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)與基準絕緣系統(tǒng)的性能來確定。所選用的基準絕緣系統(tǒng)應具有符合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)定的程序進行評價。
2 規(guī)范性引用文件
2 規(guī)范性引用文件
下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。
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 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 術語和定義
3.1
漆包繞組線 enamelled winding wire
根據(jù)IEC 60317系列標準制造的圓形或異型的絕緣導線。
3.2
繞包繞組線 wrapped insulated winding wire
根據(jù)IEC 60317系列標準制造、繞線、成型的絕緣導線。絕緣為有或無膠黏劑的帶(由薄膜或者紙制造)并施加于導線上。
3.3
散繞線圈 random wire-wound coils
在電氣設備中，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
在電氣設備中，由矩形導體制作的線圈。
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
用于電氣設備的與導電部分結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率的材料，用于隔離電工設備中不同電位的導電部件。
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EIS reference EIS
以已知運行經(jīng)驗的記錄或已公認對比功能性評定為基礎進行評定并確定了的EIS。
3.12
EIS預估耐熱指數(shù) EIS assessed thermal endurance index；EIS ATE
從已知運行經(jīng)驗或已公認對比功能性評定中得到的基準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
當基準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)通過評估進行組分調(diào)整：
a)當絕緣系統(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，可指導用戶選擇適當?shù)姆椒▽σ汛_定等級的成型繞組EIS通過評估進行組分調(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械和電氣性能。
在替代之前，應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，通過數(shù)據(jù)的分析可確定基本化學組分和物理特性。通常特定試驗由有關各方協(xié)商確定。
如果滿足第9章的準則，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章進行的試驗結果決定其是否可采用。已確定的EIM的厚度不應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.應按照第10章，進行完整熱老化試驗。
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 導體材料的替代
以銅作為導體的已確定等級的絕緣系統(tǒng)，可以使用銅或鋁導體。
以鋁作為導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，可以使用銅或鋁導體。
圖4 導體的替代
6.3 備用繞組線
繞組線不符合6.1和6.2的要求，應根據(jù)IEC 60034-18-31：2012中的D類情況規(guī)定進行評價。
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進行試驗的EIS中的任意添加物應滿足第9章的準則。
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EIS)與待評EIS的典型試品應根據(jù)IEC 60034-18-31：2012進行組裝與試驗，但下述情況例外：
a)基準EIS和待評EIS應在相同溫度下同時試驗；
b)應從已確定等級的EIS的完整熱老化規(guī)程中選擇老化溫度點，以使預期壽命在1000h～2000h之間；
c)當具有多種EIM的已確定等級的EIS中的一種EIM失效時，基準試品應由全部余下的材料組成。
9.2 確定EIS的相對耐熱指數(shù)
應通過基準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)。
進行對比使用的相關時間依據(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EIS回歸方程的斜率；
TR——基準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EIS的相對耐熱指數(shù)，單位為攝氏度(℃)；
tR——基準EIS的壽命，單位為小時(h)；
tc——基準EIS的壽命，單位為小時(h)；
tX——相關時間，單位為小時(h)。
注：本規(guī)程在很大程度上是近似的，假設基準和待評EIS的熱老化曲線具有相同的斜率。
9.3 結果分析
如果根據(jù)9.2得到待評EIS的RTE在基準EIS的ATE±5K范圍內(nèi)，待評EIS應具有與基準EIS相同的耐熱等級。如果待評EIS的RTE在基準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系列標準確定的常規(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，應根據(jù)GB／T 20139.1-2016進行試驗。
表A.1 繞組線類型-矩形導體
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帶
圖B.3 未成型繞組完全纏繞保護帶
圖B.4 使用線圈成型機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 絕緣細節(jié)
參考文獻
參考文獻
[1] IEC 60172 Test procedure for the determination of the temperature index of enamelled winding wires
