GB T 20112-2006 电气绝缘结构的评定与鉴别.pdf
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1、ICS 29.080.30 K 15 道昌中华人民共和国国家标准GB/T 20 112-2006/IEC 60505: 1999 电气绝缘结构的评定与鉴别Evaluation and qualification of electrical insulation systems (IEC 60505: 1999 , IDT) 2006-02-15发布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玄2006-06-01实施GB/T 20112-2006/IEC 60505: 1999 目次前言.m 引言.凹1 范围.2 规范性引用文件-3 术语和定义3. 1 一般术语.3.2 与运行
2、应力和老化相关的术语23.3 与试验相关的术语.3 4 老化一一概述45 评定方法的制定. 6 5. 1 制定评定方法的要素.6 5.2 现有评定方法的有效性6 鉴别EIS的功能性评定方法.,.,7 6.1 一般考虑6.2 评定规程的分类76.3 实际考虑.8 7 功能性老化试验.9 7. 1 试品97.2 试验条件.9 7.3 EIS运行寿命的确定108 老化.10 8. 1 概述108.2 老化机理的评估108. 3 加速老化.8.4 应力水平8. 5 分周期的时间和数量.8. 6 老化分周期9 预诊断处理. 10 诊断1310. 1 诊断试验一一终点标准10.2 附加的特定试验1411
3、数据分析.14 11. 1 概述1411. 2 运行经验1411. 3电.14 11. 4热1411. 5 机械1411. 6 环境14GB/T 20112一2006/IEC60505: 1999 11. 7 多因子.14 12 试验报告.14 13 EIS代码附录A(资料性附录)检查清单附录B(资料性附录)流程图参考文献.27E GB/T 20 112-2006/IEC 60505: 1999 前言本标准等同采用IEC60505 :1999(电气绝缘结构的评定与鉴别(第二版,英文版)。本标准在技术内容上与IEC60505: 1999 (第二版,英文版)无差异。为便于使用,本标准作了下列编辑性
4、修改za) 删除了国际标准的前言;b) 第2章中IEC60216: (所有部分),确定固体有机材料的耐热性改为IEC60216(所有部分)确定电气绝缘材料耐热性的导则;c) 删除第2章中IEC60216-3段末的脚注;d) 删除11.6和11.7中的附录C提供更多的信息。(因原IEC60505中无附录。;的把参考文献中的IEC60085改为GB/T11021 Ceqv IEC 60085: 1984)。本标准中的附录A和附录B是资料性附录。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由全国旋转电机标准化技术委员会(SAC/TC26)归口。本标准负责起草单位:上海电器科学研究所(集团)有限公司。本标准参
5、加起草单位:广州电器科学研究院、上海电缆研究所、南阳防爆电气研究所、上海电动工具研究所、浙江金龙电机股份有限公司、吴江市巨峰漆业有限公司。本标准主要起草人:朱玉珑、张生德、邵爱凤、陈斌、包海蓉、王达垦、陆顺平、叶锦武、徐伟宏。本标准为首次制定。E GB/T 20 112-2006/IEC 60505: 1999 引电气设备的运行寿命通常由其电气绝缘结构(EIS)的寿命来确定。EIS的寿命受电、热、机械、环境应力单一作用或综合作用的影响。预期、估计或已证明的运行寿命时间是用来描述EIS寿命的基本参数。在电气工程的早期,寿命图是很含糊的。绝缘在热应力下的寿命限值是某些运行中设备老化效应的主要指标之
6、一。随着EIS使用经验的增加,己认识到有必要选用满足制造工艺要求的特定材料,以能达到所需运行寿命并便于预测设备的耐热能力。IEC 60085把许多最高工作温度值标准化,并列出相应温度(等级)的绝缘材料,这些温度等级为EIS所用时将确保大范围设备的绝缘具有经济的寿命。目的很明确,即以(运行)经验或试验并按时间量化绝缘结构寿命为基础来鉴别绝缘结构。巳公认完全基于热应力的方法的局限性,并要求改进寿命概念。当许多正在生产的新合成材料不是十分符合现有的热分级时,改进寿命概念的要求,和不可能每次都使用IEC60085中材料表的情况,促使全世界共同努力来改善局面。这就要努力完善本标准,本标准为对设备负责的I
7、EC技术委员会(ETC)制定满足要求的标准和技术文件的导则。开发和设计EIS时确定预期寿命是基本任务。必须确定EIS估计运行寿命的理由是:新EIS投产时的型式试验:一一生产的质量保证;维护时估计剩余寿命。lV G/T 20112-2006/IEC 60505: 1999 电气绝缘结构的评定与鉴别1 范围本标准确立了评估电气绝缘结构(EIS)在电、热、机械、环境应力条件下或多因子应力条件下老化的依据。本标准规定了为确定特定绝缘结构预期运行寿命而制定EIS功能性试验和评定的规程时应遵循的原则和程序。本标准适用于对含有EIS的设备负责的所有IEC技术委员会(ETC)。2 规范性引用文件下列文件中的条
8、款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注目期的引用文件,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标准,然而,鼓励根据本标准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标准。IEC 60216(所有部分)确定电气绝缘材料耐热性的导则IEC 60216-3 电气绝缘材料耐热性第3部分:耐热特性的计算指南IEC 60493-1 老化试验数据的统计分析导则第1部分:基于正态分布试验结果平均值的方法IEC 60727-1 电气绝缘结构耐电性的评定第1部分z一般考虑和基于正态分布的评定规程IEC 60727-2 电气绝缘结构耐电性的评定第
9、2部分:基于极值分布的评定规程IEC 61356 电气绝缘结构的功能性评定对比试验不可行时的试验规程原则3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3. 1 一般术语3. 1. 1 电气绝缘结构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。3.1.2 电气绝缘材料electrical insulating material (EIM) EIS中承受电应力的组分。3. 1. 3 基准EISreference EIS 以己知运行经验的记录或公认的对比功能性评定为基础进行评定并确定了的EIS。3.
10、 1.4 待评EIScandidate EIS 为确定运行能力(电、热、机械、环境或多因子)在评定中的EISo3. 1. 5 预期寿命intended life 运行条件下EIS的设计寿命。1 GB/T 20 112-2006/ IEC 60505: 1999 3. 1.6 估计寿命estimated Iife 如负责机构或技术委员会确定的,根据运行经验或(和)按适合的评定规程求得的试验结果所得到的期望运行寿命。3. 1. 7 评定evaluation 确定运行要求和寿命数据之间的关系,寿命数据可根据运行经验分析或功能性试验结果得到。3.2 与运行应力和老化相关的术语3.2. 1 3.2. 6
11、 3.2.7 老化ageing 注:若环境条件变化,则3.2. 8 老化因子ageing factor 引起老化的影响因子。3.2. 9 内在老化intrinsic ageing 由老化因子作用引起的EIS基本性能的不可逆变化。3.2.1 0 外在老化extrinsic ageing 老化因子对EIS中非本征缺陷作用引起的EIS性能不可逆变化的效应。3. 2. 11 相互作用interaction 与影响因子单独作用于独立试品时的老化效应相比,两个或以上影响因子综合作用引起的老化类2 GB/T 20 112-2006/IEC 60505: 1999 型或老化程度的变化。3.2. 12 直接相互
12、作用direct interaction 影响因子同时施加时产生的相互作用,与影响因子按序施加时相比有差异。注:产生直接相互作用的所有因子未必是老化因子。3.2.13 间接相互作用indirect interaction 3. .3 与试验相关的术语3.3. 1 3.3.4 加速试验为缩短试验3.3.5 预诊断处理在诊断试验3.3.6 3.3.8 3.3.9 试验周期test cycle 按序或同时施加的一个或多个影响因子和诊断因子周期性地反复施加于EIS的时间跨度。3. 3. 10 分周期subcycle 施加影响因子和诊断因子的整个周期中的规定分段。3.3. 11 监控试验monitori
13、ng test 为确定老化对试样连续施加和测量规定水平的诊断因子。3 G/T 20112-2006/IEC 60505: 1999 4 老化一一概述老化被定义为由于一个或多个影响因子作用引起的EIS性能的不可逆变化。老化应力既可引起内在老化也可引起外在老化。在大多数EIS中外在老化占主导地位,因为实际上,EIS包含某些缺陷和污染物。图1为老化基本过程的示意图。老化应力电热机械环境EIS 老化机理内在/外在老化电热机械环填直接/间接相互作用失效固1EIS的老化在许多类型的电气设备中,EIS中污染物的类型、级别和/或缺陷程度将严重影响运行性能。通常,EIS中的污染物和/或缺陷越少、越不严重,设备的
14、性能就越好。为了避免从功能性试验得到错误结果,待评EIS应尽可能包含实际绝缘结构运行时预期的所有污染物和/或缺陷。电、热、机械或环境老化因子最终导致EIS失效。老化期间,施加的应力起初并不能影响EIS,但它能变成老化因子,最终改变了降解速率。当老化由一个老化因子起主导作用时,就称之为单因子老化。当一个以上老化因子充分影响EIS性能时就发生多因子老化。老化因子能协同作用,也就是说,应力之间会产生直接相互作用。相互作用可正可负。实际EIS的老化是复杂的,失效通常由老化机理综合作用引起,即使只有一个主导老化因子,例如单因子老化。当特定EIS的运行经验或现有知识有限时,设备技术委员会(ETC)应决定其
15、特定设备或电器是否适用单因子或多因子试验规程。功能性评定试验应包括运行时发生的所有老化机理的理想重复。由于不能充分了解或理解特定老化机理发生时的条件,实际上常常很难做到这一点。几种老化机理可同时发生或按序发生。例如,假定EIS经受电(E)、热(T)、机械(M)和环境(A)应力,如图2所示。开始时,步骤A期间,发生电老化,引起介质损耗增大,并导致绝缘的一处或多处局部温度升高。在这些温度较高的区域,环境和热应力成为老化因子,并加速绝缘的化学变化(步骤剧。然后化学变化作用使总的老化速率增大或减小才日图3所示例子。当受影响的绝缘机械性能巳劣化到与机械应力相关的临界水平时,就开始产生局部裂纹(步骤。随后
16、,这些裂纹达到临界尺寸时,就会发生局部放电,并最终导致完全失效(步骤D)。如图3所示可知,老化与时间不呈线性关系。4 GB/T 20 112-2006/IEC 60505: 1999 老化步骤主要老化应力主要老化机理A I E老化应力B I T+A老化应力c I M老化应力D 1 E工A和M老化应力固2以时间为函数的可能的老化机理示例老化1, 12 13 时间固3图2的老化时间曲线或者,如图4所示,步骤B中的化学变化能进一步增大介质损耗并导致温度迅速升高,引起局部熔化。因而,步骤C期间,机械强度的丧失足以引起失效。老化/时间特性如图5所示。老化步骤A B C 主要老化应力E老化应力T+A老化应
17、力M老化应力主要老化机理固4以时间为函数的可能的老化机理示例5 GB/T 20112-2006/IEC 60505: 1999 这两个多因子老化的试验条件的选择并常观察不到的其它失制定EIS评5. 1. 1 试晶EIS试品可以是原有利的,因为制备EIS模5. 1. 2 运行条件老化含有EIS电气设备的运行老化速率,极端情况时能引起通著误差。a) 为特殊运行条件(包括环境蒂鸣曲设计新设鱼岛剧唱fEIS时指定的应力值;b) 经运行证明的待评EIS的运行记录;应丁万宋平可由应力间隔或报告的最大应力限值来规定,最大应力限值与表明应力一时间关系的工作制符号相关;c) 在运行记录的基础上已鉴别的基准结构的
18、已知运行条件,并通过可比或甚至等同的运行条件下的平行功能性试验对比基准EIS和待评EIS。注:与运行条件下的老化机理相比,加速试验要求具有等同或等效的老化机理。5. 1. 3 寿命值寿命值与EIS本身及运行条件有关,是评定的主要目的。应以下述变量之一来表征寿命值:a) EIS失效时的运行时间(终点寿命); 6 G/T 20 112-2006/IEC 60505: 1999 b) 未失效的运行寿命;c) 加速试验或非加速试验的EIS至终点标准的功能性试验寿命。注:确定任一结构的失效速率是推导结构可靠性的基础。5.2 现有评定方法的有效性ETC可评估现有的试验方法,并按5.1提供与其设备的相关关系
19、。并且,ETC应负责证明现有试验方法不符合本标准原则时的有效性。6 鉴别EIS的功能性评定方法6. 1 一般考虑确定功能性评定方法的程序必须从技理相关的问题。使用者要求规定程运行证明的EIS。下文的6. 2 评定规程的分类根据给待评EIS6.2. 1 依据运行评定时优先采检查清单表A.1运行记录的侧重点运行经验数据应包括实际上不一定总能报告的所有可用信息,这些信息能提6.2. 2 待评EIS和基准EIS的对比功能性判断标准稍作变动后评定经若基准EIS已由基于运行经验或功能性试验的功能性评定进行鉴别过,则首选本方法。待评EIS和基准EIS要经受相同的或对应的老化处理,并采用相同的诊断试验来检查结
20、构的状况。6.2.3 有运行要求的待评EIS功能性试验数据的对比若既无基准EIS,也无运行经验,则待评EIS要进行试验以检验是否符合明确规定的一组运行要求。假设采用新的EIS(新EIS、新设备、新运行条件),则可使用本方法。功能性试验宜满足约定的运行要求,并能证明EIS有能力满足所需寿命。(见IEC61356 0 ) 7 GB/T 20112-2006/IEC 60505: 1999 6.3 实际考虑6.3. 1 试晶的选择试品的选择能影响试验结果,也将影响功能性评定的费用。图8的流程图给出了选择标准。固8试晶的选择用设备还是用模型进行功能性试验将取决于试品的尺寸和其他实际的考虑。若简单EIS
21、包含单-EIM或简单材料组合,并且应力分布不受绝缘部件的形状或尺寸约束,则可采用合适的EIM耐久性试验求得EIS寿命。ETC应决定该简化规程何时适用。检查清单表A.2汇总了EIS的技术特性。6.3.2 实验性试验规程无论有无基准EIS,功能性试验中试品以经受规定的老化应力程序(通常为应力周期)来模拟运行中的老化过程。周期性地施加诊断规程以确定进程。试验的复杂性确定了所需的试验工作和费用。图9的流程图指出三种不同类型的试验,工作量从左到右增加。终点标准为老化因子的数量、试品和影响因子之间可能的相互反应。功能性试验参数材料试验多因子功能性试验应力一寿命关系几种水平的同时施加的应力固9确定试验方法检
22、查清单表A.l用于汇总讨论中EIS的实际运行条件或所需运行条件的相关数据。功能性试验期间最佳模拟的运行条件将考虑这些资料。本表格便于对比运行要求和经验。GB/T 20 112-2006/IEC 60505: 1999 6.3.3 标准化操作的结论图7、图8和图9将有助于ETC在开始制定EIS评定标准之前决定应考虑的情况。可能的情况是za) 运行经验数据可用于直接评定;这种情况要求明确表达关于必要信息的特殊规则及其分析方法;b) 绝缘材料的简化寿命试验;当现有的材料试验规程适用于待评EIS时;c) 设备的模型或部件作为试品进行的对比功能性试验F为确定适合的试验类型,要求分析模拟运行条件下的老化机
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