CNS 14956-2005 Performance evaluation of insulation systems based on service experience and functional tests《基于使用经验与功能试验之绝缘系统性能评估》.pdf

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1、1 印行年月94年12月 本標準非經本局同意不得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 類號 ICS 29.080.30 C115214956經濟部標準檢驗局印行 公布日期 修訂公布日期 94年12月5日 年月日 (共5頁)基於使用經驗與功能試驗之絕緣系統Performance evaluation of insulation systems based on service experience and functional tests 1. 適用範圍 本標準為設備特定規範在採用以使用經驗及功能試驗結果評估絕緣系統性能的程序時提供指導，以補充CNS 14953(IEC 60505)電氣絕緣系統

2、之評估與鑑定指引僅簡要說明以使用經驗及功能試驗評估絕緣系統的需求所不足之處，但不涉及滿足此需求的方法。 2. 評估程序的一般概要 設備特定規範應建立基於使用經驗及功能試驗之結果的絕緣系統其評估與鑑定之特定程序。相關程序應遵循現行CNS(IEC)標準中的適用部分，並應達成下列1項或數項的目的： (a) 規定使用經驗資料如何用於評估實際使用中的絕緣系統。 (b) 規定已經評估並在實際使用中的絕緣系統如何用於具有新絕緣系統之比較功能評估試驗。 (c) 詳細規定如何進行功能試驗以取得評估絕緣系統的資料。 (d) 規定在絕緣系統評估中，應如何詮釋功能試驗的結果之說明。 3. 使用經驗資料的本質 3.1

3、一般注意事項 自電子技術工業創始以來，已有許多絕緣系統以使用經驗為基礎加以評估過。 工程師採用與目前設計工作有關的使用經驗中之某些特定項目，當許多的一般使用經驗表現在普遍接受的標準中時，其特性已屬定性。 從某一方面來看，使用經驗或允收試驗要求做為絕緣耐熱性評估的基礎，以另一方面的觀點，使用經驗要求用以認定特定溫度等級的絕緣系統，並以由所列的材料組群中選出組成系統之材料為基礎的應用，表示對以經濟性滿意壽命期限的長期經驗與普遍性應用的實質認可。 雖然有很多標準要求以使用經驗或允收試驗評估絕緣材料及絕緣系統，但在特定情況下要如何進行卻沒有明確的規則可供依循。 建議相關設備特定規範在其特定領域中，分析

4、過去如何利用之使用經驗，並已定性方法判斷這些方法成功的程度，經由這些分析，可對未來的實際使用及更多實質方法的引進提供建議。 2 CNS 14956, C 1152 3.2 設備的種類 如下所列之類別可能有助於選定蒐集使用經驗資料的合適評估程序與選擇用於比較功能試驗的參考評估程序，或許尚有其他類別需要相關設備特定規範發展出特殊規則以評估其使用經驗資料。 (a) 長期間運轉之大型設備 數量較少，大部分或全部可用於決定使用經驗。 (b) 長期間運轉之小型設備 通常數量很大，當欠缺使用者的資料時，可用統計抽樣來決定使用經驗。 (c) 短期間運轉之大型設備 數量較少，通常全部可用於決定使用經驗。 (d)

5、 短期間運轉之小型設備 通常數量極大，當欠缺或沒有使用者的資料時，可在正常使用條件下的多數樣品為基礎進行評估。 3.3 實際使用條件的編碼 設備相關特定規範應決定出可以鑑定實際使用條件的方法。可參考CNS 14953(IEC 60505)第2節所規定的方法，或使用IEC 60721 Classification of environmental conditions系列標準中所述之環境條件的分類程序。 3.4 性能(performance) 直接從經驗所獲得的使用性能通常與CNS 14953(IEC 60505)中所述之預期性能或估計性能不同。實際性能資料具有絕對的意義，主要用來表示絕緣系統壽

6、命的實際數字，諸如：故障時間、非經濟性故障率(uneconomical failure rate)的時間與無故障的使用時間等(參考第6.2節)。 3.5 使用經驗資料 設備相關特定規範的第1項工作為查驗絕緣系統的實際使用紀錄、決定何種使用情況應視為正常與異常。異常的情況通常為使用紀錄徒具文字內容但缺乏使用情況之資訊。設備特定規範得僅考慮正常使用情況，其它情況則由使用者與製造廠商聯繫。 使用經驗資料應包含絕緣系統所顯示出的所有相關條件。在使用經驗可以定性方法處理之前，須限制在本質相近且功能相同的系統上蒐集資料。 在大部分的實際狀況下不可能提出精確的數字資料。在此情況下最好採用所有關於使用經驗的可

7、用資訊，可提供正面觀點與限制的真實評估。 為建立絕緣系統的候選能力，關於下列各項的資訊應儘可能加以蒐集： (a) 若有可能，在使用中觀察到劣化的型式與故障之本質(電纜樹狀放電、變壓器接地故障等)。 (b) 絕緣系統中的使用應力： (i) 系統設計 實際電壓應力、機械振動、熱膨脹效應及在絕緣系統上由設計而決定的其他應力。 3 CNS 14956, C 1152 (ii) 負載 在絕緣系統壽命期間施加的實際平均負載，確定其是否在額定的設計位準下操作。 (iii) 工作(duty) 包括負載週期及待機期間。 (iv) 暫態(transients) 絕緣系統所發生的實際暫態可能對其老化有重要意義，例如

8、：在設備附近突然發生短路或失步切換(out of phase switching)時，可能會在絕緣系統上產生劇烈的機械應力。在使用中發生的過電壓亦可能影響其壽命。 (v) 環境(environment) 絕緣系統操作時所處的實際環境必須加以考慮。 備考：從 (i)到 (v)的應力設定構成 IEC 60792-1 Multi-factor functional testing of electrical insulation systems Part 1: Test procedures(電氣絕緣系統之多重因子功能試驗第 1 部：試驗程序第 3.2 節所提及的參考使用狀況。 (c) 絕緣系統在其

9、使用壽命中的維護。絕緣系統可以更換、改裝或附加組件的方式進行改善。在取得使用經驗時，必須察覺其變化與其變化的重要性。 (d) 運送、儲存及安裝。 (e) 來自使用經驗的性能資料。此等資料應符合第6.2節所討論的情況之一。 4. 功能試驗資料 試驗資料係基於CNS 14955(IEC 60611)電氣絕緣系統耐熱性評估試驗程序先導指引及其他試驗程序所產生。 對絕緣系統性能評估之信賴度，取決於試驗程序所模擬的使用狀況是否適切。 從功能試驗中獲得之性能值必須符合第6.3節。 5. 建立驗證性能 從使用經驗資料來建立絕緣系統驗證性能之主要目的在於使此等資料在與其他絕緣系統的評估比較時可做為參考。 設備

10、相關特定規範應建立測定絕緣系統性能的規則。在建立規則時，該特定規範應考慮維護的效能，特別在長時間運轉的設備上。使用經驗可以許多方式表現(例如：壽命終止、性能下降、可靠性等)。若以可靠性表示使用經驗時，故障率的改變可以呈現出許多資訊。此等資訊可將經濟上的耐用性考量作為終止點的準則。 6. 性能評估 6.1 一般注意事項 欲評估絕緣系統的整體能力，必須評估該系統在第6.3節所述之在老化因子下的性能。目前並沒有普遍接受的技術，可將各個試驗組群上所進行的不同功能試驗結果結合成對一種絕緣系統其能力的整體評估。 已認可的比較功能試驗對於洞悉一個新絕緣系統的性能極具價值，但重點在於比較絕緣系統的最終準則係為

11、其相關使用性能。建議設備相關特定規範定期複4 CNS 14956, C 1152 審，並由絕緣系統使用性能的試驗機構報告已採用做為比較功能試驗結果的事項。複審將有助於確定試驗程序是否如計畫進行，並可對適當的改變提供指導。 6.2 與使用狀況相關的驗證性能值 如前所述，設備相關特定規範應建立審核絕緣系統是否具有如同在使用狀況下的經驗所表現的驗證性能之規則。每個特定型式的設備都需要此等規則，性能資料必須證明可進行比較，並可進行統計處理做為前後一致的資料組。在某些情況下，失效也許不能代表由正常使用所造成的劣化，但可能因為製造時的施誤、運送所造成的損壞、不良的儲存以及其他不利的狀況(諸如其他組件的故障

12、)所造成。對於此等型態之失效可能須予特別的處理，但不包括用於產生有意義的統計資料之使用紀錄中的失效。同時，失效可能代表絕緣實際擊穿以外的情況(參考第3節)。 有3組典型的使用性能值，大部分為(b)組： (a) 性能資料全部從使用失效的紀錄中取得，作為終止點的準則。 (b) 性能資料部分從使用失效的紀錄中獲得、部分從未失效的使用經驗中獲得。 (c) 性能資料全部從未失效的使用經驗中取得。 由使用經驗中取得之資訊其範例如下： (i) 特定狀況下不同設備的使用時數。 (ii) 特定應用中操作設備的數量。 (iii) 參考絕緣系統的說明，其附有由設備製造廠商所使用的使用經驗之紀錄。 在以統計分析技術判

13、定特定應用的絕緣系統或建立參考系統的性能時，能隨時取得足夠的使用失效資料(或未失效的操作資料)將相當理想。性能可以第一次失效的平均時間、中段失效的平均時間、失效與失效之間的平均時間來表示，了解上述的資訊可及早就系統的使用壽命進行比較。目前已發展出採用Bayesian統計法以取得失效參數的估計技術，並可在適用時予以考慮。 6.3 從功能試驗中所得到的終止點到達時間與應力之間關係的詮釋 加速老化試驗的結果在比對2個系統在試驗狀況下的表現時相當有用，但在分析並解釋所得結果時必須謹慎，以作為使用時實際性能的指導。原則上，此為以允收信任關係來推測實際性能的問題。 以CNS 14953(IEC 60505

14、)絕緣系統碼的觀點所做的評估以及預期性能的定量範圍，需要詳細的評估規則，通常要以信任估計的統計程序來進行。 另一方面，以至少一樣好的觀點所進行的評估，可能表現出研究系統在應力和到達終止點時間的關係，與參考系統中整個試驗應力範圍的關係一致或較其優越之跡象。然而，應該合理地確定對應的曲線不會在涵蓋性檢定及使用應力的區域相互交叉。 以CNS 14953(IEC 60505)來進行絕對時程內之評估作業時，將能呈現令人滿意結果，然而，通常不會即時顯現出來，因為就目前的電氣絕緣技術，僅能進行比較性評估。採用模型或以加速老化來進行評估時，理想的絕對評估可能對於處理短期間運轉之小型設備較為容易，而對於長期間運

15、轉的大型設備則較為困難。 5 CNS 14956, C 1152 設備相關特定規範在評定應力與到達終止點時間之間的關係時，應確實注意在試驗範圍內或外推的時間值，於絕對時程內不須反映出設備的操作壽命。 引用標準：CNS 14953 電氣絕緣系統之評估與鑑定指引 CNS 14955 電氣絕緣系統耐熱性評估試驗程序先導指引 IEC 60721 Classification of environmental conditions IEC 60792-1 Multi-factor functional testing of electrical insulation systems Part 1: Test procedures 相對應國際標準：IEC 60791 Performance evaluation of insulation systems based on service experience and functional tests