DIN IEC TS 61934-2012 Electrical insulating materials and systems - Electrical measurement of partial discharges (PD) under short rise time and repetitive voltage impulses (IEC TS .pdf

1、September 2012 DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDEPreisgruppe 16DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 29.035.01Zu

2、r Erstellung einer DIN SPEC knnen verschiedene Verfahrensweisen herangezogen werden: Das vorliegende Dokument wurde nach den Verfahrensregeln einer Vornorm erstellt.!$|$m“1890174www.din.deDDIN IEC/TS 61934Elektrische Isolierstoffe und -systeme Elektrische Messung von Teilentladungen (TE) bei sich wi

3、ederholendenSpannungsimpulsen mit kurzer Anstiegszeit (IEC/TS 61934:2011)Electrical insulating materials and systems Electrical measurement of partial discharges (PD) under short rise time and repetitivevoltage impulses (IEC/TS 61934:2011) Alleinverkauf der Spezifikationen durch Beuth Verlag GmbH, 1

4、0772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 28 SeitenDIN SPEC 41934DIN IEC/TS 61934 (DIN SPEC 41934):2012-09 2 Inhalt SeiteEinleitung . 5 1 Anwendungsbereich 6 2 Normative Verweisungen 6 3 Begriffe 6 4 Messung von Teilentladungsimpulsen bei sich wiederholenden Spannungsimpulsen mit kurzer Anstiegszeit und

5、Vergleich mit Netzfrequenz. 8 4.1 Messfrequenz 8 4.2 Messgren. 8 4.3 Prfobjekte 9 4.3.1 Allgemeines 9 4.3.2 Induktive Prfobjekte 9 4.3.3 Kapazitive Prfobjekte 9 4.3.4 Prfobjekte mit verteilter Impedanz 9 4.4 Impulsgenerator. 9 4.4.1 Allgemeines 9 4.4.2 Impulsformen 10 4.5 Einfluss der Prfbedingungen

6、 . 10 4.5.1 Allgemeines 10 4.5.2 Einfluss der Umgebungsfaktoren . 11 4.5.3 Einfluss der Prfbedingungen und Alterung. 11 5 TE-Detektionsverfahren. 11 5.1 Allgemeines . 11 5.2 TE-Impuls-Auskopplungs- und Detektionseinrichtungen 12 5.2.1 Einfhrende Bemerkungen. 12 5.2.2 Koppelkondensator mit mehrpolige

7、m Filter 12 5.2.3 Hochfrequenzstromwandler (HFCT) mit mehrpoligem Filter . 13 5.2.4 Elektromagnetische Richtkoppler. 14 5.2.5 Ladungsmessungen . 15 5.3 Quellengesteuerte Unterdrckungstechniken . 16 6 Messgerte 16 7 Empfindlichkeitskontrolle der TE-Messeinrichtung . 17 7.1 Allgemeines . 17 7.2 Prfano

8、rdnung fr Empfindlichkeitskontrolle. 17 7.3 TE-Empfindlichkeitskontrolle . 18 7.4 Kontrolle des Hintergrundrauschens. 18 7.5 Kontrolle der Strungen des Detektionssystems 18 7.6 Empfindlichkeitsbericht 18 8 Prfverfahren fr steigende und fallende Werte sich wiederholender Impulsspannungen. 19 9 Prfber

9、icht . 20 DIN IEC/TS 61934 (DIN SPEC 41934):2012-09 3 SeiteAnhang A (informativ) Spannungsimpulsunterdrckung, gefordert fr das Koppelelement .21 Anhang B (informativ) TE-Impulse, ausgefiltert durch Filtertechniken aus der Impulsspannungsversorgung.23 Anhang C (informativ) Ergebnisse des Round Robin

10、Tests fr die RPDIV Messung.25 Anhang D (informativ) Beispiele fr Strpegel von eingesetzten TE-Detektoren .27 Literaturhinweise 28 Bild 1 Koppelkondensator mit mehrpoligem Filter.12 Bild 2 Beispiel der Frequenzspektren der Spannungsimpulse und der TE-Impulse vor und nach der Filterung .13 Bild 3 Hoch

11、frequenzstromwandler (HFCT) zwischen Spannungsversorgung und Prfobjekt mit mehrpoligem Filter13 Bild 4 Hochfrequenzstromwandler (HFCT) zwischen dem Prfobjekt und Erde mit mehrpoligem Filter .14 Bild 5 Prfkreis unter Verwendung eines elektromagnetischen Richtkopplers (z. B. einer Antenne) zur Unterdr

12、ckung von Impulsen der Prfkreisversorgung .14 Bild 6 Prfkreis mit elektromagnetischer UHF-Antenne15 Bild 7 Beispiel einer Wellenform einer sich wiederholenden bipolaren Impulsspannung und Ladungsansammlung fr ein verdrilltes Leiterpaar15 Bild 8 Ladungsmessungen 16 Bild 9 Beispiel einer TE-Erfassung

13、mit einer elektronischen quellengesteuerten Unterdrckung (andere TE-Kopplungsgerte knnen auch verwendet werden) .16 Bild 10 Prfanordnung fr Empfindlichkeitskontrolle.17 Bild 11 Beispiel des Verhltnisses zwischen den Ausgngen des Niederspannungsimpulsgnerators (LVPG) und des TE-Detektors18 Bild 12 Be

14、ispiel der Steigerung und Absenkung der Hhe der Impulsspannung .19 Bild A.1 Beispiel der berlappung der Frequenzspektren (gestrichelter Bereich) der Spannungsimpulse und der TE-Impulse21 Bild A.2 Beispiel der Frequenzspektren des Spannungsimpulses und des TE-Impulses nach der Filterung .21 Bild A.3

15、Beispiel der Dmpfung des Spannungsimpulses in Abhngigkeit der Spannungsimpulshhe und der Anstiegszeit.22 Bild B.1 Wellenform der Versorgungsspannung und mit einer Antenne aufgezeichnetes Signal whrend der Kommutierung der Versorgungsspannung .23 Bild B.2 Mit Hilfe einer Antenne detektiertes Signal a

16、us der Aufzeichnung in Bild B.1 unter Verwendung einer Filtertechnik (400 MHz Hochpassfilter)24 Bild B.3 Charakteristik des Filters, der fr die Wandlung von Bild B.1 in Bild B.2 eingesetzt wurde24 Bild C.1 Folge der negativen Spannungsimpulse beim RRT25 Bild C.2 TE-Impulse (unten), zugeordnet zu den

17、 Spannungsimpulsen (oben).25 Bild C.3 Abhngigkeit der bezogenen RPDIV von 100 Datenstzen (NRPDIV100) von der relativen Feuchte (A-F kennzeichnet die Teilnehmer des RRT)26 Tabelle 1 Beispiel der Parameterwerte fr impulsfrmige Spannungen ohne Belastung.10 Tabelle D.1 Beispiele der Bandbreiten und Raus

18、chpegel fr eingesetzte TE-Sensoren .27 DIN IEC/TS 61934 (DIN SPEC 41934):2012-09 4 Nationales Vorwort Vorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN EN 61934:2011-02. Die deutsche bersetzung dieser Technischen Spezifikation wurde vom nationalen Arbeitsgremium K 183 Bewertung und Qualifizierung von elektrische

19、n Isolierstoffen und Isoliersystemen“ (AK 183.0.3 Elektrische Prfungen“) der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE (www.dke.de) zur Verffentlichung autorisiert. Fr den Fall einer undatierten Verweisung im normativen Text (Verweisung auf eine Norm ohne A

20、ngabe des Ausgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich die Verweisung auf die jeweils neueste gltige Ausgabe der in Bezug genommenen Norm. Fr den Fall einer datierten Verweisung im normativen Text bezieht sich die Verweisung immer auf die in Bez

21、ug genommene Ausgabe der Norm. Der Zusammenhang der zitierten Normen mit den entsprechenden Deutschen Normen ergibt sich, soweit ein Zusammenhang besteht, grundstzlich ber die Nummer der entsprechenden IEC-Publikation. Beispiel: IEC 60068 ist als EN 60068 als Europische Norm durch CENELEC bernommen

22、und als DIN EN 60068 ins Deutsche Normenwerk aufgenommen. Eine Vornorm ist das Ergebnis einer Normungsarbeit, das wegen bestimmter Vorbehalte zum Inhalt oder wegen des gegenber einer Norm abweichenden Aufstellungsverfahrens vom DIN noch nicht als Norm herausgegeben wird. Die enthaltene IEC-Publikati

23、on wurde von IEC/TC 112 Evaluation and qualification of electrical insulating materials and systems“ erarbeitet. Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zu dem Datum (maintenance result date) unverndert bleiben soll, das auf der IEC-Website unter http:/webstore.iec.ch

24、“ zu dieser Publikation angegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetzt oder gendert. DIN IEC/TS 61934 (DIN SPEC 41934):2012-09 5 Einleitung Leistungselektronik hat sich mit der Regelungstechni

25、k und der Halbleitertechnologie entwickelt. Das Schalten ist eine der wichtigsten Aufgaben der Leistungselektronik. Zur Erreichung einer hheren Effizienz und einer sanften Betriebsweise tendiert die Schaltzeit der neuesten Gerte wie Insulated-gate Bipolar Transistor (IGBT) zu Werten unterhalb von s.

26、 Diese kurzen Anstiegszeiten knnen transiente impulsfrmige ber-spannungen oder Wanderwellen in den Systemen erzeugen. Falls die impulsfrmige Spannung die Durch-schlagfestigkeit einer Luftfunkenstrecke erreicht, kann eine Teilentladung (TE) auftreten. Zustzlich wiederholen sich diese Impulse infolge

27、der Pulsweiten-Modulation (PWM) der Leistungselektronik. Da die TE eine Verschlechterung der elektrischen Isolierung in einem System verursachen kann, ist sie eine der wichtigsten zu messenden Gren. Die erste Ausgabe dieser Technischen Spezifikation IEC/TS 61934 wurde im April 2006 herausgegeben. Au

28、fgrund der schnellen Entwicklung in diesem Bereich wurde eine Revision auf der Sitzung des TC 112 in Berlin im September 2006 beschlossen. In Ergnzung zu den technischen und redaktionellen nderungen sind im Anhang C praktische Erfahrungen und Ergebnisse des Round-Robin-Tests (RRT) dargestellt. DIN I

29、EC/TS 61934 (DIN SPEC 41934):2012-09 6 1 Anwendungsbereich IEC/TS 61934 ist eine technische Spezifikation fr elektrische Messungen von Teilentladungen (TE) im Offline-Betrieb, die in elektrischen Isoliersystemen (EIS) bei Beanspruchungen mit sich wiederholenden von Leistungselektronikeinrichtungen h

30、ervorgerufenen Spannungsimpulsen auftreten. Typische Anwendungen sind EIS von Gerten mit Einspeisung durch Leistungselektronik wie Motoren, Drosselspulen und Windkraftgeneratoren. ANMERKUNG 1 Die Anwendung dieses Dokuments bei besonderen Produkten erfordert die Spezifikation zustzlicher Verfahren. A

31、NMERKUNG 2 Die in dieser Technischen Spezifikation beschriebenen Verfahren basieren auf neuartigen Technologien. Erfahrung und Vorsicht sowie bestimmte Vorkehrungen sind bei der Anwendung notwendig. Ausgeschlossen vom Anwendungsbereich dieser Technischen Spezifikation sind Methoden, die auf optische

32、r oder akustischer TE-Detektion basieren, Anwendungsbereiche der TE-Messungen bei Beanspruchung mit sich nicht wiederholenden Spannungs-impulsen wie Blitzstoimpulse oder Schaltstoimpulse von Schaltern. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments

33、erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). IEC 60034 (all parts), Rotating electrical machines IEC 60270:2000, High-voltage test techniques P

34、artial discharge measurement 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 3.1 wiederkehrende Spannungsimpulse (en: repetitive voltage impulses) Spannungsimpulse, die als Prfspannung fr die Bewertung von Schaltspannungen der Leistungselektronik mit einer Trger- oder ein

35、geprgten Frequenz eingesetzt werden 3.2 Teilentladung TE (en: partial discharge) elektrische Entladung, welche nur teilweise die Isolierung zwischen den Leitern berbrckt IEC 60270:2000; 3.1, modifiziert 3.3 Teilentladungsimpuls (en: partial discharge pulse) Stromimpuls in einem Prfobjekt, welcher vo

36、n einer Teilentladung innerhalb des Prfobjektes stammt ANMERKUNG 1 Der Impuls wird mit Hilfe einer geeigneten Messschaltung gemessen, welche zum Prfkreis zum Zwecke der Prfung hinzugefgt wird. DIN IEC/TS 61934 (DIN SPEC 41934):2012-09 7 ANMERKUNG 2 Ein Messgert nach den Bestimmungen dieser Technisch

37、en Spezifikation generiert an seinem Ausgang ein zu dem TE-Impuls am Eingang im Verhltnis stehendes Strom- oder Spannungssignal. IEC 60270:2000, 3.2, modifiziert 3.4 wiederkehrende Teilentladungseinsetzspannung RPDIV (en: repetitive partial discharge inception voltage) niedrigste Spitze-Spitze-Impul

38、sspannung, bei der mehr als fnf TE-Impulse bei zehn Spannungsimpulsen gleicher Polaritt auftreten ANMERKUNG Dies ist ein Mittelwert bezglich der festgelegten Prfzeit und Prfanordnung, bei dem die angelegte Spannung kontinuierlich ansteigt von einem Wert, bei dem keine Teilentladungen erkannt wurden.

39、 3.5 wiederkehrende Teilentladungsaussetzspannung RPDEV (en: repetitive partial discharge extinction voltage) hchste Spitze-Spitze-Impulsspannung, bei der weniger als fnf TE-Impulse bei zehn Spannungsimpulsen gleicher Polaritt auftreten AMERKUNG Dies ist ein Mittelwert bezglich der festgelegten Prfz

40、eit und Prfanordnung, bei dem die angelegte Spannung kontinuierlich sinkt von einem Wert, bei dem Teilentladungen erkannt wurden. 3.6 Polaritt des Spannungsimpulses (en: impulse voltage polarity) Polaritt des angelegten Spannungsimpulses in Relation zum Erdpotenzial IEC 62068-1:2003, 3.10 3.7 unipol

41、arer Impuls (en: unipolar impulse) wiederkehrender Spannungsimpuls, dessen Polaritt entweder positiv oder negativ ist IEC 62068-1:2003, 3.8, modifiziert ANMERKUNG Die Hhe der Schwingung mit entgegengesetzter Polaritt sollte kleiner 20 % sein. 3.8 bipolarer Impuls (en: bipolar impulse) wiederkehrende

42、r Spannungsimpuls, dessen Polaritt sich ndert IEC 62068-1:2003, 3.9, modifiziert 3.9 Impulsspannungswiederholrate (en: impulse voltage repetition rate) Kehrwert des zeitlichen Mittelwerts zwischen aufeinander folgenden unipolaren oder bipolaren Impulsen IEC 62068-1:2003, 3.11, modifiziert 3.10 Impul

43、sanstiegszeit (en: impulse rise time) Zeit des Spannungsimpulses zwischen 0 % und 100 % ANMERKUNG Falls nicht anders angegeben, ist es das 1,25-fache des Zeitabstandes zwischen 10 % und 90 % der Spannung. IEC 62068-1:2003, 3.12, modifiziert DIN IEC/TS 61934 (DIN SPEC 41934):2012-09 8 3.11 Impulsabfa

44、llzeit (en: impulse decay time) Zeitabstand zwischen zwei Zeitpunkten, innerhalb derer der Impuls von einem oberen Grenzwert auf einen unteren Grenzwert abfllt ANMERKUNG Falls nicht anders festgelegt, betragen der obere Grenzwert 90 % und der untere Grenzwert 10 % der Impulsamplitude. 3.12 Impulsbre

45、ite (en: impulse width) Zeitintervall zwischen dem ersten und dem letzten Zeitpunkt, bei denen der momentane Wert des Impulses einen festgelegten anteiligen Wert der Impulsamplitude oder eines festgelegten Schwellwertes erreicht 3.13 Impulszyklus (en: impulse duty cycle) Verhltnis zwischen Impulsbre

46、ite und Gesamtzeit fr einen vorgegebenen Zeitabschnitt 3.14 hchste Teilentladungsgre (en: peak partial discharge magnitude) hchster Wert irgendeiner im Bezug zu TE-Impulsen stehenden Gre, welche in einem Prfobjekt bei einer festgelegten Spannung nach einer festgelegten Konditionierung und Prfung erk

47、annt wird IEC 60270:2000, 3.4, modifiziert ANMERKUNG Bei Impulsspannungsprfungen ist der hchste Wert eines TE-Impulses der grte wiederkehrende TE-Wert. 4 Messung von Teilentladungsimpulsen bei sich wiederholenden Spannungs-impulsen mit kurzer Anstiegszeit und Vergleich mit Netzfrequenz 4.1 Messfrequ

48、enz IEC 60270 beschreibt die Methoden zur Messung elektrischer Impulse aufgrund von TE in Prfobjekten, welche mit Gleichspannung und Wechselspannung bis 400 Hz erregt werden. Die Methoden, die zum Messen von TE-Impulsen bei Belastung des Prfobjekts mit Spannungsimpulsen Anwendung finden, mssen angep

49、asst werden im Hinblick auf die in IEC 60270 beschriebenen Methoden fr schmalbandige und breitbandige Frequenzbereiche. Fr die Messung von TE bei Belastung mit sich wiederholenden Spannungsimpulsen mit kurzer Anstiegszeit muss der durch den Anregeimpuls verursachte induzierte Strom unterdrckt werden. Eine Technik ist die Messung des Stromes oder der elektromagnetischen