或多種電氣絕緣材料(EIM)的絕緣組合。
3.9
電氣絕緣材料 electrical insulation system；ElM
具有可忽略不計的低電導(dǎo)率的材料，用于隔離電工設(shè)備中不同電位的導(dǎo)電部件。
3.10
待評 EIS candidate EIS
正在評定中的為確定其耐熱能力的EIS。
3.11
基準(zhǔn)EIS reference EIS
以已知運行經(jīng)驗的記錄或已公認(rèn)對比功能性評定為基礎(chǔ)進(jìn)行評定并確定了的EIS。
3.12
EIS預(yù)估耐熱指數(shù) EIS assessed thermal endurance index；EIS ATE
從已知運行經(jīng)驗或已公認(rèn)對比功能性評定中得到的基準(zhǔn)EIS攝氏溫度數(shù)值。
3.13
EIS相對耐熱指數(shù) EIS relative thermal endurance index；EIS RTE
當(dāng)基準(zhǔn)EIS和待評EIS在對比試驗中經(jīng)受相同的老化規(guī)程和診斷規(guī)程時，EIS RTE為相對于已知基準(zhǔn)EIS ATE的待評EIS攝氏溫度數(shù)值。
4 總 則
4 總 則
本部分提供了幾種相對廉價又比較快速的方法如下所述，用戶可以使用這些方法對已確定等級的絕緣系統(tǒng)通過評估進(jìn)行組分調(diào)整：
a)當(dāng)絕緣系統(tǒng)中某種絕緣材料的厚度改變時對EIS熱壽命的影響；
b)替代絕緣材料在熱應(yīng)力下的相容性；
c)與已確定等級的絕緣系統(tǒng)密切接觸的其他部件在熱應(yīng)力下的相容性。
根據(jù)IEC 60216-5或IEC 60216-6，可以通過試驗確定EIM的耐熱指數(shù)(ATE／RTE)。根據(jù)IEC 60505，EIS可由不同耐熱指數(shù)的EIM構(gòu)成，其耐熱等級可能高于或者低于任一單一組分的耐熱等級。
在一種特定的電氣設(shè)備中，可能有不止一種的EIS，該EIS可以有不同的耐熱等級。
注：圖1以框圖的形式概述了本部分第5章到第8章的內(nèi)容，可指導(dǎo)用戶選擇適當(dāng)?shù)姆椒▽σ汛_定等級的成型繞組EIS通過評估進(jìn)行組分調(diào)整。
本部分的圖2、圖3、圖4中，用下列字母代表測試程序：
·A＝規(guī)程A：不需試驗；
·B＝規(guī)程B：密封管相容性試驗(僅使用GB／T 20139.1-2016中的方法)；
·C＝規(guī)程C：單點熱老化試驗(第9章)；
·D＝規(guī)程D：完整熱老化試驗(第10章)。
5 相或?qū)Φ亟^緣的替代
5.1 屬性相同
“屬性相同”涉及原材料和替代材料的化學(xué)和物理特性。在耐熱性能方面，替代材料具有與原材料相同或更好的機(jī)械和電氣性能。
在替代之前，應(yīng)考察替代材料的其他特性，例如透水性和加工性，這些性能會決定電氣絕緣系統(tǒng)的性能。
以紅外光譜、熱重分析、差熱分析(DTA)和／或原子吸收分析的分析方法為基礎(chǔ)，通過數(shù)據(jù)的分析可確定基本化學(xué)組分和物理特性。通常特定試驗由有關(guān)各方協(xié)商確定。
如果滿足第9章的準(zhǔn)則，屬性相同的EIM是允許替換的。
5.2 所選組分和助劑的替代或增加
如各方同意，EIM中所選助劑的替代或增加(如著色劑、填料等)，可以進(jìn)行簡化試驗或者無需補充試驗。
已在一種確定的絕緣系統(tǒng)中評定過的EIM，用于與另一種絕緣材料或其他組分的組合之中時，可根據(jù)第9章進(jìn)行的試驗結(jié)果決定其是否可采用。已確定的EIM的厚度不應(yīng)比它在評估時確定的EIS中的薄。
5.3 厚度減小
一種已確定等級絕緣系統(tǒng)中的EIM，如果符合第9章的試驗要求，厚度可以減小。
如無法滿足上述任意一條要求.應(yīng)按照第10章，進(jìn)行完整熱老化試驗。
圖1 評價方法概述
圖2 相或?qū)Φ亟^緣的替代
6 繞組線的替代
6.1 繞組線
若滿足下列條件中的一項或多項時，對已確定等級的絕緣系統(tǒng)中繞組線的替代的評定無需做任何試驗。
a)與已確定等級的絕緣系統(tǒng)的繞組線化學(xué)成分一致(根據(jù)附錄A)，又符合IEC 60317的規(guī)定，且其耐熱等級等于或高于以確定絕緣系統(tǒng)的耐熱等級；
b)導(dǎo)體具有不同的形狀和尺寸，但具有相同的圓角半徑。
成型繞組的制作過程參見附錄B。
圖3 繞組線的替代
6.2 導(dǎo)體材料的替代
以銅作為導(dǎo)體的已確定等級的絕緣系統(tǒng)，可以使用銅或鋁導(dǎo)體。
以鋁作為導(dǎo)體的已確定等級的絕緣系統(tǒng)，若替代繞組線的熱性能等于或者高于原繞組線的熱性能，可以使用銅或鋁導(dǎo)體。
圖4 導(dǎo)體的替代
6.3 備用繞組線
繞組線不符合6.1和6.2的要求，應(yīng)根據(jù)IEC 60034-18-31：2012中的D類情況規(guī)定進(jìn)行評價。
7 浸潰樹脂／漆的替代
7 浸潰樹脂／漆的替代
如果浸漬樹脂／漆滿足第9章的準(zhǔn)則，則允許替代。
8 添加物的評定
8 添加物的評定
根據(jù)IEC 60034-18-31：2012進(jìn)行試驗的EIS中的任意添加物應(yīng)滿足第9章的準(zhǔn)則。
9 單點熱老化試驗(規(guī)程C)
9.1 試品
已確定等級的EIS(基準(zhǔn)EIS)與待評EIS的典型試品應(yīng)根據(jù)IEC 60034-18-31：2012進(jìn)行組裝與試驗，但下述情況例外：
a)基準(zhǔn)EIS和待評EIS應(yīng)在相同溫度下同時試驗；
b)應(yīng)從已確定等級的EIS的完整熱老化規(guī)程中選擇老化溫度點，以使預(yù)期壽命在1000h～2000h之間；
c)當(dāng)具有多種EIM的已確定等級的EIS中的一種EIM失效時，基準(zhǔn)試品應(yīng)由全部余下的材料組成。
9.2 確定EIS的相對耐熱指數(shù)
應(yīng)通過基準(zhǔn)EIS的初始回歸線斜率與待評EIS的時間-溫度數(shù)值點的對比，來確定待評EIS的相對耐熱指數(shù)。
進(jìn)行對比使用的相關(guān)時間依據(jù)式(1)計算：
待評EIS的相對耐熱指數(shù)按照式(2)計算：
式中：
M——基準(zhǔn)EIS回歸方程的斜率；
TR——基準(zhǔn)EIS的相對耐熱指數(shù)，單位為攝氏度(℃)；
TA——老化溫度，單位為攝氏度(℃)；
Tc——基準(zhǔn)EIS的相對耐熱指數(shù)，單位為攝氏度(℃)；
tR——基準(zhǔn)EIS的壽命，單位為小時(h)；
tc——基準(zhǔn)EIS的壽命，單位為小時(h)；
tX——相關(guān)時間，單位為小時(h)。
注：本規(guī)程在很大程度上是近似的，假設(shè)基準(zhǔn)和待評EIS的熱老化曲線具有相同的斜率。
9.3 結(jié)果分析
如果根據(jù)9.2得到待評EIS的RTE在基準(zhǔn)EIS的ATE±5K范圍內(nèi)，待評EIS應(yīng)具有與基準(zhǔn)EIS相同的耐熱等級。如果待評EIS的RTE在基準(zhǔn)EIS的ATE±5K范圍外，則無法確定待評EIS的耐熱等級。根據(jù)IEC 60034-18-31：2012對待評EIS進(jìn)行附加溫度點的老化，以確定其耐熱等級。
10 完整熱老化試驗(規(guī)程D)
10 完整熱老化試驗(規(guī)程D)
按照IEC 60034-18-31：2012來進(jìn)行完整熱老化試驗。
附錄A 繞組線類別
附錄A 繞組線類別
表A.1給出了根據(jù)IEC 60317系列標(biāo)準(zhǔn)確定的常規(guī)漆包繞組線的若干類型。繞組線可以替代的原則如下：
a)若化學(xué)成分相同，且耐熱等級等于或高于已確定等級的EIS中的繞組線，則無須附加試驗就可以替代；
b)若化學(xué)成分相同，但耐熱等級低于已確定等級的EIS中的繞組線，則不可替代；
c)若已確定等級的EIS的繞組線化學(xué)成分不同，則不可替代；
d)根據(jù)b)或c)不允許替代的繞組線，應(yīng)根據(jù)GB／T 20139.1-2016進(jìn)行試驗。
表A.1 繞組線類型-矩形導(dǎo)體
附錄B 成型繞組線圈制作過程
附錄B 成型繞組線圈制作過程
圖B.1～圖B.9為成型繞組線圈制作過程。
圖B.1 未成型繞組
圖B.2 末成型繞組纏繞保護(hù)帶
圖B.3 未成型繞組完全纏繞保護(hù)帶
圖B.4 使用線圈成型機(jī)伸展和彎曲橢圓形線圈以形成線圈形狀
圖B.5 移除成型線圈保護(hù)層
圖B.6 成型線圈絕緣節(jié)的封閉
圖B.7 帶多層絕緣的成型線圈
圖B.8 成型線圈放入成型繞組測試試樣
圖B.9 絕緣細(xì)節(jié)
參考文獻(xiàn)
參考文獻(xiàn)
[1] IEC 60172 Test procedure for the determination of the temperature index of enamelled winding wires
