GBT22566.1-2008电气绝缘系统重复脉冲产生的电应力电老化评定的通用方法.pdf 9页

'ICS29．080．30K15囝园中华人民共和国国家标准GB／T22566．1--2008／IEC62068—1：2003电气绝缘系统重复脉冲产生的电应力第1部分：电老化评定的通用方法Electricalinsulationsystem—Electricalstressesproducedbyrepetitiveimpulses--Part1：Generalmethodofevaluationofelectricalendurance2008—11-07发布(IEC620681：2003，IDT)2009—11—01实施宰瞀髁鬻瓣訾雠瞥鐾发布中国国家标准化管理委员会“1” 标准分享网www.bzfxw.com免费下载刖置GB／T22566．1--2008／IEC62068—1：2003《电气绝缘系统重复脉冲产生的电应力》分为以下部分：——第1部分：电老化评定的通用方法——第2部分：当前技术发展水平本部分是第1部分。本部分等同采用IEC62068一l：2003{电气绝缘系统重复脉冲产生的电应力第1部分：电老化评定的通用方法》(第1版，英文版)。本部分在技术内容上与IEC62068—1：2003无差异。为便于使用，本部分删除了国际标准的前言和引言。本部分的附录A为资料性附录。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／TC301)归口。本部分负责起草单位：上海电器科学研究所(集团)有限公司、北京毕捷电机股份有限公司、冠城大通股份有限公司、江门市江晟电机厂有限公司、浙江金龙电机股份有限公司、山东华力电机集团股份有限公司、苏州巨峰绝缘材料有限公司、佛山市威奇电工材料有限公司、山东蓬泰特种漆包线有限公司、山东齐鲁电机制造有限公司、上海申发检测仪器厂、杜邦中国研发中心、上海ABB电机有限公司、四川东材科技集团股份有限公司、浙江先登电工器材股份有限公司。本部分参加起草单位：佳木斯电机股份有限公司、宁波金田电工材料有限公司、桂林电器科学研究所、上海电缆研究所。本部分主要起草人：张生德、李锦梁、张妃、刘立明、林年福、刘权、叶锦武、王庆东、张彝、李学敏、王新营、王慧峰、王延民、巩运许、魏景生、徐保弟、柯清泉、许立、赵平、盂祥富、董千里。本部分为首次制定。 www.bzfxw.comGB／T22566．1--2008／IEC62068—1：2003电气绝缘系统重复脉冲产生的电应力第1部分：电老化评定的通用方法1范围本部分为基础标准，适用于含有绝缘系统但不考虑电压高低的电气设备，该设备：——与电子驱动电源连接，且——在重复电压脉冲条件下须进行绝缘老化的评定。本部分提出了一个通用试验规程，用于筛选电气绝缘系统(EIS)，及对重复脉冲条件下的绝缘老化进行相关评定。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。IEC60727—1电气绝缘系统电老化评定第1部分：基于正态分布的一般要求和评定规程IEC61649拟合度试验威布尔分布数据的置信区间及较低置信值3术语和定义下述术语和定义适用于本部分。3．1电气绝缘材料electricalinsulatingmaterialEIMEIS中承受电应力的部位。3．2电气绝缘系统electricalinsulationsystemEIS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。[GB／T20112—2006，定义3．1．1]3．3待评EIScandidateEIS在重复电压脉冲下进行电老化评定的EIS。3．4基准EISreferenceEIS在重复电压脉冲条件下，具有实际运行经验或已经过对比功能性评定的EIS。3．5局部放电partialdischargePD导体间绝缘仅被部分桥接的电气放电。1 www.bzfxw.com标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22566．1--2008／IEC62068—1：20033．5局部放电起始电压partialdischargeinceptionvoltagePDⅣ当施加于试品的电压从某一观察不到局部放电的较低值开始逐渐增加到初次观察到试品中产生局部放电时的电压。3．7局部放电熄灭电压partialdischargeextinctionvoltagePDEV当施加于试品的试验电压从某一观察到局部放电脉冲参量的较高值逐步减小直到试品停止出现局部放电时的电压。3．8单极脉冲unipolarimpulse电压脉冲，其极性既可以是正极也可以是负极。3．9双极脉冲hipolarimpulse电压脉冲，其极性从正极到负极或从负极到正极交替。3．10脉冲电压极性impulse-voltagepolarity脉冲的对地极性。3．11脉冲电压频率impulse-voltagerepetitionrate不论单极还是双极脉冲的电压频率，在相同时间间隔下，两次完整脉冲之间时间的倒数。3．12脉冲上升时间impulserisetime在脉冲的上升锐边，从零到脉冲峰值电压的10％和90％之间时间间隔的1．25倍。3．13电压上升率rateofvoltagerise0．8倍脉冲电压幅值除以零到峰值脉冲电压的10％～90％间时间间隔。3．14电压老化常数voltageendurancecoefficientVEC倒幂指数或指数模型，与系数^一起，描述寿命与电压间的相互关系。3．15寿命life脉冲至失效的时间或次数。4通用试验程序4．1概述本节描述了评定EIS耐重复脉冲电压老化性能的通用规程。有两种方法，视预期的结果而定：a)一种是筛选试验，对几种待选的EIM或不同的物理结构进行单一电压试验，并与已评的EIS进行对比。以便找出具有更佳寿命的EIM(或结构)。另外，单一EIS在单一试验电压下评定2 www.bzfxw.comGB／T22566．1--2008／IEC62068—1：2003时也可改变试验条件，如不同的湿度，不同的脉冲频率等，以确定各种变数的作用。b)一种是老化试验，以确定每一待评EIS的脉冲电压与寿命间的关系，该EIS在几个电压水平下评定，且通常情况下其他条件不变。电压寿命与电压幅值间的关系可通过倒幂定律表示：L—kU⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(1)式中：L——试样的失效时间或失效次数(在给定的概率下)；u——所施加的脉冲电压；n——电压老化系数(VEC)；^——常数。也可以是另外的表达关系。如，指数模型：L—Ae““⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(2)式中，A和h为常数。脉冲电老化或筛选试验的结果取决于除EIS固有特性外的许多因数。这些因数在任一脉冲寿命试验中将被详细说明并控制。附录A列出了这些因数。以下描述了脉冲筛选和老化试验的通用试验规程。试验样品和脉冲电压特性的设计取决于制成模型的EIS。因此，为特定EIS给出试样设计和脉冲特性的特定试验规程将在GB／T22566的其后部分中描述。4．2试样试样要包括被电气绝缘与接地导体分离的导体。某些EIS模型将在GB／T22566的其后部分中描述。在每个电压下，一个样品至少包括11个试样，并按每个试验规程进行试验。如果从统计的角度需要检测小差异，则必须用更多的样品。4．3筛选试验方法材料与EIS在设计成一个具体的产品之前需要经过评定。大多数情况下，脉冲的最终形式在这一阶段是不可知的。筛选试验对用于评定的所有材料设定了一系列特定的试验条件和脉冲电压特性。必须设定一系列通用参数以使不同的材料在相同的基础上被评定。也有必要建立一套固定的参数，以使因参数改变而产生的评定结果被合理地比较。4．3．1试验程序试样按IEC60727—1的电老化规程规定的脉冲电压进行试验。使用脱扣电流装置可作为检测样品失效的合适方法。对特定类型的试样，也可用其他的检测方法。所选的试验条件可考虑附录A中所列的因数。脉冲电压特性应与第5章所述一致。如果GB／T22566的其后部分描述另一相关的EIS，其脉冲电压特性应与表1中所列一致。所选试验电压应与模型的失效过程有关。4．3．2PDIV和PDEV测量PDIV和PDEV应在脉冲电压而不是工频电压下测量。如果显示的PDIV(PDEV)在脉冲电压与工频电压下是相似的，那么(对该试验的试品)仅在工频条件下测量即可。注：GB／T73542003中描述的标准测量方法不适用于脉冲电压引起的局部放电(PD)由于PDIV与PDEV值因所用测量仪器而各异，所以，应详细说明用于确定PDIV和PDEV的测量系统与判定依据。4．3．3数据处理失效时问用双参数威布尔概率分布进行处理。应进行完整的或单一的检查试验(提供的失效样品数至少为(”+1)／2E-为奇数]或n／2[n为偶数])。在评价比率参数和模型参数的基础上(以前对应的3 www.bzfxw.com标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22566．1--2008／1EC62068-1：2003失效时间为63．2％的概率)，失效时间和脉冲失效数的平均值和中值，以及失效百分率，是可确定的。最大可行性法可以用来判断比率参数和模型参数。参数和百分比的置信区间也可计算，推荐的概率为90％。统计分析规程在IEC61649中描述。4．3．4评定对每一待评结构或改变单一参数的评定，都要进行筛选试验。通过比较在约定失效概率下的失效时间或失效脉冲数，即可得到相对评定结果：失效时间越长，失效脉冲数越多，则EIS性能越好。4．4老化试验方法4．4．1基准EIS完整的试验至少选择3个不同的脉冲电压，施加电压应高于实际运行电压(为了加速试验的目的)。相邻电压间的差值至少为10％。依据等式(1)，如果n大于15，那么相邻电压差值可少于10％。所选的电压值应使此试验电压范围内的失效机理保持一致。试验中的失效机理应与实际运行条件所产生的失效机理相同。不同的失效机理可被区分，如，可通过失效位置的精细检查及通过log电压对log脉冲失效数(或log失效时间)图的斜线率变化，引起例如试验电压水平部分超出或低于PDIV来区分。对每个试样，在所选电压下完成老化试验，确定其脉冲失效数量或失效时间。使用双参数的威布尔函数处理脉冲失效数或失效时间值(完整试验或检查试验)。确定在每一试验电压下得到的比例参数，并在log—log或log线性(半log)坐标系上作图。4．4．2比较试验得到基准EIS的寿命曲线后，另一待评EIS可使用相同的试验规程和试验电压进行评定。通过对每个待评EIS与基准EIS的VEC的比较，可以看出因脉冲电压引起的性能相对下降。进一步讲，在最低试验电压下获得的脉冲失效时间或脉冲失效数量，可以在给定的概率下进行比较。待评结构与基准结构差别越大，则待评结构在实际运行条件下的预期老化性能越好，表明待评结构需承受更多的脉冲才会损坏。在IEC61649中给出的统计方法可用来评估显著性差异。比较试验中，应有足够试样，以便能检测出在10％显著水平下的差异，且如果差异”确实存在的话。5试验脉冲电压特性当GB／T22566其他部分尚待编制时，表1表示了一种脉冲电压特性范围，它可指导一种特定的EIS的试验特征。对任一特定的试验而言，其试验特征应与电器设备使用的环境条件相应。脉冲电压测量系统应具有至少10MHz的频带宽度以精确记录40ns脉冲上升时间。表1脉冲电压特性特性范围上升时间(0．04～1)“s频率(1～20)kHz脉冲持续时间(0．08～25)“s波形方渡或三角波极性双极(优选)或单极41)对每个EIS来说，如果置信水平重叠的话，显著性差异可通过观察的方法检测出来。 www.bzfxw.comA．1总则附录A(资料性附录)脉冲寿命GB／T22566．1--2008／IEC62068-I：2003设备回路可能受到由于电击或开关脉冲产生的脉冲电压。电子技术和电子设备的大量使用使电气绝缘系统受到重复脉冲电压影响。通常这些脉冲的典型频率在0．5kHz～20kHz范围内，典型的脉冲上升时间在0．1ps～1ps范围内峰值电压超过电源正常电压的两倍。这些因短持续时间，高重复脉冲导致的绝缘系统的老化与常规交流工频电压下产生的机理完全不同。这种电老化是一个或多个物理过程的结果：——局部放电；——EIM内空间电荷的形成和释放；——由施加在高电容EIS上的由于电压脉冲引起的电流脉冲产生的电机械损耗；⋯施加电压中的高频元件引起的介质发热。更多的信息见IEC620682。老化可由电子动力系统产生的重复电压脉冲产生，如，在下列类型电气设备中：——散绕电机定子绕组；——中压，成型定子绕组；——电源发生器和滤波电容器；——变压器；一动力电缆；——动力模块驱动器；——印刷电路板。A．2温度的影响电老化可因温度提高而改变。如果EIM的介损增加则老化速率也随之增加，使高电应力部位的局部发热进一步升高。较高的绝缘温度也增加了EIM的介质常数，在相邻的空气间隙增加电应力，降低引起PD现象增加的局部放电起始电压。在受限的EIS内，温度的增加可减少EIS内空间尺寸，减少PD强度，从而加快老化速率。升高温度可增加封闭空间内的气压，气压的变化可能会影响PD现象。同样，电荷的聚集时间与释放时间在较高温度下可缩短。所以，在任一老化试验中应清楚标明试样温度。A．3机械应力的影响机械应力，不论是静态的或动态的，通过GB／T201122006描述的协同效应都能显著加速电老化。事实上，机械应力能产生和／或扩大绝缘内的缺陷，如，与重复脉冲相关联的电场更易产生PD，也造成了每次脉冲释放的能量导致的危害，为老化过程减少能障。A．4湿度和环境的影响EIS周围环境湿度可改变空气的击穿强度，从而改变PD现象。同样，周围空气的湿度和／或EIS5 www.bzfxw.com标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22566．1--2008／IEC62068-I：2003的表面条件可影响电应力分布和／或绝缘表面的空间电荷的传导，从而改变老化速率。因此，老化试验期间湿度和环境必须确定和控制。A．5电压幅值和脉冲电压特性的影响在某些设备中，脉冲和工频电压下的电压分布完全不同。由于脉冲电压现象，在电气绝缘系统中各组分间产生的电应力的幅值和持续时间取决于与施加电压的连接有关(相对相，相对地)的电应力物理位置，电路特性，串联和相对地电容，电阻和电感。因此，需要仔细设计EIS试样以恰当模拟脉冲电应力的影响。脉冲电压上升时间对老化速率有几种影响，因此必须在试验中定义。像包含多匝绕组的特定EIS中，上升时间越短，通过相邻匝绕组的电压比率越高。如果局部放电是老化因素的话，那么较短的上升时间会产生较短的老化寿命。另外，老化的物理机理取决于上升时间。更进一步讲，电荷的聚集随时间而定，因而影响电场分布。电压幅值对老化速率有较深的影响。通常，试验电压商则老化速率大。电老化与电压幅值呈倒数功率模型或指数幂关系。在特定的EIS，电压脉冲会产生一种以上的老化机理。如在某些EIS老化是由于空间电荷释放与局部放电过程同时作用。试验电压通过模拟实际老化机理来选择(通常，在实际运行中将产生)。例如，如果老化过程仅模拟空间电荷释放一个因素，那么试验电压应选在PDEV之下。A．6脉冲重复率的影响脉冲电压重复率对需引起失效的脉冲数量有正面或负面的影响。如，在高脉冲重复率下，更高的电介质加热将产生，导致较低的脉冲失效数量。相反，一些PD和空间电荷决定的老化过程中，在高重复率下不产生电荷减少，因而影响导致失效的脉冲数量。因此，重复率在试验时必须确定。A．7脉冲极性的影响最后，脉冲的振荡本性影响老化速率。在导体与地之间的单极脉冲通常比同样幅值的双极脉冲其每次脉冲产生的老化较少。同样，在试品上的电场可变，所加电压的极性会影响寿命。脉冲的特定波形(除上升时间外)对寿命的影响不大。如，对施加方波或三角波的试样(同样峰值，上升时间和重复率)的寿命基本相同。A．8参考文件IEC62068—2电气绝缘系统重复脉冲产生的电应力第2部分：当前技术发展水平 www.bzfxw.com参考文献GB／T22566．1--2008／IEC62068-1：2003GB／T73542003局部放电测量(IEC60270：2000，IDT)GB／T201122006电气绝缘结构的评定与鉴别(IEC60505：1999，IDT)'