【GB国家标准】 旋转电机 绕组绝缘第4部分:绝缘电阻和极化指数测量

1Cs.29.160.01
中华人民共和国国家标准
GB/T 20833.4—2021/IEC 60034-27-4:2018旋转电机
绕组绝缘
第4部分：绝缘电阻和极化指数测量Rotating electrical machines-The winding insulation-Part 4 : Measurement ofinsulation resistanceand polarization index(1EC 60034-27-A:2018,Rotating electrical machines-Part 27-4:Measurement of insulalion resistance and polarization index ofwinding insulation of rotating clcctrical machincs,IDT)2021-03-09发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2021-10-01实施
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规范性引用文件
术语和定义
绝缘电阻组成部分及影响因素
极化指数
绝缘电阻的测试
测量结果的说明
8绝缘电阳和极化指数极限推荐值9试验报告
附录A（资料性附录）
其他点流测试
附录13（资料性附录）直流电的电流分量目
GB/T 20833.4—2021/IEC 60034-27-4:2018T
附录C（资料性附录）合成树脂绝缘高压绕组的测试结果实例附录D)（资料性附录）利用测试数据作图估算温度修正的斜率参数X附录E（资料性附录）测试泄漏电流评估相间绝缘电阻参考文献
图1占流电压试验中绕组绝缘的等效电路图*图2整休绕组测试的连接方式
图3相对地测试的连接方式
DAR计算结果为1.09时电流和绝缘电阻的测试20
50MVA水轮发电机的杆绕组上施加2.5kV阶跃电压后的充电电流和放电电流.13图 B.1
不同电流与时间的关系
以对数刻度表示清洁十燥绝缘巾合成电流与时间的关系清洁「燥绝缘中绝缘电阳与时问的关系受潮和污染绝缘中合成电流与时间的关系受潮和污染绝缘中绝缘电阳与时问的关系在干燥清洁表而具有连续端部防晕层绝缘中合成电流与时间的关系在十燥消洁衣而具有端部防晕层绝缘中电阻与时间的关系对数坐标纸「:作图估算斜率参数X相间测试的连接方式，测试设备不与地相接.也可采用其他相间的组合方式使用带有保护连接的测量仪器测量相问泄漏电流KaeerkAca-
GB/T 20833.4—2021/IEC60034-27-4:2018图E3
使用不带有保护连接的测量仪器测量相间泄漏电流表1用于修止温度的参数的值
表2绝缘电阻测量时施加的占流电压范用指导准则表3基准温度40℃时绝缘电阻的最小推荐值表4高压绝缘结构极化指数的最小推荐值+
表D.1不同绕组温度下的绝缘电阻测试结果实例-rrKaeerka-
GB/T20833《旋转电机绕组绝缘》分为4个部分：第1部分：离线局部放电测量：
第2部分：在线局部放电测量；
一第3部分：介质损耗因数测量：一第1部分：绝缘电阻和搬化指数测量。本部分为GB/T20833的第4部分。本部分按照GB/T1.12009给山的规则起草GB/T20833.42021/1EC 60034-27-4:2018本部分使用翻译法等同采用IEC60034274:2018《旋转电机第274部分：旋转电机定子绕组绝缘电阻和极化指数测量》
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/T2900.25：2008电工术语旋转电机(IEC60050-411：1996及AMD1：2007.IDT）本部分做了下列编辑性修收：
为与我国技术标准体系一致，将标准名称政为《旋转电机绕组绝缘第4部分：绝缘电阳和极化指数测量》。
本部分由中国电器工业协会提出。本部分由全国旋转电机标准化技术委员会（SAC/TC26）归口本部分起草单位：上游电机系统节能工程技术研究中心有限公司、铜陵精达特种电磁线股份有限公司、山四电机制造有限公司、中车永济电机有限公司、山东华力电机集团股份有限公司、东方电气集团东方电机有限公司、哈尔滨大电机研究所、上海电器设备检测所有限公司本部分主要起草人：张生德、彭春斌、杨创造、刘冠芳、工庆东、张跃、高鑫、胡春秀、汪双灿，rKaeerkca-
GB/T20833.4—2021/1EC60034-27-4:2018引言
本部分为旋转电机定子和转子绕组绝缘的绝缘电阳和极化指数的测量提供了指导。义中描述了典型的绝缘电特性、影响或收变这些特征的因素，以及这些特征是怎样表明绕组的状态，并给出了交流和白流旋转电机绕组的绝缘电最小可接受值。此说明将决丁绝缘材料的性质一一特别是热固性或热塑性类型绝缘。
绝缘电阻测量用米评估电气绝缘状态已超过50年。亢跟踪长期使用的旋转电机或与其维护和检修有关的周期性测量。
根据实践经验中验证的极限值可作为评价制造过程中定子绕组绝缘结构的质量依据。此外，趋势评估可作为绝缘结构功能评估或与旋转电机的维扩和检修有关的诊断测试，也可提供关丁老化过程、维修方案和测试时间的信息。这些测量无法显示绝缘结构的局部缺陷，趋势评估也不能用来预测绕组绝缘的失效时间：
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1范围
GB/T20833.4—2021/1EC60034-27-4:2018旋转电机绕组绝缘
第4部分：绝缘电阻和极化指数测量B/T20833的本部分规定广旋转电机的定子和转子绕组绝缘电阻及极化指数的测试程序本部分规定了额定功率750W及以上旋转电机绕组绝缘电阻和极化指数的最小推荐值。本部分用于低压、高压交流和直流旋转出机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Ⅱ期的引用文件，仅注期的版本适用于本义件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修收单)适用丁本文件：IEC60050411国际电T词汇第411章：旋转电机（InternationalelectrotechnicalvocabularyChaptcr4ll:Rotatingmachincry)3术语和定义
IEC60050-411界定的以及下列术语和定义适用于本文件：3.1
Eratedvoltage
额定电压
对三相交流电机，指两相之间的额定线电压：对单相电机，指额定线电压；对直流电机和励磁电机，指额定占流电压：
绝缘电阻
insulationresistance
绕组抵抗直流电流的电气绝缘能力。施川电压后的呆-特定时刻（t），所施加的直流电压除以通过绝缘的总直流电流的商。
注1：电压施加时问通带为1 min(R)和10min(R).但也可使用其他值。耐问/的单位规定：1至1(的单位为分.15及以上的单位为秒。
注2：绝缘电阻有时简写为IR，
极化指数
polarizationindex
在两个不同时间测量的绝缘电阻的商。道常，用施加直流电压后t，和t分别为10 min和1min的值,这是绝缘状态的一项指标。注：H他时间参见附求A的A.2，
极化电流
polarization currenl
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GB/T20833.4—2021/IEC60034-27-4:2018极化过程中产牛的电流。随施古流电压的时间，以-定的衰减速率从初始值衰减至接近于零注：极化电流也称为吸收电流，3.5
conduction current
电导电流
适过绝缘休，不随时间变化的电流3.6
表面泄漏电流
surface leakage current
不随时间变化的电流，若两者之间有导电物质（如潮湿或污染物），它通常存在于定子绕组端部的表而·或绝缘转了绕红的裸露导体与转了本体之间。3.7
电容电流
capacitive current
电流幅值较高且持续时间短（通常小于1$)的电流，随施川直流电压的时间按指数规律衰减：3.8
端部防晕层电流
slresscontrol coating currenIs
不随时间变化的电流，通过导体与地之间的绕红端部绝缘表面1连续端部防晕层，平行于表面泄漏电流流动，
合成电流
total current
所有电流分量的总和，随时间变化。一般在测量绝缘电阻的同时测得注：合成电流是测量绝缘电阳R，和极化指数PI的基础，3.10
极性效应polarityeffect
改变绝缘电阻计的极性时.测得不同绝缘电阻估尺，的效成，注：当绝缘材料巾存在湿气时可现察到，它是出种称为电内渗的现象引起的，4绝缘电阻组成部分及影响因素
旋转电机组的绝缘电阻与绝缘材料的种类和状况、绝缘结构的设计以及绕红的生产工艺有关。绝缘电阳用直流电压测试，电阳测量随时间的变化，反映了不同物理机制引起的电流分量的信息。图1是不同流电流分量的示意图，各种电流分量的说明参见附录B：2
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配有内电研和引线
电阻的电压源
合成电流
5极化指数
电容电流
电导电流
GB/T20833.4—2021/IEC60034-27-4:2018极化电流
表面泄滑电流
图1直流电压试验中绕组绝缘的等效电路图端部防晕电流
极化指数是指施加直流电压后的1，时刻绝缘电阻除以1时刻绝缘电阻的商，见公式（1),其中1，I0 min.t,-[ min.
（1）
在特殊的应用场合中，也可采用其他时刻的绝缘电阳计算得到的商值作为极化指数，这时要加以说明（参见附录A）。l0 min内读取更多的数据可以提供更多信息极化指数反映了两个特定时问点之问的绝缘电阻变化，因此，比单个的绝缘电阻值史好，它还川表明绕组衣面的污染物和水分沉积状况,以及绕组吸收潮气的状况，但是它可能无法判断山丁不合理的浸渍工艺和热损坏所导致的内部孔隙。极化指数用来评估绕组是否能进行耐压试验以及是否能够投入运行，还提供绝缘结构状态评定所需要的信息，
由于极化电流在施加电压后的1min到10 min内可以忽略不计，因此极化指数的测试可能无法用于散绕的小型电机、发电机转了的励磁绕组、非绝缘励磁、鼠笼式转了绕组以及直流电机电枢、极化指数取决于绝缘结构的奖型，特别是绝缘材料的性质以及绕组生产的工艺（对合成树脂炎、出胶漆类和沥青类，见7.1）。同时还决丁端部防晕层的种类（参见附录C的（.3)以及测试电压的大小（见64.1），如果在1min到l0min之间绕组温度保持恒定.那么温度对极化指数的影响不人（见6.1.2)
极化指数宜达到最小值的要求(推荐值见8.3)后，方川近行耐压测试或投人运行，6绝缘电阻的测试
6.1影响绝缘电阻测试的因素
6.1.1概述
绝缘电阳测试结果瑕决丁环境因素，主要是绕组温度和空气湿度，绕组温度对绝缘电阳的影响可用经验数据或试验测量来评估，川用于不同温度下绝缘电阳测试结果的修正（见6.1.2）。空气的相对湿度会影响表面泄漏电流，这种影响通常雉以评估因为空气的相对湿度主要取决于空3
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GB/T20833.4—2021/IEC60034-27-4:2018气温度、绝缘的表而性质和表而污染物的性质。因此测试绝缘电阻时，绕组的温度在露点以上6.1.2绕组温度的修正
温度的变化对电容电流I、以外所有的电流分量都有影响，这是因为温度的升高提供了热能.提升了载流了的白由度·从而降低了电阻率，因此貌红的绝缘电阻值取决于绕红温度。为了比较不同溢度下的绝缘电阻值，宜将所有的绝缘电阻测量值修正到常用基准温度40℃（如适用，见表1)。如果电压施川1min后的绝缘电阻值大于5GQ或者在40℃以下测得的合成树脂类绝缘结构的绝缘电阻值，都不需要修正（参见参考文献[1门）。否则修正因了按公式（2)计算：K-0.5
式中：
10—基准温度，单位为摄氏度（℃)；T——绕组温度.单位为摄民度（℃)：X一一绝缘结构的斜率参数,单位为开尔文(K)，公式（2)是在公式（13.3)的基础1，对所有相关的电流分量加以考患的结果（2)
注1：该式表明，绕组温度T上升X(K).绝缘电阻下降一半。这种经验关系可以川H他底数(如e)的带函数来等效表示，例如以：为底数时.用一1n(0.5)除以X来直接变换斜率参数，注2：也可川40℃以外的H他基推温度，如20℃。基准温度下的R为在绕组温度T下测得的电阳值与修正因子K1相乘得到,见公式（3)。Ri-RXK-
式中：
修正至基准温度的绝缘电阻值，位为兆欧（MQ2)：R
绕红温度了时测得的绝缘电阻值.单位为兆欧（MQ）：K1—温度修正因子，
公式（2)中的斜率参数X衣明单个绝缘结构刘绝缘电阳温度的依赖性，该参数最好山试验测得。方法是在可能涉及的温度范围内，测得系列绕组温度点（其巾包括40℃.并且所有测试点都在露点以「.)对应的绝缘电阻值.然后将结果记录在半对数坐标纸「，通过指数拟合的方法得到斜率参数X。附录D举例说明了这一过程。如果无法得到试验数据，可以使用表1中提供的Y值。表1以经验数据为基准.尚无法说明40℃时X值不连续的原因，使用公式（2)和公式（3)的温度修正指数拟合可能会随差绕红温度和基准温度之间的差的增人导致明显误差：此方法宜仅限丁表1中给出的山试验测量得出的绕组温度范围：注3：如果猎内和绕组端部使用了不同的绝缘结构，那么槽内绝缘结构与温度修正有美，表1用于修正温度的参数X的值
绝缘结构种奖
虫校基和泌青基绝缘
台成树脂其绝缘
（例：环氧、聚酯、聚酯亚胺等）斜率参数X
无需修正（K-1）
温度范围
10--40
10~~60
表1中的X值为试验得到的实测值，被认为是保守的方法（取试验数据的最小值），实际情况中与温度村关性L公式（2）|较小（即X值较大）对于极化指数PI的评估，不应进行温度修正，因为在测试R：和R；期间，绕组温度的差只可以忽-rKaeerkca-
略不计：
6.2检测设备
GB/T20833.4—2021/1EC60034-27-4:2018对丁占接测量法，优选的设备是欧表。R，读数小丁5000MQ时，数字式高阻计宜满以卜条件：
一显示：三位数；
一精度：读数精度一5%，量程精度+5，如果没有绝缘电阻计，绝缘电阻能通过测量电压和电流得到(间接法），该方法可能用到稳压直流电源、伏特表、微安表。实际1,直流电压源输出的电压会有波动，导致电流也会变化：（1）二C.dl./l：出丁大部分高压电机的电容C。很大，所以占流电源应具有最小的稳定性和噪市以忽略这种影响。根据电压和电流的读数，按公式(4)计算得到绝缘电阳：R.=0/1
式中：
R，7时刻的绝缘电阻值，单位为兆欧（MQ)：T）一占流电压源的测量电压（电压表读数）.单位为伏特（V)；I，——t时刻的测量的电流（电流表读数），单位为微安（uA）(4)bZxz.net
测量较大的绝缘电阻估时，为避免测试电缆泄漏电流和电容的影响，宜使用带有保护的仪表。整套仪器设备应在5$内将电压升至试验值。6.3试品和测试电路
6.3.1概述
根抛试验日标及其设计，采用不同的试验电路。为检查绝缘电阻最小的推存估.成对绕组整体进行测试；为检查各相绕红和绕组相五间的绝缘问题，如果各相绕纽之闻能够很容易地断开.则应逐相进行测量。为达到试验月的.应使用相同的连接方式。如果可能、如电缆、开关、电容器和电流五感器等所有的外接设备都应与绕组断开连接。要记录与绕组连接的设备
对古接水冷绕组进行绝缘电阻测试.宜完全排十水使内部电路完全十燥媒。可能有此水冷绕组制适商已经提供不必排出冷却水进行绝缘电阻测量方法。通常，如果水不排除则水的电导率亢小于生产厂家的推荐值。在此情况下，水的电导率会极人程度影响绝缘电阻值，因此可预估.PI=1，R=1Mo.
任何情况下，未测试的绕组元件都应接地，以避免不良影响，例如补偿电流或测试回路的感应交流电流，
6.3.2三相定子绕组
6.3.2.1整体绕组对地测试的连接方式所有相的绕组连接在起，如图2所示。5
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GB/T20833.4—2021/1EC60034-27-4:2018图2整体绕组测试的连接方式
6.3.2.2相对地测试的连接方式
用于趋势分析以及获得单相之间的对比，分别对每相绕组进行测试（见图3)是百选方法。此电路可测试多个相绕组的对地绝缘，只要将待测相统组与测试设备连接，其他两相绕组接地如果测试设备配有保护装置，那么其他相叫以接在保扩装置上来代替接地，这样川以消除绕组相而问的电流影响，比如泄漏电流和端部防晕层电流：山丁该方法与标准流程有偏差，所以应在测试报告中注明，
图3相对地测试的连接方式
6.3.2.3相间测试的连接方式
该试验为非标准测试流程，但可为诊断电机状况提供附加信息，详情参见附录E。6.3.3其他绕组
其他绕组如励磁绕组或高压转了绕组,应采用与定了绕组相对地测试类似的连接力式（见6.3.2.2）。所有不属于测试回路的元件，如与静止励磁相连的出刷，都要与测试对象断开，例如移走出刷，旋转二极管应桥接，以避免测试过程中绕组损坏时出现故障，刘安装的固定监测设备，如转子电流监测仪或在线温度测试仪，也应做上述处理。6
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