电气绝缘系统已确定等级的电气绝缘系统(EIS)组分调整的热评定第2部分：成型绕组EIS GB/20139．2-2017

中华人民共和国国家标准

电气绝缘系统 已确定等级的电气绝缘系统(EIS)组分调整的热评定 第2部分：成型绕组EIS

Electrical insulation systems-Thermal evaluation of modifications to an established electrical insulation system(EIS)-Part 2：Form-wound EIS

(IEC 61858-2：2014，IDT)

GB／T 20139．2-2017

发布日期：2017年5月12日

实施日期：2017年12月1日

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

         中国国家标准化管理委员会                  发布

前言

    GB／T 20139《电气绝缘系统  已确定等级的电气绝缘系统(EIS)组分调整的热评定》包含两个部分：

    ——第1部分：散绕绕组EIS；

    ——第2部分：成型绕组EIS。

    本部分为GB／T 20139的第2部分。

    本部分按照GB／T 1．1-2009给出的规则起草。

    本部分使用翻译法等同采用IEC 61858-2：2014《电气绝缘系统  已确定等级的电气绝缘系统(EIS)组分调整的热评定  第2部分：成型绕组EIS》。

    与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下：

    ——GB／T 7095．2-2008  漆包铜扁线组线  第2部分：120级缩醛漆包铜扁线(IEC 60317-18：2004，IDT)

    ——GB／T 7095．4-2008  漆包铜扁绕组线  第4部分：180级聚酯亚胺漆包铜扁线(IEC 60317-28：1990，IDT)

    ——GB／T 7095．5-2008  漆包铜扁绕组线  第5部分：240级芳族聚酰亚胺漆包铜扁线(IEC 60317-47：1997，IDT)

    ——GB／T 7095．6-2008  漆包铜扁绕组线  第6部分：200级聚酯或聚酯亚胺／聚酰胺酰亚胺复合漆包铜扁线(IEC 60317-29：1990，IDT)

    ——GB／T 7672．3-2008  玻璃丝包绕组线  第3部分：155级浸漆玻璃丝包铜扁线和玻璃丝包漆包铜扁线(IEC 60317-32：1990，IDT)

    ——GB／T 7672．4-2008  玻璃丝包绕组线  第4部分：180级浸漆玻璃丝包铜扁线和玻璃丝包漆包铜扁线(IEC 60317-31：1990，IDT)

    ——GB／T 7672．5-2008  玻璃丝包绕组线  第5部分：200级浸漆玻璃丝包铜扁线和玻璃丝包漆包铜扁线(IEC 60317-33：1990，IDT)

    ——GB／T 7673．3-2008  纸包绕组线  第3部分：纸包铜扁线(IEC 60317-27：1998，MOD)

    ——GB／T 11026．7-2014  电气绝缘材料  耐热性  第7部分：确定绝缘材料的相对耐热指数(RTE)(IEC 60216-5：2008，IDT)

    ——GB／T 11026．8-2014  电气绝缘材料  耐热性  第8部分：用固定时限法确定绝缘材料的耐热指数(TI和RTE)(IEC 60218-6：2006，IDT)

    ——GB／T  17948．3-2006  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(IEC 60034-18-31：1992，IDT)

    ——GB／T 20112-2015  电气绝缘系统的评定与鉴别(IEC 60505：2011，IDT)

    ——GB／T 23310-2009 240级芳族聚酰亚胺薄膜绕包铜扁线(IEC 60317-44：1997，IDT)

    本部分做了下列编辑性修改：

    ——删除了附录B的注。

    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(SAC／TC 301)归口。

    本部分负责起草单位：苏州太湖电工新材料股份有限公司、机械工业北京电工技术经济研究所、佛山市顺德区质量技术监督标准与编码所、上海电器科学研究院。

    本部分参加起草单位：深圳市旭生三益科技有限公司、东方电气集团东风电机有限公司。

    本部分主要起草人：陈昊、张春琪、刘亚丽、徐晓风、赵群、余汉成、张生德、赵超、吴斌。

1  范 围

    GB／T 20139的本部分规定了已确定等级的电气绝缘系统(EIS)组分调整后耐热性评定所需的试验规程。

    本部分适用于使用成型绕组电气装置的EIS。

    本部分的试验规程通过比较待评绝缘系统与基准绝缘系统的性能来确定。所选用的基准绝缘系统应具有符合IEC 60505规定的性能及运行经验，或已按照GB／T 11021-2014和IEC 60034-18-31：2012所规定的程序进行评价。

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／T 11021-2014  电气绝缘  耐热性和表示方法(IEC 60085：2007，IDT)

    GB／T 20139．1-2016  电气绝缘系统  已确定等级的电气绝缘系统(EIS)组分调整的热评定  第1部分：散绕绕组EIS(IEC 61858-1：2014，IDT)

    IEC 60034-18-31：2012  旋转电机  第18-31部分：绝缘系统的功能评估—成型绕组试验规程—旋转电机绝缘系统的热评估与分类(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  电气绝缘材料  耐热性  第5部分：确定绝缘材料的相对耐热指数(RTE)[Electrical insulating materials-Thermal endurance properties-Part 5：Determination of relative thermal endurance index(RTE)of an insulating material]

    IEC 60216-6  电气绝缘材料  耐热性  第6部分：用固定时限法确定绝缘材料的耐热指数(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)  特种绕组线规范(Specifications for particular types of winding wires)

    IEC 60317-17 特种绕组线规范  第17部分：105级，聚乙烯醇缩醛漆包铜扁线(Specifications for particular types of winding wires-Part 17：Polyvinyl acetal enamelled rectangular copper wire，class 105)

    IEC 60317-18  特种绕组线规范  第18部分：120级缩醛漆包铜扁线(Specifications for particular types of winding wires-Part 18：Polyvinyl acetal enamelled rectangular copper wiret class 120)

    IEC 60317-27  特种绕组线规范  第27部分：纸包铜扁线(Specifications for particular types of winding wires-Part 27：Paper tape covered rectangular copper wire)

    IEC 60317-28  特种绕组线规范  第28部分：180级聚酯亚胺漆包铜扁线(Specifications for parti-cular types of winding wires-Part 28：Polyesterimide enamelled rectangular copper wire，class 180)

    IEC 60317-29  特种绕组线规范  第29部分：200级聚酯或聚酯亚胺／聚酰胺酰亚胺复合漆包铜扁线(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  特种绕组线规范  第30部分：220级聚酰亚胺漆包铜扁线(Specifications for parti-cular types of winding wires-Part 30：Polyimide enamelled rectangular copper wire，class 220)

    IEC 60317-31  特种绕组线规范  第31部分：180级浸漆玻璃丝包铜扁线和玻璃丝包漆包铜扁线(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  特种绕组线规范  第32部分：155级浸漆玻璃丝包铜扁线和玻璃丝包漆包铜扁线(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  特种绕组线规范  第33部分：200级浸漆玻璃丝包铜扁线和玻璃丝包漆包铜扁线(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  特种绕组线规范  第39部分：180级浸漆玻璃丝编织铜扁线和玻璃丝编织漆包铜扁线(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  特种绕组线规范  第40部分：200级硅树脂清漆浸渍玻璃丝编织铜扁线和玻璃丝编织漆包铜扁线(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  特种绕组线规范  第44部分：240级芳族聚酰亚胺薄膜绕包铜扁线(Specifications for particular types of winding wires-Part 44：Aromatic polyimide tape wrapped rectangular copper wire，class 240)

    IEC 60317-47   特种绕组线规范  第47部分：240级芳族聚酰亚胺漆包铜扁线(Specifications for particular types of winding wires-Part 47 Aromatic polyimide enamelled rectangular copper wire，class 240)

    IEC 60317-53  特种绕组线规范  第53部分：220级芳香族聚酰亚胺(芳纶)薄膜绕包铜扁线[Specifications for particular types of winding wires-Part 53：Aromatic polyamide(aramid)tape wrapped rectangular copper wire，temperature index 220]

    IEC 60317-58  特种绕组线规范  第58部分：220级聚酰亚胺漆包铜扁线(Specifications for parti-cular types of winding wires-Part 58：Polyamide-imide enamelled rectangular copper wire，class 220)

    IEC 60505  电气绝缘系统的评估与鉴别(Evaluation and qualification of electrical insulation sys-tems)

3  术语和定义

    下列术语和定义适用于本文件。

3．1

    漆包绕组线  enamelled winding wire

    根据IEC 60317系列标准制造的圆形或异型的绝缘导线。

3．2

    绕包绕组线  wrapped insulated winding wire

    根据IEC 60317系列标准制造、绕线、成型的绝缘导线。绝缘为有或无胶黏剂的带(由薄膜或者纸制造)并施加于导线上。

3．3

    散绕线圈  random wire-wound coils

    在电气设备中，由漆包绕组线制造的线圈且不考虑线匝位置。

3．4

    精确绕线线圈  precision wire-wound coils

    在电气设备中，由漆包绕组线制造的线圈且每匝以特定的连续的方式定位。

3．5

    成型绕组线圈  form wound coils

    在电气设备中，由矩形导体制作的线圈。

    注：通常采用漆包线、纤维绕包线、纤维绕包漆包线制作的线圈。线圈绕包多层绝缘带后，采用VPI工艺或模压成型工艺制作。

3．6

    散绕绕组电气绝缘系统  wire-wound electrical insulation system

    待评EIS使用的线圈可为散绕或精确绕组，非成型绕组线圈。

3．7

    散绕绕组电气装置  wire-wound winding electrotechnical device

    设计使用散绕EIS的电气装置。

3．8

    电气绝缘系统  electrical insulation system；EIS

    用于电气设备的与导电部分结合在一起的含有一种或多种电气绝缘材料(EIM)的绝缘组合。

3．9

    电气绝缘材料  electrical insulation system；ElM

    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。

3．10

    待评  EIS candidate EIS

    正在评定中的为确定其耐热能力的EIS。

3．11

    基准EIS reference EIS

    以已知运行经验的记录或已公认对比功能性评定为基础进行评定并确定了的EIS。

3．12

    EIS预估耐热指数  EIS assessed thermal endurance index；EIS ATE

    从已知运行经验或已公认对比功能性评定中得到的基准EIS摄氏温度数值。

3．13

    EIS相对耐热指数  EIS relative thermal endurance index；EIS RTE

    当基准EIS和待评EIS在对比试验中经受相同的老化规程和诊断规程时，EIS RTE为相对于已知基准EIS ATE的待评EIS摄氏温度数值。

4  总  则

    本部分提供了几种相对廉价又比较快速的方法如下所述，用户可以使用这些方法对已确定等级的绝缘系统通过评估进行组分调整：

    a)当绝缘系统中某种绝缘材料的厚度改变时对EIS热寿命的影响；

    b)替代绝缘材料在热应力下的相容性；

    c)与已确定等级的绝缘系统密切接触的其他部件在热应力下的相容性。

    根据IEC 60216-5或IEC 60216-6，可以通过试验确定EIM的耐热指数(ATE／RTE)。根据IEC 60505，EIS可由不同耐热指数的EIM构成，其耐热等级可能高于或者低于任一单一组分的耐热等级。

    在一种特定的电气设备中，可能有不止一种的EIS，该EIS可以有不同的耐热等级。

    注：图1以框图的形式概述了本部分第5章到第8章的内容，可指导用户选择适当的方法对已确定等级的成型绕组EIS通过评估进行组分调整。

    本部分的图2、图3、图4中，用下列字母代表测试程序：

    ·A＝规程A：不需试验；

    ·B＝规程B：密封管相容性试验(仅使用GB／T 20139．1-2016中的方法)；

    ·C＝规程C：单点热老化试验(第9章)；

    ·D＝规程D：完整热老化试验(第10章)。

5  相或对地绝缘的替代

5．1  属性相同

    “属性相同”涉及原材料和替代材料的化学和物理特性。在耐热性能方面，替代材料具有与原材料相同或更好的机械和电气性能。

    在替代之前，应考察替代材料的其他特性，例如透水性和加工性，这些性能会决定电气绝缘系统的性能。

    以红外光谱、热重分析、差热分析(DTA)和／或原子吸收分析的分析方法为基础，通过数据的分析可确定基本化学组分和物理特性。通常特定试验由有关各方协商确定。

    如果满足第9章的准则，属性相同的EIM是允许替换的。

5．2  所选组分和助剂的替代或增加

    如各方同意，EIM中所选助剂的替代或增加(如着色剂、填料等)，可以进行简化试验或者无需补充试验。

    已在一种确定的绝缘系统中评定过的EIM，用于与另一种绝缘材料或其他组分的组合之中时，可根据第9章进行的试验结果决定其是否可采用。已确定的EIM的厚度不应比它在评估时确定的EIS中的薄。

5．3  厚度减小

    一种已确定等级绝缘系统中的EIM，如果符合第9章的试验要求，厚度可以减小。

    如无法满足上述任意一条要求．应按照第10章，进行完整热老化试验。

图1  评价方法概述

图2  相或对地绝缘的替代

6  绕组线的替代

6．1  绕组线

    若满足下列条件中的一项或多项时，对已确定等级的绝缘系统中绕组线的替代的评定无需做任何试验。

    a)与已确定等级的绝缘系统的绕组线化学成分一致(根据附录A)，又符合IEC 60317的规定，且其耐热等级等于或高于以确定绝缘系统的耐热等级；

    b)导体具有不同的形状和尺寸，但具有相同的圆角半径。

    成型绕组的制作过程参见附录B。

图3  绕组线的替代

6．2  导体材料的替代

    以铜作为导体的已确定等级的绝缘系统，可以使用铜或铝导体。

    以铝作为导体的已确定等级的绝缘系统，若替代绕组线的热性能等于或者高于原绕组线的热性能，可以使用铜或铝导体。

图4  导体的替代

6．3  备用绕组线

    绕组线不符合6．1和6．2的要求，应根据IEC 60034-18-31：2012中的D类情况规定进行评价。

7  浸溃树脂／漆的替代

    如果浸渍树脂／漆满足第9章的准则，则允许替代。

8  添加物的评定

    根据IEC 60034-18-31：2012进行试验的EIS中的任意添加物应满足第9章的准则。

9  单点热老化试验(规程C)

9．1  试品

    已确定等级的EIS(基准EIS)与待评EIS的典型试品应根据IEC 60034-18-31：2012进行组装与试验，但下述情况例外：

    a)基准EIS和待评EIS应在相同温度下同时试验；

    b)应从已确定等级的EIS的完整热老化规程中选择老化温度点，以使预期寿命在1000h～2000h之间；

    c)当具有多种EIM的已确定等级的EIS中的一种EIM失效时，基准试品应由全部余下的材料组成。

9．2  确定EIS的相对耐热指数

    应通过基准EIS的初始回归线斜率与待评EIS的时间-温度数值点的对比，来确定待评EIS的相对耐热指数。

    进行对比使用的相关时间依据式(1)计算：

    待评EIS的相对耐热指数按照式(2)计算：

    式中：

        M——基准EIS回归方程的斜率；

        TR——基准EIS的相对耐热指数，单位为摄氏度(℃)；

        TA——老化温度，单位为摄氏度(℃)；

        Tc——基准EIS的相对耐热指数，单位为摄氏度(℃)；

        tR——基准EIS的寿命，单位为小时(h)；

        tc——基准EIS的寿命，单位为小时(h)；

        tX——相关时间，单位为小时(h)。

    注：本规程在很大程度上是近似的，假设基准和待评EIS的热老化曲线具有相同的斜率。

9．3  结果分析

    如果根据9．2得到待评EIS的RTE在基准EIS的ATE±5K范围内，待评EIS应具有与基准EIS相同的耐热等级。如果待评EIS的RTE在基准EIS的ATE±5K范围外，则无法确定待评EIS的耐热等级。根据IEC 60034-18-31：2012对待评EIS进行附加温度点的老化，以确定其耐热等级。

10  完整热老化试验(规程D)

    按照IEC 60034-18-31：2012来进行完整热老化试验。 

附录A  绕组线类别

    表A．1给出了根据IEC 60317系列标准确定的常规漆包绕组线的若干类型。绕组线可以替代的原则如下：

    a)若化学成分相同，且耐热等级等于或高于已确定等级的EIS中的绕组线，则无须附加试验就可以替代；

    b)若化学成分相同，但耐热等级低于已确定等级的EIS中的绕组线，则不可替代；

    c)若已确定等级的EIS的绕组线化学成分不同，则不可替代；

    d)根据b)或c)不允许替代的绕组线，应根据GB／T 20139．1-2016进行试验。

表A．1  绕组线类型-矩形导体

附录B  成型绕组线圈制作过程

    图B．1～图B．9为成型绕组线圈制作过程。

图B．1  未成型绕组

图B．2  末成型绕组缠绕保护带

图B．3  未成型绕组完全缠绕保护带

图B．4  使用线圈成型机伸展和弯曲椭圆形线圈以形成线圈形状

图B．5  移除成型线圈保护层

图B．6  成型线圈绝缘节的封闭

图B．7  带多层绝缘的成型线圈

图B．8  成型线圈放入成型绕组测试试样

图B．9  绝缘细节

参考文献

    [1] IEC 60172 Test procedure for the determination of the temperature index of enamelled winding wires