NBT420052013高压交流电机定子线圈对地绝缘电热老化试验方法

NBICS20.080.30K15备案号：40393-2013中华人民共和国能源行业标准NB/T42005—2013高压交流电机定子线圈对地绝缘电热老化试验方法Testmethodforthermalvoltage-endurancetestingongroundwallinsulationofstatorcoilofhighvoltageACmachines2013-03-07发布2013-08-01实施国家能源局发布NB/T42005—2013I目次前言··········································Ⅱ1范围·········································12规范性引用文件····································13术语和定义······································14试验设备·······································25试品·········································36试验程序·······································37试验温度与电压（有效值）·······························48判定·········································59数据记录·······································5NB/T42005—2013II前言本标准按照GB/T1.1《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。本标准非等效采用IEEEStd1043—1996《成型线棒和线圈电老化试验推荐规程》和IEEEStd1553TM—2002《水轮发电机成型线圈和线棒电老化试验试行标准》。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由全国电气绝缘材料与绝缘系统评定标准化技术委员会（SAC/TC301）归口。本标准负责起草单位：哈尔滨电机厂有限责任公司。本标准参加起草单位：上海电气电站设备有限公司上海发电机厂、东方电气集团东方电机有限公司、山东齐鲁电机制造有限公司、株洲时代电气绝缘有限责任公司、哈尔滨大电机研究所、机械工业北京电工技术经济研究所、哈尔滨电气动力装备有限公司、北京北重汽轮电机有限责任公司、天津阿尔斯通水电设备有限公司、上海同立电工材料有限公司、苏州巨峰电气绝缘系统股份有限公司、桂林电器科学研究院、金坛华荣绝缘材料厂。本标准主要起草人：赫兟、陈阳、满宇光、魏威、祁世发、吴晓蕾、梁智明、漆临生、魏景生、李强军、郭丽平、魏学彦、刘亚丽、刘凤娟、孙雅玲、卜万成、夏宇、王先锋、王立军、陆帮荣。NB/T42005—20131高压交流电机定子线圈对地绝缘电热老化试验方法1范围本标准规定了额定电压为4kV～27kV的高压交流电机成型定子线圈对地绝缘电热老化试验的设备、试品、程序、温度和电压。本标准适用于交流发电机、同步调相机和交流电动机定子线圈对地绝缘的电热老化试验。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T11026.4电气绝缘材料耐热性第4部分：老化烘箱单室烘箱GB/T16927.1高电压试验技术第1部分：一般定义及试验要求GB/T16927.2高电压试验技术第2部分：测量系统JB/T6204高压交流电机定子线圈及绕组绝缘耐电压试验规范JB/T7486温度传感器系列频谱IEEEStd1043—1996成型线棒和线圈电老化试验推荐规程（RecommendedPracticeforVoltage-EnduranceTestingofForm-WoundBarsandCoils）IEEEStd1553TM—2002水轮发电机成型线圈和线棒电老化试验试行标准（Trial-UseStandardforVoltage-EnduranceTestingofForm-WoundCoilsandBarsforHydrogenerators）3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1对地绝缘groundwallinsulation在高压电机定子线圈上，将铜导体与接地的定子铁芯相隔离的高压电气绝缘的主体。3.2槽部slotportion嵌入到定子铁芯槽内线圈的直线部分。3.3槽部低电阻层semiconductiveslotcoating覆在或涂于定子线圈槽部对地绝缘外的半导电带或者漆，该层与定子铁芯形成良好的电气接触。3.4端部防晕层stresscontrolcoating从线圈槽部低电阻层向线圈端部延伸出来的用于对地绝缘外面的具有规定电阻值的涂层或者带子。端部防晕层部分搭接在低电阻层上，两者之间应有良好的电气接触。3.5试品testobject被试验的物品，体现对地绝缘完整单元或其结构足以代表被评的加工完毕的对地绝缘。NB/T42005—201323.6电热老化失效时间time-to-failureunderthermalandelectricalstress在电应力和热应力联合作用下，线圈对地绝缘发生不可逆的劣化而最终导致失效的时间。4试验设备4.1高压源4.1.1本电压应是频率为45Hz～65Hz的交流电压。试验电压的波形为两个半波相同的近似正弦波，且峰值和均方根（有效）值之比应在2±0.07以内。如满足这些要求，则认为高压试验结果不受波形畸变的影响（见GB/T16927.1）。注：如果诸谐波的均方根（有效）值不大于基波均方根值的5%，则认为满足上述对电压波形的要求（见GB/T16927.1）。4.1.2应使用输出电压可调节的电源，一般为工频试验变压器装置作为高压源；试验过程中，应能精确设定电压并可在输出电压不变的条件下保持数千小时；在整个试验过程中，试验电压测量值应保持在规定电压值的±3%以内（见GB/T16927.1）。4.1.3高压源应具有完备的过电压、过电流和机械传动结构故障保护装置，当绝缘失效、电网故障、设备故障时可迅速响应，保证试验以及人员的安全，并确保设备在无人值守的条件下安全运行。4.1.4可选配稳压电源装置以减少电网波动对试验的影响。4.2加热装置4.2.1能够引入高电压的老化烘箱或者金属加热板可作为电热老化试验的加热装置。老化烘箱应符合GB/T11026.4的规定。4.2.2如果使用金属加热板作为加热装置，加热板应均匀分布在试品表面，相邻板间的距离应不大于150mm，与端部防电晕层起始点的距离也应不大于150mm（见图1）。每个加热板的加热部分应至少覆盖板长的75%。图1使用金属加热板作为加热装置的示意图4.3测量与控制系统4.3.1试验电压的测量需要对施加到试品上的高电压进行直接和精确的测量。在额定频率下测量试验电压峰值或者有效值的总不确定度应在±3%的范围内（见GB/T16927.2）。4.3.2试验电流的测量应测量试验变压器装置的原边电流和高压侧的负载电流。电流测量装置的整体精度应在±5%以内。4.3.3计时系统试品的试验时间由分辨率不大于0.1h的计时系统进行监控。只有对试品供电时，计时系统才计时；当供电中断或者试品失效导致设备跳闸时，计时停止。4.3.4温度的测量可使用符合JB/T7486要求的热电偶传感器、热电阻传感器或者其他合适的仪器作为测温元件。4.3.5温度控制系统可使用控温仪表、温度继电器、温度控制仪等设备控制电热老化试验的温度。无论采用何种控温方NB/T42005—20133式，待试品温度稳定后，均应保证试验过程中温度测量值与规定值的差值在±2℃以内。5试品5.1试品数量应至少对2支圈式线圈或者4支条式线圈进行电热老化试验。条式线圈的全部或者圈式线圈任一槽部及其端部视为1个试品。5.2试品尺寸应采用整支线圈进行电热老化试验，若线圈尺寸过大，试品应满足以下要求：5.2.1当线圈的槽部长度不大于2500mm时，必须对整支线圈进行试验；线圈应包含所有的绝缘结构，但不包括特殊的槽部固定结构。5.2.2当线圈的槽部长度大于2500mm，却没有足够大的空间对整支线圈进行试验时，可对线圈的截取试样进行试验。截取试样应包括线圈槽部和端部在内的所有绝缘部分，每个截取试样应符合表1推荐的截取长度的规定。在截取线圈时，除了考虑截取试样的有效槽部长度外，还要根据试验电压的大小，在有效槽长外留出足够的长度以进行防晕处理，并保证足够的放电距离（见IEEEStd1043—1996）。5.2.3线圈的所有截取试样均应进行电热老化试验，任何一个截取试样失效都代表整支线圈失效。表1线圈截取长度的规定mm线圈槽部长度L截取长度L≤2500不做截取，对整支线圈进行试验2500L≤3500按有效槽部长度不小于2500的一个试样进行截取3500L≤6000截成两个等长试样进行试验；在防晕处理后，应保证有效槽部长度尽可能长L6000截成两个或者更多试样，每个试样的有效槽部长度至少为2500注1：有效槽部长度为电极长。注2：对于低阻在端部结束的线圈，若2500L≤3500，也可截成两个等长试样进行试验。5.3试品电极处理5.3.1烘箱加热方式的电极处理以锡箔或者铝箔作为电极包绕在线圈槽部或者截取试样有效槽部的表面，并需采取措施确保电极与试品槽部能够良好接触；如果线圈或者截取试样具有槽部低电阻层，也允许利用多股柔软铜裸绞线缠绕于低电阻层外作为电极，缠绕应尽可能地紧，并且间距应不大于10mm（见JB/T6204）。5.3.2金属加热板加热方式的电极处理以锡箔或者铝箔作为电极包绕在线圈槽部或者截取试样有效槽部的表面；如果线圈或者截取试样具有槽部低电阻层，也可以不做电极处理。5.4试品防电晕处理为确保电热老化试验的顺利进行，通常试品需带防电晕结构进行电热老化试验。防电晕处理可采用刷漆型、防电晕带或者混合型防电晕的方式；电热老化试验过程中允许修复槽部低电阻层和端部防电晕层。5.5试品检查在电热老化试验开始前，需对整支线圈按相应产品设计要求进行检查和试验，只有合格的线圈才能进行电热老化试验。6试验程序6.1老化烘箱加热方式的试验程序NB/T42005—201346.1.1将试品平行、等距地放置在老化烘箱内，并用瓷瓶或者绝缘垫块支撑试品，保证试品在试验过程中不受其他应力的影响；试品与箱壁间应留有足够的空间，以保证电热老化试验在安全的条件下进行。6.1.2试品导体接高电压，锡（铝）箔或者裸铜绞线电极接地。6.1.3关闭箱门，设置试验温度，启动老化烘箱。6.1.4待试品达到规定温度后，接通高压电源，升高电压至规定值，开始计时。6.2金属加热板加热方式的试验程序6.2.1将试品平行、等距地放置在绝缘支撑架上，用螺栓、螺帽把合的方式（或者其他方式）使加热板贴附到线圈槽部或者截取试样有效槽部的外表面，把合紧度以0.2mm塞尺不能插入线圈或者截取试样与金属加热板间的任意位置为准。6.2.2监测试品温度的测温元件应放置在加热板边缘中心处的孔中（见图1），相对放置的2个加热板中应至少放入1个测温元件。6.2.3试品导体接高电压，加热板接地。6.2.4启动温度控制系统，待试品达到规定温度后，接通高压电源，升高电压至规定值，开始计时。7试验温度与电压（有效值）7.1试验温度建议绝缘耐热等级为155（F）试品的试验温度不超过120℃；也可与用户协商，确定试验温度。7.2试验电压（有效值）7.2.1额定电压小于18kV试品的试验电压规定见表2。额定电压小于18kV试品的试验电压参照了IEEEStdTM1553—2002的规定。表2额定电压小于18kV试品的试验电压kV额定电压额定相电压A方案试验电压B方案试验电压4.02.318.710.16.33.6413.716.06.63.8114.316.710.56.0622.