NBT4209312016干式变压器绝缘系统热评定试验规程第1部分600V以上绕组

ICS29.080.30K15备案号:57338-2017N中华人民共和国能源行业标准NB/T42093.1-2016干式变压器绝缘系统热评定试验规程第1部分:600V以上绕组Insulatingsystemsofdη-typetransformersTestprocedureforthermalevaluationPart1:Windingabove600V2016-12-05发布2017一05-01实施国家能源局发布前言……1范围…·2规范性引用文件……3术语和定义…·NB/T42093.1-2016目次4基本原贝u....………………………………………………………………………………………………………………………………..25试验程序….......….................…..…………………………………………………………………………………………………….36报告……..............……………………………………………………………………………………………………………………….11参考文献.........……….......…………………………………………………………………………………………………………………12NB/T42093.1-2016目IJï=i本部分按照GB/T1.1-2009标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写规则》给出的规则起草。NB/T42093一2016干式变压器绝缘系统热评定试验规程》由以下两部分组成:一一第1部分:600V以上绕组:-一一第2部分:600V及以下绕组。本部分为NB/T42093-2016的第1部分。本部分由中国电器工业协会提出。本部分由全国电气绝缘材料与绝缘系统评定标准化技术委员会CSAC/TC301)归口。本部分主要起草单位:上海电器设备检测所、上海电器科学研究所(集团)有限公司、机械工业北京电工技术经济研究所、三变科技股份有限公司、浙江德通变压器有限公司、杜邦中国集团有限公司、北京大学深圳研究院、株洲时代新材料科技股份有限公司、海鸿电气有限公司、广州广高高压电器有限公司、沈阳变压器研究股份有限公司、桂林电器科学研究院有限公司、上海添唯认证技术有限公司。本部分主要起草人:黄慧洁、管兆杰、刘亚丽、陶剑、郭振岩、张晓晶、陈吴、骆金海、曾智、居学成、梁庆宁、孟庆民、刘贤龙、罗传勇、李园园、汪双灿、邢国华、刘贤文、张生德、赵超、刘贤群、陈荣勤。本部分为首次制定。IINB/T42093.1-2016干式变压器绝缘系统热评定试验规程第1部分:600V以上绕组1范围本部分规定了干式变压器绝缘系统的热评定试验圳和。本部分适用于600V以上绕纯的干式变压器绝缘系统。2规范性引用文件下列文件对于本文件的内用是必不可少的。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r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ASTMEI04通过水恪液方法保持恒定的相对湿度的标准实践IEEEStd4高ffi试验的IEEE标准技术IEEEStdC57.12.58干式变压器线国瞬态电压分析的IEEE操作导则IEEEStdC57.12.60干式变压器(浸渍式、浇注由|化式和树脂包封式)绝缘系统热评定试验规程IEEEStdC57.98变压器冲击试验的IEEE导则IEEEStd101热寿命试验数据统计分析的IEEE导则3术语和定义3.13.23.33.43.5下列术语和定义适用于本文件。电气绝缘材料electricalinsulationmaterial;EIM具有可忽略不计的低电导率的材料，用于隔离电工设备中不同电位的导电部件。电气绝缘系统electricalinsulationsystem;EIS用于电气设备的与导电部分结合在→起的含有一种或多种电气绝缘材料(EIM)的绝缘组合。注z按照GB/T20112，不同温度指数的EIM可组合成EIS，其耐热等级日J高于或低于任何单一组分的耐热等级。耐热等级thermalclassEISEIS相对应的最高连续使用温度(摄氏温度)的数值。注1:EIS经受超过其耐热等级的运行温度将导致更短的预期寿命。注2:EIS连续运行40000h相对应的最高使用温度('C)。绕组winding构成与变压器标注的某→电压值相对应的电气线路的二组线臣。线圈coil→组串联的线臣，通常是同轴的。NB/T42093.1-20163.63.73.83.93.103.11试晶testobject被试验的物品。试品可以是实际变压器或模型线圈。试品可包含不止一个试样。i式丰羊testspecimen试品内的独立组件，可用来得到一组试验数据(如失效时间)。注:试样可包含不止-个绝缘组件(例如匣问绝缘或对地绝缘)，其中任意一个都能提供该组数据。影晌因子factorofinfluence由运行条件、环境条件或影响绝缘系统老化或寿命的试验条件施加的应力。老化ageing由于→个或多个影响因子作用而引起EIS性能的不可逆变化。注1:若环境条件变化，则某些变化(例如水解变化)可能部分可逆。注2:老化可能导致EIS的降解。老化因子ageingfactor引起老化的影响因子。耐久性试验endurancetest试品绝缘结构曝露于一个或者多个与运行条件有关的老化因子的试验。在试验中通过诊断试验来评定特定性能的变化。4基本原则4.1概要本部分提出的方法以保留基本冲击绝缘水平为基础，适用于高压绕组，不适用于额定电压为600V及以下的低压绕组。若有必要进行感应耐压试验或为高压绕组提供接地层，可以以任意合适的方式模拟低压绕组。4.2老化因子虽然主要老化因子为温度和时间，但高压绝缘系统的失效准则假定是与初始介电强度或额定基本冲击电压水平有关的电压。因此，在加速热老化期间通过热老化周期后的介电试验来确定绝缘系统的失效时间。阿伦尼斯CArrhenius)方程是本部分的理论基础。本部分规定的试验方法属于加速方法，因而需要对在试验温度F获得的失效时间进行阿累尼乌斯外推(寿命对数与绝对温度倒数的关系)，以获得绝缘系统的耐热等级。由于加速试验的条件通常是严格的，数据外推得到的失效时间将比实际运行的失效时间短。对于耐热等级的确定，以40000h失效时间作为耐热等级的最低认可准则，见第6章c)的。4.3数据处理为了确保获得的有效结果没有偏差并适用于比较研究，应统计性地减少试验数据并应根据第6章要求记录结果。2NB/T42093.1-2016一般应根据5.1.1描述的方法l进行试验，适用时也可以采用5.1.2描述的方法20外推法仅适用于绝缘系统相同部位的失效。如果绝缘系统中不止一个部位发生失效，应单独处理每种失效模式的数据。同样地，应单独外推每种失效模式以确定耐热等级，用获得的最低外推温度代表整个绝缘系统的耐热等级。5试验程序5.1概述5.1.1方法1当没有绝缘系统基准寿命曲线时，可使用方法1。除用于监测温度的控制样品之外，每个温度点下需要测试至少3个样品(使用全尺寸线圈时)或至少12个样品(使用模型线圈时)。选取3个(或更多)温度点进行试验。表l列出了建议的老化试验温度和每周期曝露时间。5.2~5.4给出了模型结构和试验程序的详细信息。表1建议老化试验温度和每周期曝露时间建议老化预期的耐热等级建议每周期试验温度。C曝露时间1。当130155180220250h。1135165195230275310336。215018021525030034096θ316520023527032537524注:fh、(}2、θ3代表不同的试验温度。5.1.2方法2如果绝缘系统的热降解特性已知，可使用方法2，并通过如式(1)所示的阿伦尼斯方程来实现:A_b/Tt，二=Ae、、，/4··A/'t、式中:h一一表示失效时间，单位为小时也);A一一常数，代表阿伦尼斯寿命曲线纵坐标截距:e一一常数，数值为2刀8;b一一失效时间温度关系中一个比率因子，取决于绝缘系统，代表阿伦尼斯曲线的斜率;T-一绝对温度，单位为开尔文(K)。如果根据方法1(见5.1.1)进行的试验己确定A和b，那么在这种情况下，只需一组样品(n为样品数量)在一个温度点巳(单位为K)下进行试验，根据式(2)进行推导:lh(2)十(~)(2)式中:tll一-400。他的基准寿命;T)一-温度极限，单位为开尔文(K)，用于计算出预期等于或大于tll(40OOOh)的失效时间:3NB/T42093.1-2016L一一试验温度T2下样品的平均失效时间(单位与t/1相同)，用式(3)计算tl2;马一一试验温度，单位为开尔文(K)。式中:t12(的一-某个样品的t12值;7;2=tI2(1)+t口(2)十tI2(3)十...t叫n)ntl2二一试验温度E下样品失效时间的测量值:n一-在温度E下试验时的样品数量。(3)5.2试验样品5.2.1模型设计的考虑试验样品可以是下述一种:a)变压器线圈。试验样品应是全尺寸的产品线圈。这些线圈应有合适的尺寸大小，既便于进行试验操作，也能提供所代表的电压等级需要的典型电气间隙。试验线圈的物理尺寸应接近于500kVA~800kVA的三相变压器线圈。经过筛选试验(见5.3)后，通过提高温度对线圈进行加速老化试验，以确定它们的功能寿命。由于全尺寸变压器线圈能够很好地代表待评绝缘系统，可以采用每组4个样品线圈在不少于3个温度下进行试验，且每组指定1个线圈作为参考线圈，以测量试验温度。b)典型模型线圈。作为选择之一，可以采用能够对所有可能的失效模式进行测试的绝缘系统典型模型线圈进行试验。经过筛选试验(见5.3)后，通过提高温度对线圈进行加速老化试验，以确定它们的功能寿命。采用每组13个样品线圈在不少于3个温度下进行试验，且每组指定1个线圈作为参考线圈。所有样品应该按照表2所示做好标识。为了准确评价热老化对变压器绝缘系统的影响，典型模型线圈应满足以下要求:a)代表由热降解引起变压器绕组电气完整性劣化的关键绝缘系统:b)模拟实际电应力(冲击或低频)，以确定热老化后绕组绝缘系统的功能寿命:c)采用并绕导线以模拟臣间结构并进行试验。表2模型线圈标识组号样品号温度(参考表1)1~12XII13~24YIII25~36Z5.2.2模型示例制各模型应能模拟它们代表的绕组设计，包括支撑绝缘、最小电气间隙及树脂和环氧化合物等的浸渍处理。制备模型绕组分段时应确保能够进行匣间、层间、饼间、段间、绕组间和绕组对地的介电测试。图1和图2分别列举了非包封式绕组和包封式绕组可能的线圈结构。图3列举了多层包封式绕组模型的构造，该图是从单一包封工艺生产多重测试线圈的技术举例。4NB/T42093.1-2016端部填充绕组线支撑件低压绕组或模拟物冷却通道双股并绕冷却通道低压绕组或模拟物!二?是组绕组间绝缘lijr;:~fJg且非包封式绕组模型举例图1环氧浇ìì:两张锚并绕5两端线包封式绕组模型举例图2两端韬NB/T42093.1二2016I~阜-_一-出线端c(内导体层)内导体层(单股线)1;11盘盘生外导体层(双股并绕)层问绝缘275mm内部最小直径-_二二+出线端A、8。隔街料或材线缘组绝绕气的电离被隔在料试材、j缘电绝介KL电组被绕是式以稽可于体对导邻理相处式行方进缘问绝体气导电邻的相当个适两何在任试用测来电以介可问缘匣绝股的现线组绕多层包封式绕组模型构造图36NB/T42093.1-2016离的相邻宿层间进行。层间介电测试在被电气绝缘材料隔离的变压器绕组的相邻两层导体间进行。饼间介电测试在饼式绕组结构中相邻饼被绝缘隔离的导体间进行。绕组间介电测试在变压器的两个线圈间进行，例如，被电气绝缘材料隔离的高压线圈对低压线圈。可以用金属接地排模拟低压线圈。两线圈间的隔离可以采用固体绝缘和/或空气。绕组对地介电测试在铁芯和绕组间进行。可以用金属接地排模拟铁芯，铁芯和绕组间的隔离可以采用固体绝缘和/或空气。图4是绕组间和绕组对地试验装置的示例。铁芯模拟物(接地)铁芯和低压绕组模拟物(接地)//////υr/