TIÊU CHUẨN IEC.Tài liệu kỹ thuật, đây là các tiêu chuẩn kỹ thuật được tổ chức ban hành các tiêu chuẩn kỹ thuật về kỹ thuật điện. Tài liệu này nói về Phần 274: Phép đo điện trở cách điện và chỉ số phân cực của cách điện cuộn dây của máy điện quay .
I E C 60 4-2 -4 ® Edition 201 8-01 I N TE RN ATI ON AL S TAN D ARD N ORM E I N TE RN ATI ON ALE colour i n sid e Rotati n g el e ctri cal m ach i n es – P art -4: M eas u re m en t of i n s u l ati on res i s tan ce an d pol ari zati on i n d ex of wi n d i n g i n s u l ati on of rotati n g el ectri cal m ach i n es M ach i n es é l ectri q u es tou rn an tes – P arti e -4: M es u re d e l a rés i s tan ce d ’ i s ol e m e n t e t d e l ’ i n d ex d e pol ari s ati on s u r IEC 60034-27-4:201 8-01 (en-fr) l e s ys tèm e d ’ i s ol ati on d es en rou l em en ts d e s m ach i n es él e ctri q u e s tou rn an te s T H I S P U B L I C AT I O N I S C O P YRI G H T P RO T E C T E D C o p yri g h t © I E C , G e n e v a , S wi tz e rl a n d All rights reserved Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either IEC or IEC's member National Committee in the country of the requester If you have any questions about I EC copyright or have an enquiry about obtaining additional rights to this publication, please contact the address below or your local I EC member National Committee for further information Droits de reproduction réservés Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit de l'IEC ou du Comité national de l'IEC du pays du demandeur Si vous avez des questions sur le copyright de l'IEC ou si vous désirez obtenir des droits supplémentaires sur cette publication, utilisez les coordonnées ci-après ou contactez le Comité national de l'IEC de votre pays de résidence IEC Central Office 3, rue de Varembé CH-1 21 Geneva 20 Switzerland Tel.: +41 22 91 02 1 info@iec.ch www.iec.ch Ab ou t th e I E C The I nternational Electrotechnical Commission (I EC) is the leading global organization that prepares and publishes I nternational Standards for all electrical, electronic and related technologies Ab o u t I E C p u b l i ca ti o n s The technical content of IEC publications is kept under constant review by the IEC Please make sure that you have the latest edition, a corrigenda or an amendment might have been published I E C Catal og u e - webstore i ec ch /catal og u e The stand-alone application for consulting the entire bibliographical information on IEC International Standards, Technical Specifications, Technical Reports and other documents Available for PC, Mac OS, Android Tablets and iPad I E C pu bl i cati on s s earch - webstore i ec ch /ad vs earch form The advanced search enables to find IEC publications by a variety of criteria (reference number, text, technical committee,…) It also gives information on projects, replaced and withdrawn publications E l ectroped i a - www el ectroped i a org The world's leading online dictionary of electronic and electrical terms containing 21 000 terms and definitions in English and French, with equivalent terms in additional languages Also known as the International Electrotechnical Vocabulary (IEV) online I E C G l os sary - s td i ec ch /g l oss ary 67 000 electrotechnical terminology entries in English and French extracted from the Terms and Definitions clause of IEC publications issued since 2002 Some entries have been collected from earlier publications of IEC TC 37, 77, 86 and CISPR I E C J u st Pu bl i s h ed - webstore i ec ch /j u stpu bl i sh ed Stay up to date on all new IEC publications Just Published details all new publications released Available online and also once a month by email I E C C u stom er S ervi ce C en tre - webstore i ec ch /csc If you wish to give us your feedback on this publication or need further assistance, please contact the Customer Service Centre: sales@iec.ch A propos d e l 'I E C La Commission Electrotechnique I nternationale (IEC) est la première organisation mondiale qui élabore et publie des Normes internationales pour tout ce qui a trait l'électricité, l'électronique et aux technologies apparentées A propos d es pu bl i cati on s I E C Le contenu technique des publications IEC est constamment revu Veuillez vous assurer que vous possédez l’édition la plus récente, un corrigendum ou amendement peut avoir été publié Catal og u e I E C - webstore i ec ch /catal og u e Application autonome pour consulter tous les renseignements bibliographiques sur les Normes internationales, Spécifications techniques, Rapports techniques et autres documents de l'IEC Disponible pour PC, Mac OS, tablettes Android et iPad Rech erch e d e pu bl i cati on s I E C - E l ectroped i a - www el ectroped i a org Le premier dictionnaire en ligne de termes électroniques et électriques Il contient 21 000 termes et dộfinitions en anglais et en franỗais, ainsi que les termes équivalents dans langues additionnelles Egalement appelé Vocabulaire Electrotechnique International (IEV) en ligne G l oss re I E C - s td i ec ch /g l ossary La recherche avancée permet de trouver des publications IEC en utilisant différents critères (numéro de référence, texte, comité d’études,…) Elle donne aussi des informations sur les projets et les publications remplacées ou retirées 67 000 entrộes terminologiques ộlectrotechniques, en anglais et en franỗais, extraites des articles Termes et Définitions des publications IEC parues depuis 2002 Plus certaines entrées antérieures extraites des publications des CE 37, 77, 86 et CISPR de l'IEC I E C J u st Pu bl i s h ed - webstore i ec ch /j u stpu bl i sh ed S ervi ce Cl i en ts - webstore i ec ch /csc Restez informé sur les nouvelles publications IEC Just Published détaille les nouvelles publications parues Disponible en ligne et aussi une fois par mois par email Si vous désirez nous donner des commentaires sur cette publication ou si vous avez des questions contactez-nous: sales@iec.ch webstore i ec ch /ad vsearch form I E C 60 4-2 -4 ® Edition 201 8-01 I N TE RN ATI ON AL S TAN D ARD N ORM E I N TE RN ATI ON ALE colour i n sid e Rotati n g el ectri cal m ach i n es – P art -4: M eas u re m en t of i n s u l ati on res i s tan ce an d pol ari zati on i n d ex of wi n d i n g i n s u l ati on of rotati n g el ectri cal m ach i n es M ach i n es é l ectri q u e s tou rn an tes – P arti e -4: M e s u re d e l a rés i s tan ce d ’ i s ol e m e n t et d e l ’ i n d ex d e pol ari s ati on s u r l e s ys tèm e d ’ i s ol ati on d es en rou l em en ts d es m ach i n es é l e ctri q u es tou rn an tes INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION COMMISSION ELECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE ICS 29.1 60.01 ISBN 978-2-8322-5252-9 Warn i n g ! M ake su re th at you ob tai n ed th i s pu bl i ca ti on from an au th ori zed d i s tri bu tor Atten ti on ! Veu i l l ez vou s as s u rer q u e vou s avez ob ten u cette p u b l i cati on vi a u n d i s tri bu teu r ag ré é ® Registered trademark of the International Electrotechnical Commission –2– I EC 60034-27-4:201 © I EC 201 CONTENTS FOREWORD I NTRODUCTI ON Scope Norm ative references Terms and definitions I nsulation resistance – components and influence factors Polarization index Measurem ent 1 I nfluences on the m easurem ent of the insulation resistance 1 General 1 Winding temperature correction 1 Measuring equipm ent Test obj ect and m easuring circuit General Three-phase stator windings 3 Other windings Measuring voltage Type and magnitude Polarity Measuring time 6 Safety Measurem ent procedures Standard procedure Special procedures I nterpretation of m easurem ent results General Suitability for testing and operation Trending of insulation condition 7 Comparison between m achines or between phases 7 Effects at very high values of insulation resistance 7 Lim itations of the insulation resistance test Recomm ended limits of insulation resistance and polarization index 8 General 8 I nsulation resistance 8 Polarization index Test report 9 Operational aged windings 9 New windings 20 Annex A (informative) Components of the direct current 21 A Total current IT 21 A Capacitive current IC 21 A Conduction current IG 22 A Polarization current IP 23 A Surface leakage current IL 24 A Stress control coating current IS 24 I EC 60034-27-4:201 © I EC 201 –3– Annex B (inform ative) Graphical estim ation of the slope parameter X for temperature correction from measurem ent data 25 Annex C (inform ative) Exam ples of test results of synthetic resin based high voltage windings 27 C Machine with dry and clean surface of the insulation 27 C Machine with a wet and contam inated surface 28 C Machine with continuous stress control layers in galvanic contact with high voltage conductors 29 C Stress control coating current IS 29 C Effects on insulation resistance and polarization index 30 C 3 Exam ples of test results 30 Annex D (inform ative) M easurem ent of leakage current to assess interphase insulation resistance 32 Annex E (informative) Other DC tests 34 E General 34 E Dielectric absorption ratio ( DA R ) 34 E Monitoring charge and discharge currents 35 E High voltage DC tests 37 E 4.1 General 37 E 4.2 Uniform -time voltage step test 37 E 4.3 Graded-tim e voltage step test 37 E 4.4 Ramped-tim e voltage step test 37 E Wet insulation resistance measurem ent 38 Bibliograph y 39 Figure – Equivalent circuit diagram of winding insulation in a DC voltage test Figure – Connection for testing of the entire winding Figure – Connection for phase-to-earth measurem ent Figure A – Relationships between different currents and time 21 Figure B – Graphical estimation of the slope param eter X in a semi-logarithm ic diagram 26 Figure C.1 – Total current versus time on a clean and dry insulation The scales are logarithmic 27 Figure C.2 – I nsulation resistance versus tim e on a clean and dry insulation 28 Figure C.3 – Total current versus time on a wet and contaminated insulation 28 Figure C.4 – I nsulation resistance versus tim e on a wet and contam inated insulation 29 Figure C.5 – Total current versus time on a dry and clean surface with a continuous stress control coating 30 Figure C.6 – I nsulation resistance versus tim e on a dry and clean surface with a stress control coating 31 Figure D.1 – Connection for phase-to-phase m easurem ent The test instrument shall be floating with respect to earth Other phase to phase com binations are permitted 32 Figure D.2 – Measurem ent of interphase leakage current with a m easurem ent instrum ent equipped with a guard connection 33 Figure D.3 – Measurem ent of interphase leakage current with a measurem ent instrument not equipped with a guard connection 33 Figure E – Measurem ent of current and insulation resistance that results in a DAR of , 09 35 –4– I EC 60034-27-4:201 © I EC 201 Figure E – Charge and discharge currents after a step voltage of 2, kV for the three-phase windings of a 50 M VA h ydro-generator: 36 Table – Values of the parameter X for the tem perature correction Table – Guidelines for DC voltage magnitudes to be applied during the insulation resistance measurement Table – Recommended minimum insulation resistance values at a base tem perature of 40 °C Table – Recommended minimum values of polarization index for high voltage insulation systems Table B – Example data from insulation resistance measurem ents at different winding temperatures 25 I EC 60034-27-4:201 © I EC 201 –5– INTERNATI ONAL ELECTROTECHNI CAL COMMISSI ON RO T AT I N G E L E C T RI C AL M AC H I N E S – P a rt -4 : M e a s u re m e n t o f i n s u l a ti o n re s i s ta n c e a n d p o l a ri z a ti o n i n d e x o f w i n d i n g i n s u l a ti o n o f ro ta ti n g e l e c tri c a l m a c h i n e s FOREWORD ) The I nternati on al Electrotechni cal Comm ission (I EC) is a worl d wid e organization for stan dardization com prisin g all n ation al el ectrotechnical comm ittees (I EC National Comm ittees) The object of I EC is to prom ote internati onal co-operation on all q uestions concerni ng stand ardi zati on in the el ectrical an d electronic fi elds To this en d and in additi on to other acti vities, I EC pu blish es I nternational Stan dards, Techn ical Specificati ons, Technical Reports, Publicl y Avail abl e Specificati ons (PAS) an d Gu ides (h ereafter referred to as “I EC Publication(s)”) Th ei r preparation is entrusted to tech nical comm ittees; any I EC N ational Comm ittee interested in the subj ect dealt with m ay partici pate in this preparatory work I nternational, governm ental an d n on governm ental organ izations l iaising with th e I EC also participate i n this preparation I EC collaborates closel y with the I ntern ational Organi zation for Stand ardization (I SO) in accordance with ditions determ ined by agreem ent between th e two organi zati ons 2) The form al decisions or ag reem ents of I EC on tech nical m atters express, as n early as possible, an i nternati onal consensus of opi nion on the rel evant subjects since each technical com m ittee has representati on from all interested I EC N ational Com m ittees 3) I EC Publications have the form of recom m endations for international use an d are accepted by I EC National Com m ittees in that sense While all reasonable efforts are m ade to ensure that the tech nical content of I EC Publications is accu rate, I EC cann ot be h eld responsi ble for th e way in which th ey are used or for an y m isinterpretation by an y en d u ser 4) I n order to prom ote intern ational u niform ity, I EC National Com m ittees und ertake to apply I EC Publications transparentl y to the m axim um extent possible i n their national an d regi on al publicati ons Any d ivergence between an y I EC Publication and the correspondi ng national or regi on al publicati on sh all be clearl y in dicated in the latter 5) I EC itself d oes n ot provi de an y attestation of conform ity I n depend ent certificati on bodies provi de conform ity assessm ent services and, in som e areas, access to I EC m arks of conform ity I EC is not responsi ble for any services carri ed out by ind ependent certification bodi es 6) All users shou ld ensure that th ey have the l atest editi on of thi s publicati on 7) No liability shall attach to I EC or its directors, em ployees, servants or ag ents inclu din g in divi dual experts an d m em bers of its technical com m ittees and I EC Nati on al Com m ittees for any person al i njury, property d am age or other dam age of any n ature whatsoever, wheth er di rect or indirect, or for costs (includ i ng leg al fees) and expenses arisi ng out of the publ ication, use of, or relian ce upon, this I EC Publicati on or any other I EC Publications 8) Attention is drawn to th e N orm ative references cited in th is publ ication Use of the referenced publ ications is indispensable for the correct applicati on of this publication 9) Attention is drawn to the possibility that som e of the elem ents of this I EC Publication m ay be the su bject of patent rig hts I EC shall not be held responsibl e for identifyi ng any or all such patent ri ghts I nternational Standard I EC 60034-27-4 has been prepared by I EC technical committee 2: Rotating machinery The text of this I nternational Standard is based on the following documents: FDI S Report on votin g 2/1 880/FDI S 2/1 890/RVD Full information on the voting for the approval of this I nternational Standard can be found in the report on voting indicated in the above table This docum ent has been drafted in accordance with the I SO/I EC Directives, Part –6– I EC 60034-27-4:201 © I EC 201 A list of all parts in the I EC 60034 series, published under the general title Rotating electrical machines , can be found on the I EC website NOTE A tabl e of cross-references of all I EC TC publications can be found in th e I EC TC dash board on the I EC website The comm ittee has decided that the contents of this docum ent will rem ain unchanged until the stability date indicated on the I EC website under "http: //webstore iec.ch" in the data related to the specific docum ent At this date, the docum ent will be • • • • reconfirm ed, withdrawn, replaced by a revised edition, or amended I M P O R T AN T – T h e ' c o l o u r i n s i d e ' th at it tai n s u n d e rs t a n d i n g c o l o u r p ri n t e r of c o l o u rs i ts wh i ch c o n te n ts l ogo a re U s e rs on th e co ve r p ag e o f th i s c o n s i d e re d s h ou l d to t h e re fo re be p u b l i c ati o n u s e fu l p ri n t th i s fo r i n d i c a te s th e d o cu m en t c o rre c t u sin g a I EC 60034-27-4:201 © I EC 201 –7– INTRODUCTION This document provides guidelines for m easurem ent of the insulation resistance and the polarization index on stator and rotor winding insulation of rotating electrical m achines The document also describes typical insulation resistance characteristics, the effect of influential factors which im pact or change these characteristics, and how these characteristics indicate winding condition I t recommends m inim um acceptable values of insulation resistance for AC and DC rotating m achine windings I nterpretation will depend on the nature of the insulation materials – specificall y if the insulation is of the thermoset or therm opl astic type I nsulation resistance measurement has been recomm ended and used for over 50 years to evaluate the condition of electrical insulation I t is recomm ended to track periodic measurements, accumulated over m onths and years of service or in connection with servicing and overhaul of rotating machines Em pirical limits verified in practice can be used as a basis for evaluating the quality of stator winding insulation system s in manufacturing Furthermore, trend evaluation, e g diagnostic tests as part of the functional evaluation of insulation system s or in connection with servicing and overhaul of rotating machines, can also provide information on ageing processes, possible repair options and the recom mended time interval between tests These measurements give no indication of local weak points in the insulation system and the trend evaluations cannot be used to predict the time to failure of the winding insulation –8– I EC 60034-27-4:201 © I EC 201 RO T AT I N G E L E C T R I C AL M AC H I N E S – P a rt -4 : M e a s u re m e n t o f i n s u l a ti o n re s i s ta n c e a n d p o l a ri z a ti o n i n d e x o f w i n d i n g i n s u l a ti o n o f ro ta ti n g e l e c tri c a l m a c h i n e s S cop e This part of I EC 60034 provides recomm ended test procedures for th e m ea s u rem e n t of i n s u l a ti on re s i s ta n ce a n d p ol a ri za ti o n i n d e x of stator and rotor wi nding i nsulation of rotating electrical m achines This document recom mends m inimum acceptable values of insulation resistance and polarization index of winding insulation valid for full y processed low and high voltage AC and DC rotating electrical m achines with a rated power of 750 W or higher N o rm a t i ve re fe re n c e s The following docum ents are referred to in the text in such a way that som e or all of their content constitutes requirements of this docum ent For dated references, onl y the edition cited applies For undated references, the latest edition of the referenced docum ent (including an y am endm ents) applies I EC 60050-41 , International Electrotechnical Vocabulary – Chapter 411: Rotating machinery T e rm s a n d d e fi n i t i o n s For the purposes of this docum ent, the term s and definitions given in I EC 60050-41 and the following appl y I SO and I EC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses: • • I EC Electropedia: available at http://www electropedia org/ I SO Online browsing platform : available at http: //www iso.org/obp t e d vol tag e rated line-to-line voltage for a three-phase AC machine, line-toearth voltage for a single phase machine and rated direct voltage for DC m achines or field windings i n s u l ati o n R it re s i s t a n c e capability of the electrical insulation of a winding to resist direct current and is determined by the quotient of the applied direct voltage divided by the total cu rren t across th e m ach i n e i n su l ati on , taken at a speci fi ed ti m e t from start of voltage application Note to entry: The voltag e appl ication tim e is usually m in ( R i ) and m in ( R i ); however oth er val ues can be used U nit ventions: subscript valu es of th roug h are assum ed to be i n m inutes, subscript values of an d greater are assum ed to be i n seconds Note to entry: I nsulation resistance is som etim es abbrevi ated as I R Résistance d ’isolem ent R (M Ω ) – 68 – I EC 60034-27-4:201 © I EC 201 06 03 m in m in IP 1 10 = 5, 02 03 04 05 06 Tem ps d’applicati on de la tensi on (s) IEC Figure C.2 – Résistance d’isolement en fonction du temps sur une isolation propre et sèche C.2 Machine surface humide et contaminée Cou rant ( µ A) Le diagram me de la Figure C représente les com posantes de courant continu et le courant total en fonction du tem ps d’application de la tension pour un enroulement dont les surfaces sont hum ides et contaminées Courant capacitif et courants de polarisation des processus rapides Courants de polarisation des processus lents 06 Courant de conduction Courant de fuite de surface – surface humide et contaminée Courant total 03 1 –3 –3 –2 –1 10 02 03 04 05 06 Tem ps d’applicati on de l a tensi on (s) IEC Figure C.3 – Courant total en fonction du temps sur une isolation humide et contaminée I EC 60034-27-4:201 © I EC 201 – 69 – A partir du courant total en fonction du temps, on obtient la résistance d’isolem ent en fonction du tem ps et l’index de polarisation (voir Figure C.4) Du fait de la contribution du courant de fuite de surface, l’index de polarisation peut chuter de faỗon significative par rapport l’état propre et sec (voir Article C ) IEC Figure C.4 – Résistance d’isolement en fonction du temps sur une isolation humide et contaminée C.3 C.3.1 Machine couches de revêtement anti-effluves continu en contact galvanique avec des conducteurs haute tension Courant de revêtement anti-effluves IS Si un revêtement anti-effluves couvre la développante com plète d’un stator, un courant de revêtem ent anti-effluves appart Le courant s’écoule travers les contacts situés entre les particules de m atière de charge enfouies dans le revêtement base de résine, qui est appliqué par-dessus l’isolation sous form e de vernis ou de ruban La matière de charge, principalem ent du carbure de silicium dopé ou de l’oxyde de fer, se comporte comm e un semi-conducteur et présente une forte dépendance vis-à-vis du cham p électrique appliqué, qui peut être estim ée en appliquant une formule avec une dépendance exponentielle vis-à-vis de la tension appliquée (Formule C ): IS = U0 (C ) RS où U0 est la tension (V); RS est la résistance du revêtement anti-effluves, RS = κ S est la conductivité de surface spécifique κ S = κ ⋅ e κ est la conductivité de surface spécifique pour U0 /l l κS ⋅ b U β⋅ l ( Ω ); (S ⋅ m /m ); (S ⋅ m /m); – 70 – I EC 60034-27-4:201 © I EC 201 est la longueur de la couche de surface entre les électrodes (m ); b est la largeur de couche (m ); β est le paramètre du m atériau l L’exposant positif de la conductivité de surface spécifique indique que la résistance du revêtem ent anti-effluves diminue quand la contrainte de tension spécifique U0 /l augm ente La résistance du revêtem ent anti-effluves dim inue m esure que la tem pérature augm ente La contribution du courant de revêtem ent anti-effluves au courant total devient significative uniquement si la couche est en contact galvanique avec les conducteurs de l’enroulement par conception ou par une faible résistance série, par exemple une accum ulation d’hum idité ou de dépôts conducteurs au niveau de la surface isolante située entre l’extrém ité du revêtem ent anti-effluves et la connexion de l’enroulement, ou encore des fissurations de l’isolant dans la développante C.3.2 Effets su r la résistance d’isolement et l’index de polarisation Si la développante est recouverte d’un revêtem ent anti-effluves en contact galvanique avec les connexions de l’enroulement sur un potentiel haute tension, le courant de revêtement antieffluves peut devenir dom inant Les valeurs de résistance d’isolement peuvent tom ber en dessous des limites recommandées, en particulier si les développantes sont courtes Le m ême effet influence l’index de polarisation La courbe de dépendance tem porelle de la résistance d’isolement s’aplatit, et l’index de polarisation peut donc être proche de (voir Figure C 6) En raison de ces effets, les valeurs minim ales recomm andées des Tableaux et ne s’appliquent pas Afin d’identifier cette conception de revêtement anti-effluves, il convient de varier la tension d’essai appliquée En raison de la dépendance exponentielle du courant de revêtem ent antieffluves vis-à-vis de la tension appliquée, la résistance d’isolement diminuera avec l’augm entation du niveau de tension d’essai C.3.3 Exemples de résultats d’essai Le diagramm e de la Figure C représente les composantes de courant continu et le courant total en fonction du temps d’application de la tension pour un enroulem ent revêtement anti effluves continu galvaniquem ent raccordé aux connexions de l’enrou lement de phase La surface est sèche et propre I EC 60034-27-4:201 © I EC 201 – 71 – IEC Figure C.5 – Courant total en fonction du temps sur une surface sèche et propre avec un revêtement anti-effluves continu A partir du courant total en fonction du temps, on obti ent la résistance d’isolement en fonction du tem ps et l’index de polarisation (voir Figure C.6) En raison du courant qui traverse le revêtement anti-effluves, l’index de polarisation peut chuter de faỗon significative en comparaison dun enroulem ent sans revêtement anti-effluves continu (voir Article C ) IEC Figure C.6 – Résistance d’isolement en fonction du temps sur une surface sèche et propre avec un revêtement anti-effluves – 72 – I EC 60034-27-4:201 © I EC 201 Annexe D (informative) Mesure du courant de fuite pour évaluer la résistance d’isolement entre phases Durant un essai phase-terre pratiqué sur un enroulement monophasé, le courant peut circuler de l’enroulem ent de phase sous tension vers les autres enroulem ents de phase reliés la terre en raison de la fuite de courant dans la développante Parm i les sources typiques de courants de fuite entre phases figurent l’isolation fissurée et/ou la porosité de l’isolation, l’érosion m écanique de l’isolation due aux vibrations, un bloc de support m écanique contam iné entre les enroulem ents de phase ou au niveau des bornes, etc U n courant élevé de fuite entre phases en fonctionnement peut provoquer un court-circuit entre phases, qui occasionne généralement un grave endomm agement des enroulements Les essais de RI entre phases constituent une procédure non norm alisée Pour les essais de RI entre enroulem ents de phase, les enroulem ents de phase sélectionnés sont raccordés entre les connexions d’essai de l’instrument de mesure et il est nécessaire de relier la terre le ou les enroulem ents de phase restants (Figure D ) Une extrêm e prudence est nécessaire après chaque essai, car la pleine tension d’essai peut être encore présente sur les enroulements, m ême si l’instrument d’essai subit un court-circuit circuit autom atique la fin de l’essai Les deux enroulem ents de phase doivent être déchargés vers la terre par des m oyens appropriés IEC Figure D.1 – Connexion pour la mesure entre phases L’instrument d’essai doit flotter par rapport la terre D’autres combinaisons de phases sont autorisées Une variation du circuit d’essai de m esure phase-terre illustré la Figure D peut être utilisée pour évaluer la résistance d’isolement entre phases (Figure D 2) Pour cet essai entre phases, la résistance entre les enroulem ents de phase est prise en considération U ne alim entation HT avec un point de garde accessible (à l’utilisateur) est nécessaire, mais il peut être difficile de trouver un instrument dans le comm erce En variante, certains instrum ents d’essai m égohmm ètre vendus dans le com merce peuvent être équipés d’un circuit de garde Lorsque la phase de la Figure D est alim entée, le courant est la somm e de la phase la terre ( i ), de la fuite de la phase ( i ), et de la fuite de la phase ( i ) La phase et la phase sont reliées la terre vers le dispositif de garde de l’alim entation en tension par le biais d’un am pèremètre La chute de tension de l’am pèrem ètre est très faible comparée la pleine tension appliquée Par conséquent, le courant de la phase la terre et de la phase la terre peut être négligé Le courant total fourni par la source de tension est donné par la Form ule (D.1 ): I EC 60034-27-4:201 © I EC 201 – 73 – i = i1 + i1 + i1 (D ) En connectant le courant de retour de l’ampèrem ètre des enroulem ents de phase reliés la terre au dispositif de garde de l’alim entation haute tension, la contribution de chaque enroulem ent de phase est séparée La Figure D présente une connexion alternative permettant d’évaluer la fuite entre phases lorsque l’instrum ent de mesure n’est équipé d’aucun dispositif de garde Un courant de fuite entre phases supérieur 0,1 fois le courant phase-terre peut indiquer un état anormal entre les enroulements de phase, si aucune raison de conception ne j ustifie ce com portem ent IEC Fi g u re D – M esu re d u cou ran t d e fu ite en tre ph ases l ’ d e d ’ u n i n stru m en t d e m esu re équ ipé d ’ u n e n exi on d e g ard e IEC Fig u re D – M esu re d u cou ran t d e fu i te en tre ph ases l ’ d e d ’ u n i n stru m en t d e m esu re n on éq u i pé d’ u n e n exi on d e g ard e – 74 – I EC 60034-27-4:201 © I EC 201 Annexe E (informative) Autres essais en courant continu E.1 Généralités La mesure de la résistance d’isolem ent et la détermination de l’ index de polarisation, décrites dans la présente norm e, ne sont pas les seules m éthodes utilisées en pratique pour m ieux appréhender l’état d’un enroulement au m oyen de la tension continue et du courant En plus de la déterm ination de la résistance d’isolem ent et de l’ index de polarisation, les organism es d’essai modernes proposent d’autres options La présente annexe vise fournir un aperỗu de ces mộthodes traditionnelles afin de permettre une m eilleure compréhension de l’état de l’enroulement d’une m achine tournante, en m odifiant le temps de m esure, la tension d’essai continue ou les conditions environnem entales utilisées auj ourd’hui E.2 Taux d’absorption diélectrique ( TAD ) L’index de polarisation ( IP) est traditionnellem ent défini comm e le rapport de la résistance d’isolement ( R i ) et de la résistance d’isolem ent ( R i ) Dans les systèm es d’isolation plus anciens, comme les systèm es base d’asphalte et de mica, il faut souvent ou plus pour que les courants de polarisation décroissent un niveau proche de zéro Cependant, dans les machines basse tension enroulements en vrac et dans les enroulem ents de champ, le courant de polarisation peut décrtre pour se rapprocher de zéro en m oins d’une m inute Ainsi, certains utilisateurs calculent des variantes d e l’ IP conventionnel Ces variantes incluent, entre autres, celle indiquée dans la Form ule (E ) TA D = R i1 R i30 ⁄ (E ) où TA D R i1 R i30 est le taux d’absorption diélectrique, est la m esure de la résistance d’isolem ent après l’application de la tension pendant 60 s, est la m esure de la résistance d’isolem ent après l’application de la tension pendant 30 s La Figure E présente un exem ple de m esure de la résistance d’isolement au cours de la première minute partir d’un enroulement statorique en vrac, où R i1 est égale 083 et R i30 745 donnant un TA D de , 09 Certains contrôleurs de résistance d’isolement ont un réglage d’essai autom atique pour réaliser la mesure du TA D Sa caractéristique distinctive est le tem ps réduit d’application de la tension et donc une durée réduite durant laquelle il convient de relier l’enroulem ent la terre (voir 6.6) Etant donné qu’avec des systèmes d’isolation qui ne contiennent pas de mica, le courant de polarisation peut être pratiquem ent nul après une m inute, en utilisant des tem ps plus courts pour le calcul du taux, la durée d’essai peut être considérablem ent rédui te avec peu de perte d’informations sur le degré de contamination ou la polarisation d’humidité présente Lors de la m esure de R i30 , l’objet en essai doit atteindre la tension d’essai en m oins de s MΏ M Ώ, I l existe des limites l’application d’autres taux: a) Aucune norme n’indique les intervalles de tem ps pour l’enregistrement des valeurs de R i Différentes organisations utilisent différents taux (voir 3) I EC 60034-27-4:201 © I EC 201 – 75 – 0, Résistance (M Ω ) Cou rant ( µ A) b) I l n’existe aucun critère de réussite/échec pour le TAD , comm e ceux établis pour l’index de polarisation IP traditionnel 000 DAR 0, 6 000 0, 5 000 0, 4 000 0, 3 000 0, 2 000 0, 1 000 0 10 20 30 40 50 60 Tem ps (s) Résistance M Ω RI 30 s RI m in Cou rant ( µ A) IEC Figure E.1 – M esure du courant et de la résistance d’isolement produisant un TAD de ,09 E.3 Surveillance des courants de charge et de décharge Com me indiqué dans l’Article A 4, le courant de polarisation est principalem ent déterminé par la polarisation interfaciale dans l’isolation Les deux valeurs sont dépendantes de la température Après la fin de l’application de la tension continue, le courant de décharge peut être contrôlé en fonction du temps l’aide d’un circuit de décharge adapté Le courant de décharge se manifeste sous la forme de deux composantes: une com posante du courant de décharge capacitif, qui décrt presque instantaném ent, en fonction de la résistance de décharge; et le courant de décharge de polarisation, qui décrt d’une valeur initiale élevée pour se rapprocher du zéro avec des caractéristiques similaires celles du courant de charge initial, mais avec une polarité opposée N ormalem ent, ni le courant de fuite de surface ni le courant de conduction n’affectent le courant de décharge La Figure E ci-dessous illustre les courants de charge et de décharge pour les enroulements triphasés d’un hydro-générateur de 50 MVA sur une échelle linéaire (a) et sur une échelle logarithmique (b) La séparation entre les courants de charge et de décharge permet de visualiser l’am plitude du courant de fuite – 76 – I EC 60034-27-4:201 © I EC 201 –3 Charg e Décharg e Cou rant (A) –3 0, 5∙ – 0, 5∙ 0 500 000 500 000 500 000 500 000 –3 –1 –3 Tem ps (s) IEC a) 0, 1 10 00 000 Tem ps (s) 000 –2 –3 Charg e Décharg e –4 –5 Cou rant (A) –6 –7 IEC b) Figu re E.2 – Cou rants de charge et de décharge après application d’une tension de pas de 2,5 kV pour les enroulements triphasés d’u n hydro-générateu r de 50 M VA: a) échelle linéaire; b) échelle logarithmique avec temps de décharge remis zéro et u tilisant u ne valeur positive pour le courant de décharge Etant donné que le courant de décharge résulte des courants de dépolarisation, une différence anorm alement im portante entre le courant de charge et de décharge peut indiquer un problème d’isolation interne tel qu’un défaut de pol ym érisation, un vieillissem ent therm ique, un endom magement m écanique ou une polarisation de l’humidité dans la paroi d’isolation massive En supposant que la com posante du courant de polarisation IP est identique au courant de décharge avec une polarité inversée, les param ètres empiriques de la Formule A peuvent être obtenus partir des données expérimentales pour construire le m odèle équivalent de la Figure I EC 60034-27-4:201 © I EC 201 E.4 – 77 – Essais en courant continu haute tension E.4.1 Généralités Une m esure de la résistance d’isolem ent est traditionnellement réalisée un niveau de tension constant situé bien en dessous de la tension de crête laquelle l’enroulement sera soum is en service Cependant, certains contrôleurs d’isolation offrent la possibilité de déterminer le courant avec un niveau de tension continue qui augm ente j usqu’à des tensions supérieures la tension de crête en service Trois techniques ont été utilisées pour réaliser les essais en tension continue des niveaux plus élevés: palier de tension uniform e, palier de tension graduel, et essai sous rampe de tension Ces essais sont décrits plus en détail au [2] I l convient de noter les élém ents suivants: • • • Il convient de relier la terre l’enroulem ent/la phase pendant une durée suffisante après la suppression de la tension continue La tension continue peut court-circuiter les revêtements de répartition de contrainte et provoquer des am plifications du cham p électrique local dans le système d’isolation, avec un risque possible d’effets irréversibles La réalisation d’un essai en courant continu haute tension sur un enroulem ent statorique dont l’état est inconnu risque de provoquer un contournement ou un claquage de l’isolation E.4.2 Essai par paliers de tension uniformes Cette m éthode consiste appliquer la haute tension continue selon une série de paliers de tension uniform es intervalles de temps réguliers Les m esures du courant sont enregistrées la fin de chaque intervalle et la courbe du courant en fonction de la tension est tracée Durant et après les essais, la courbe est examinée pour déceler toute augmentation soudaine ou autre variation de la réponse du courant de conduction en fonction de la tension appliquée, qui peut indiquer une faiblesse de l’isolation Une polarisation diélectrique peut dominer les m esures de courant et masquer des variations significatives du courant de conduction Pour m inim iser cet effet, la tension d’essai peut être m aintenue chaque niveau suffisamm ent longtem ps pour permettre au courant de polarisation de dim inuer jusqu’à une valeur négligeable Pour les enroulements plus anciens, base de feuilles d’asphalte-mica et de gomm e laque-mica, un intervalle de tem ps de constitue la valeur minimale; mais certains utilisateurs de cette méthode utilisent un intervalle atteignant m in Pour les systèmes d’isolation m odernes base d’époxy-mica, l’intervalle de temps est généralem ent de m in E.4.3 Essai par paliers de tension graduels I l n’est généralem ent pas pratique de maintenir chaque palier de tension assez longtem ps pour rendre négligeable le courant de polarisation Afin d’éviter d’introduire des erreurs provenant d’une décroissance incom plète du courant de polarisation et de réduire le tem ps nécessaire pour obtenir des courbes courant-tension, des program mes tension-temps complexes ont été développés L’idée de base de ces program mes d’essai est de régler la tension, par paliers, en fonction dintervalles de tem ps dộcroissants de faỗon linộariser la composante de polarisation du courant m esuré, c’est-à-dire la rendre proportionnelle la tension appliquée En suivant un program me d’essai préd éterminé, les variations relatives du courant de conduction deviennent plus facilem ent détectables Bien que l’essai par paliers graduels soit plus difficile réaliser que l’essai par paliers uniform es, il ne réduit pas la durée totale de l’essai et permet une meilleure évaluation du courant de conduction La durée chaque palier de tension est variable et est déterminée par les caractéristiques de l’isolation _ Les chiffres entre crochets se réfèrent l a Bibliographie – 78 – E.4.4 I EC 60034-27-4:201 © I EC 201 Essai sou s rampe de tension La méthode d’essai sous ram pe de tension peut être considérée comm e un essai par palier de tension dans lequel les paliers de tension et les intervalles de tem ps sont très réduits Etant donné que la taille des incrém ents de tension et de temps se rapproche de zéro, une ram pe de tension se forme Un m ontage d’essai tension continue programmable est utilisé pour réaliser une ram pe autom atique de la tension un taux présélectionné Le courant d’isolation en fonction de la tension appliquée est enregistré, permettant une observation et une analyse en continu de la réponse en courant tout au long de l’essai L’application d’une ram pe de tension, au lieu d e paliers de tension discrète, linéarise automatiquement les composantes géométriques capacitives et de polarisation du courant, permettant ainsi d’observer plus facilem ent les variations significatives du courant m esuré Les principaux avantages de l’essai sous rampe de tension par rapport aux méthodes par paliers de tension conventionnelles sont qu’il permet un meilleur contrôle et un avertissem ent am élioré d’une défaillance imm inente perm ettant ainsi d’éviter un endom magement de l’isolation L’élim ination de la variable humaine dans les param ètres de temps, de tension et de courant perm et d’obtenir un ensemble de résultats d’essai beaucoup plus reproductibles Le taux d’augmentation de la tension est généralement de kV/m in ou de kV/m in E.5 Mesure de la résistance d’isolement avec mouillage Dans les enroulem ents statoriques qui peuvent être soum is une contamination sévère, il est de plus en plus fréquent de détecter si le système d’isolation est étanche la contam ination en effectuant un mouillage des surfaces isolées, puis une m esure de la résistance d’isolem ent et de l’index de polarisation (voir [3]) Trois m éthodes différentes sont utilisées: • • • La résistance d’isolement est déterminée après un m ouillage local par pulvérisation d’un système d’isolation propre et sec avec un fin brouillard d’eau contenant un agent de m ouillage non ionique La résistance d’isolement est déterminée après un m ouillage complet par pulvérisation des enroulements d’un systèm e d’isolation propre et sec avec une eau contenant un agent de m ouillage non ionique La résistance d’isolement est déterm inée après une immersion com plète des enroulements d’un systèm e d’isolation propre et sec dans une eau contenant un agent de m ouillage non ionique L’agent de mouillage est ajouté l’eau dans une proportion suffisante pour réduire la tension de surface de l’eau une valeur de 30 m N/m ou m oins 25 °C La mesure de la résistance d’isolem ent est réalisée avec un e tension continue de 500 V I EC 60034-27-4:201 © I EC 201 – 79 – Bibliographie [1 ] I EEE 43: 201 3, IEEE Recommended Practice for Testing Insulation Resistance of Electric Machinery (disponible en anglais seulement) [2] I EEE 95: 2002, IEEE Recommended Practice for Insulation Testing of AC Electric Machinery (2300 V and Above) with High Direct Voltage (disponible en anglais seulem ent) [3] NEMA M G1 : 2009, Motors and Generators (disponible en anglais seulem ent) [4] Suzuki, K , Maeda, S., Mio, K., “Temperature Dependence of I nsulation Resistance and Current Com pon ents for Stator Bars”, 201 I EEE Electrical I nsulation Conference, Montreal, pp 20-23, June 201 (disponible en anglais seulement) _ INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSI ON 3, rue de Varembé PO Box 31 CH-1 21 Geneva 20 Switzerland Tel: + 41 22 91 02 1 Fax: + 41 22 91 03 00 info@iec.ch www.iec.ch ... 600 34- 27- 4: 201 © I EC 201 IEC F i g u re B – G p h i ca l e s ti m a ti o n o f t h e s l o p e p a m e te r i n a s e m i -l o g a ri th m i c d i a g m X I EC 600 34- 27- 4: 201 © I EC 201 – 27. .. de cette norm e – 44 – I EC 600 34- 27- 4: 201 © I EC 201 Ce document a été rédigé selon les Directives I SO/I EC, Partie Une liste de toutes les parties de la série I EC 600 34, publiées sous le... June 201 _ – 40 – I EC 600 34- 27- 4: 201 © I EC 201 SOMMAIRE AVANT-PROPOS 43 I NTRODUCTI ON 45 Domaine d’application