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 C114914953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 27 頁 )電氣絕緣系統之評估與鑑定指引 Guide for the evaluation and identification of electrical insulation systems 1. 通則 1.1 適用範圍 本標準為發展指定的設備評估與鑑定其絕緣系統規格之指引。指引之目的不在於建立電氣設備使用壽命的明文化標準，而在於建立適合於設備的絕緣系統之
2、標準架構。 備考：本標準僅與絕緣系統有關，但絕緣並非影響設備使用壽命的唯一因子。 1.2 目標 本標準的目標為： 定義所使用的專用術語； 推介絕緣系統符合指定使用要求的絕緣系統碼編碼程序； 推介減少功能試驗次數的較佳絕緣系統碼； 說明絕緣系統功能評估的一般性原則； 推介絕緣系統功能試驗程序的典型內容。 1.3 用語釋義 為達成本標準之目的，下列用語釋義適用。 一般用語釋義： 1.3.1 絕緣系統 (insulation system)：為一種絕緣材料或為 絕緣材料之組合體，與附屬之帶電部相關，適用於特定型式、特定尺寸或為電氣設備之一部分。 備考： 1 種電氣設備中可能包含數種不同的絕緣系統。
3、1.3.2 預期性能 (intended performance)：對絕緣系統所指定之絕緣系統碼於使用條件下所代表之絕緣系統的壽命。預期性能不作為商業上的保證。 1.3.3 估計性能 (estimated performance)：依據使用經驗及 /或功能試驗的結果所建立之適當評估程序，來針對絕緣系統之使用情況估計其壽命。 備考： 預期性能及估計性能應以相 同的單位表示 (例如：時間、操作次數等 )。 關於絕緣系統碼的用語釋義： 1.3.4 絕緣系統碼 (insulation system code)：規範指定型式之電氣設備其絕緣系統使用上的要求，以說明、證明其符合性之縮寫字母或符號的序列。
4、1.3.5 較佳絕緣系統碼 (preferred insulation system code)：為減少指定試驗程序的步驟，由所有可能的設備型式中選定數字最小之絕緣系統碼。 關於使用、應力及老化的用語釋義： 2 CNS 14953, C 1149 1.3.6 使用狀況 (service conditions)：以影響因子及電氣設備在實際操作中或待機中但未實際操作來表示的狀況。 1.3.7 使用要求 (service requirements)：以影響因子、預期性能及電氣設備在工作上所須符合的使用狀況因子來表示的要求。 1.3.8 耐用性 (serviceability)：不論何時皆能發揮預期功
5、能的能力。 1.3.9 操作模式 (mode of operation)：與操作頻度、工作以及與不同種類外部障礙發生速度相關的特性。 1.3.10 影響因子 (factor of influence)：設備使用期間加諸於絕緣上的應力或環境影響作用。 1.3.11 老化 (ageing)：改變絕緣系統耐用性的不可逆劣化現象，此項轉變的特徵為故障率隨時間而增加。 1.3.12 老化因子 (ageing factor)：對老化產生影響的因子。 關於試驗的用語釋義： 1.3.13 功能試驗 (functional test)：為取得有關耐用性之資訊 ，而對設備或其部件的絕緣系統，或對曝露於模擬使用狀況
6、之老化因子下的試驗模型所進行的試驗因子。 1.3.14 試驗模型 (test mode)：欲以代表設備或其部件進行功能試驗的模型。 1.3.15 強制老化 (forced ageing)：加重老化因子的位準及 /或頻度而形成超過正常使用狀況的加速老化。 1.3.16 加速試驗 (accelerated test)：為減少比預期性能為低的試驗時間，而進行的強制老化之功能試驗。 1.3.17 診斷因子 (diagnostic factor)：為求不顯著增加老化的 狀態而施加於絕緣之試驗樣品的應力。 1.3.18 終止點準則 (end-point criterion)：為指示試驗樣品的耐用性消失所選
7、定，或以比較絕緣系統為目的所隨意選擇的特性值。 1.3.19 驗證試驗 (proof test)：為試驗樣品 診斷因子之固定基準，以確定是否已達到終止點準則。 1.4 編訂絕緣系統碼 利用絕緣系統碼來表示絕緣系統的能力，以辨識其於各種狀態下的功能，並將其預期性能記錄於絕緣系統碼中。 基本的原則為，以每 1 種絕緣系統的使用經驗評估，或由所建立的功能試驗來檢驗絕緣系統是否符合其絕緣系統碼上所指定的使用要求。 特殊型式的電氣設備其絕緣系統應提示絕緣系統碼編碼程序，以作為發展絕緣系統碼的依據。絕緣系統碼為電氣設備使用者與製造者間溝通的方法。 絕緣系統碼由 1 組數字組成，每個數字代表鑑定 1 種絕緣
8、系統使用要求的項目(參考第 2.1 節 )。 發展個別的絕緣系統碼需要定義出對應的絕緣材料之使用要求及其等級、範圍或差異性等規格。絕緣系統碼須符合準則之規格。 3 CNS 14953, C 1149 定義及規格由特定設備規範訂定。 特定型式設備上的絕緣系統用於發展絕 緣系統碼編碼的程序具有廣泛的複雜程度差異，為符合特定設備規範以少數數字凸顯絕緣特徵並盡量精簡絕緣系統碼數字的要求，以此方式發展的程序為不同設備進行絕緣系統碼的編碼可能具有不同的複雜性。 絕緣作用的時間因子，亦即有關合理絕緣壽命的問題、切換的次數或其他的壽命準則，為相當重要的因子並表現於先前公告之標準，例如：規定於設備的承載規範或規
9、定於 CNS 14957(IEC 60085)電氣絕緣之耐熱性評估與分級中推介使用時與熱穩定性有關之 裝置及電機機械其絕緣材料的分級 (以使用時可接受的壽命來表述 )。 在本標準中，時間因子在性能 (performance)概念中有完整的描述。作為 1 項使用要求，預期性能是 所有的絕緣系統碼的組成要素，試驗結果 (或使用情況 )必須如同預期性能得以 1 個相同性質的量來表示，稱之為估計性能。 代表預期性能的數字僅用以表示典型的絕緣作用，而與商業上關於使用壽命的保證無關。 備考：藉可靠性的聲明來補充以時間為主的符合性準則目前已成趨勢，由於適當方法的進步與普及，未來可能會考慮將可靠性引進絕緣系統
10、碼中。 對於特定設備每組由代碼所組成之絕緣系統碼，數字位數可能很多。在較佳的絕緣系統碼序列中增加幾個少數的適當代碼，使絕緣系統碼與主要的試驗程序產生關聯 (參考第 2.8 節及第 3.5.1 節 )，並不會讓試驗程序的數字超出可行的絕緣系統碼的編碼範圍之外。 1 種符合指定絕緣系統碼的絕緣系統亦可能符合其他任一種已知且較不嚴謹的絕緣系統碼。 1.5 功能評估 1.5.1 通則 本指引所依循之絕緣系統以使 用要求編碼的原則，應以對使用經驗的評估或以對全尺度的設備或其零件或模型之功能試驗來加以證明。 當可採用使用經驗時，若在使 用狀況下操作容許有所變動，則以使用經驗為評估絕緣系統的基礎。 可對全尺
11、度的設備進行功能試驗，以模擬使用中所存 在的老化因子的作用。在可能的情況下，老化因 子將會產生類似於使用中所能產生的作用。增強 1 個或幾個具有影響性的因子，可在更短的時間內比較出所獲得的結果 (參考第 3.3.1 節 )。 若以模型取代全尺度的設備，可以相同的方式進行試驗。 任何依據上述規定所發展的試 驗程序，在相關設備特定規範導入國家標準前，應查驗統計上可接受的再現性。 1.5.2 功能試驗 在長時間的應用方面，以功能 試驗對新絕緣系統進行評估時，須與接受對 4 CNS 14953, C 1149 應試驗條件的保證使用能力之絕緣系統相比較。 在短時間的應用方面，實際設 備的絕緣可不與已知的
12、絕緣系統比較而直接進行評估。 評估全新狀態下的絕緣系統 (或在已知的狀態下可能為全新的絕緣系統 )的絕緣能力相當必要，即使在無法以普遍可行的方法進行之情況下亦然。 因此，評估作業須以實驗性且 嚴謹的方法進行探討，並在適當的設備特定規範建立適當的規則之前尚無法明文化。 使用較佳絕緣系統碼可降低試 驗成本，對系統或試驗要求略加調整亦可使試驗簡化。 1.6 得出估計性能 絕緣系統在試驗狀態下的作用，應利用估計性能值加以表現。將試驗結果轉換為估計性能的規則應規定於試驗規格中，以利指定絕緣系統碼。 由已知的使用經驗中得到估計性能的程序應加以規定。 2. 絕緣系統碼的編碼程序 2.1 絕緣系統碼：一般說明
13、 絕緣系統碼由一數字序列 (或 x)所組成，由鑑定文件總號 (後方冠上 IS)前導，後方代碼則定義於前導總號所對應之鑑定文件中。 序列中每 1 代碼的位置均明確定義出代碼的種類、代表特定位準的數值、範圍或代碼之轉化。 絕緣系統碼的組成順序如下： T E A M - P D 每個字母的意義如下： T(第 1 位數 )：溫度影響因子 E(第 2 位數 )：電氣影響因子 A(第 3 位數 )：環境影響因子 M(第 4 位數 )：機械影響因子 P(第 5 位數 )：預期性能 D(第 6 位數 )：工作模式 其中 TEAM 這 1 組綜合了具有影響性的因子，而 PD 這 1 組則表示預期的性能及工作模式
14、，為與因子代碼有所區別，因此以連字號 “-”加以區隔。 在絕緣系統碼中 2 組代碼的右端末尾未使用到之代碼應予以刪除。 TEAM 這 1組代碼可連續刪減至只剩下第 1 位數的 T，而代碼左端未使用到的第 1 位數代碼則必須以“ 0”表示， PD 這 1 組代碼則可刪減至只剩下 P。 最短的代碼可能為 T-P。若只有 1 個代碼，例如： E、 A、 P 及 D，則其絕緣系統碼的形式為： 0EA-PD。更完整的範例如附錄 C 所述。 相關的設備 特定規範 可自行決定哪些密切相關的影響因子應包含於其 絕緣系統碼中。 對於特殊代碼的發展，依使用的簡單性至複雜性進行定期修訂時，可有廣泛的 5 CNS 1
15、4953, C 1149 增修範圍，若有需要，可將現有的耐熱性分類轉換為新編碼程序的格式。 2.2 附加於絕緣系統碼之組成代碼的說明 必要時，須在絕緣系統碼的 TEAM 因子組的第 4 位數之後加入額外的影響因子，例如：加入輻射 (R)的影響因子，使絕緣系統碼成為 TEAMR-PD。 同樣的方式，諸如故障安全裝置 (fail-safe)因子的條件亦可加入於 PD 之後，例如：加入可燃性 (flammability)(F)代碼使絕緣系統碼成為 TEAM-PDF。 當其中 1 個組成代碼包含了 2 個以上不同的影響因子時，例如有關 M 項的壓力、撓曲、衝擊及振動等，這些因子可用括弧框住並代替原來
16、M 的位置。 1 種具有 2 項機械因子的代碼，其絕緣系統碼的形式將變為 TEA(M1M2)-PD(見附錄B 註 1)。 2.3 絕緣系統碼之結構 鑑定文件代碼可明確的參照到第 2.1 節所提到的鑑定文件，此文件以相關之機構公告為準。 絕緣系統碼的開頭所賦予的鑑定文件總號，係用以規範特殊設備的絕緣系統碼中各代碼的定義。若此文件包含有各種型式或零件的專章，並且具有專屬的代碼，則應在鑑定文件總號之後附加冒號並註明該專章的編號。鑑定文件總號可表示如下： IEC 60678-1(1975)(Definitions of CAMAC terms used in IEC publications)或 IE
17、C 60034-1: 4a(Rotating electrical machines - Part 1: Rating and performance) 2.4 替代格式 (表列格式 ) 若要以清楚標示各組成代碼意義的方式來表示絕緣系統碼，則建議採用下列格式： 鑑定文件總號 T E A M P D IEC 60678(或 CNS) IS (各個代碼的數字 ) 此種替代格式相當適用於諸如商業文書證明等用途。 2.5 各代碼數字的規範 通常用於絕緣系統碼中各個位數的數值為 1 至 9，以表示各個組成代碼的相關位準、範圍或不同的影響因子。若必須清楚顯示其中某個代碼的位數而又沒有實質的數值時，則該位數
18、可以 x 符號表示。各個代碼位數的數值若為 0，則表示該代碼因子為未出現或並不重要。若任 1 個代碼的數值超過 9，則各個代碼的數值之間應以分號加以區隔 (例如：鑑定文件總號 IS 4;12;3;3-4;1)。 在許多情況下，採用幾位數或單一位數來表示實為相同。若某個代碼的數值未經鑑定文件定義時，則應避免擅自採用，應以 NA(不適用 )明確表示。 若某個組成代碼其代表之位準為依序漸增者，則該代碼的數值亦應以依序漸增表示。 各個位數的數值亦可用其他 方式表現，可以簡要的實質性描述 (例如：正常、壽命可為該設備接受等 )來取代數值，或將不同的影響因子 (如撓曲、拉力、振動等 )的實質規格以半數值化
19、 (例如：全負載起動每週為 5 至 20 次 )、數值化 (例 6 CNS 14953, C 1149 如： 130 T155 )及附帶實質性描述的數值化 (例如：通過 CNS(IEC)xyz 試驗 )等方式來表示。 影響因子的位準可採 外在條件的定義 (例如：氣壓、輻射等 )，或可由操作狀態及合併設計 (例如：機械應力、最大絕緣溫度等 )予以測定，方程式可採用限定性的說明方式，例如：依額定負載設計。 2.6 複式表列格式 對由某些代碼所組成的絕緣系統碼係以 較大的數字來表示更嚴格的要求 (例如：溫度 )，在其他組成代碼上 (例如：環境因子 )並不常見。在必要的功能試驗後，特定設備上的絕緣系統
20、可能會有 2 個或數個數值來表現該影響因子，例如，若該系統的固定項為： T=5、 E=5、 P=1，但 A 項卻有 2 種情況： A=4(於工業汙染的大氣環境下 )及 A=6(熱帶環境 )，而該假定的絕緣系統其鑑定文件代碼為 IS 60554-1 及 IS 60556-1。 在此情況下，可依第 2.4 節所述之替代格式以複式表列格式來表示。例如，依上述的情況，表示如下： 鑑定文件總號 T E A P ()IS 5 5 4 1 ()IS 5 5 6 1 2.7 絕緣系統碼構成 2.7.1 溫度影響因子 (T) 此影響因子 通常用來表現絕緣溫度 (平均值或最大值 )。相關設備特定規範可依判斷自行選
21、用何種溫度。然而，若無其他強制性技術原因，建議以 25的區間指定 溫度因子 ，以 130為 1 種溫度值時，則此值以數字 4 表示。 2.7.2 電氣影響因子 (E) 通常 E 指定為電壓及 /或應力及 /或過電壓 (暫態 )。若指明 E 為電氣應力，則相關設備特定規範將認可電氣應力通常係為 1 個設計參數。指定為電壓及過電壓，則必須加入額外的組成代碼 (參考第 2.2 節 )。 2.7.3 環境影響因子 (A) 無論何時，一般都會引用 CNS(IEC 及 ISO)公告標準中所 指定的標準環境。大部分的情況下，只有少數的環境狀態會在特定設備 的絕緣系統碼中表示。然而，由於環境狀態的種 類繁多，
22、因此不建議將這些環境狀態以共同方式統一用於所有各種設備的 絕緣系統碼中。此時可能必須加入額外的組成代碼 (參考第 2.2 節 )。 2.7.4 機械影響因子 (M) 在許多情況下，作用於使用中 的絕緣物之機械應力與其對絕緣壽命之影響性，很難以定量方式指定，通 常定性的描述已足夠，惟於其他情況下，須建立定量的規格。 在某些情況下，以造成機械應力的原因 (例如：在額定使用中或短路狀態下 7 CNS 14953, C 1149 每個槽的電流 )來定義機械應力較佳。在特定的情況下， M 因子可能必須加入額外的組成代碼 (參考第 2.2 節 )。 2.7.5 預期性能 (P) 絕緣系統在指定操作狀態下的
23、 表現以其估計性能來表示，估計性能則以功能試驗或可獲得的使用經驗加以決定。 P 值與依據指定程序所估計的性能有關。 2.7.6 工作操作模式 (D) 此特性可能與操作頻度、工作 型式類別以及不同種類的外部故障之發生率有關。 2.8 較佳絕緣系統碼 由於絕緣系統碼表現出關於特定設備的絕緣使用要求，因此出現在絕緣系統碼的數字通常會相當的可觀。若對應於該數字的試驗都要執行，則在大部分的情況下，必要的試驗次數將難以執行。 整組絕緣系統碼中的某些少數組成代碼因此可能選擇較佳絕 緣系統碼的方式。較佳絕緣系統碼通常以 1 組選定的典型使用要求來表示，但有時候亦用來表示極端的使用要求。 每組較佳絕緣系統碼通常
24、會包含一些非較佳的部分。當較佳絕緣系統碼建立完成後，所有包含於每個較佳絕緣系統碼中的一般代碼應予明列。相關設備特定規範應決定較佳絕緣系統碼中應包含哪些組成代碼，並定義其試驗程序。 各種要求對應於較佳絕緣系統碼的單項試驗，應儘量以數個代碼表示。亦即當1 個特定設備的絕緣使用要求以 1 個代碼表示時，顯示絕緣系統將選用符合下一組較高的較佳絕緣系統碼。 例如：假定絕緣系統必須能承受下列 A 項具有各個相關數值的環境狀態： 濕氣 .1 二氧化硫 .3 沙塵 .5 濕氣 +二氧化硫 .7 若假設 T、 E 及 P 的代碼數值為固定數值 3、 1 及 1，則會出現 4 種可能的絕緣系統碼，即： (鑑定文件
25、總號 )IS 311-1 (鑑定文件總號 )IS 313-1 (鑑定文件總號 )IS 315-1 (鑑定文件總號 )IS 317-1 而相關的設備特定規範可選擇最後 1 組作為較佳絕緣系統碼 (亦即 鑑定文件總號 IS 317-1 的那一組 )。 依設備特定規範之規定所認可絕緣系統碼為 317-1 的絕緣系統，絕緣系統碼311-1 及絕緣系統碼 313-5 亦適用，但不適用 315-1，因為沙塵不在絕緣系統碼為 317-1 的影響因子之內。 8 CNS 14953, C 1149 2.9 依據使用經驗進行絕緣系統碼的編碼 參考第 3.7 節之說明。 2.10 絕緣系統在設備標準中的表示方式 對
26、 2 種設備所規定的虛擬碼範例見附錄 C。 3. 功能評估程序 3.1 通則 絕緣系統的功能評估程序應能在合理的成本內提供可接受的信任水準。 應注意試驗規格不能限制設備的設計者 依據其經驗與學識在選擇最佳折衷方案時的自由度。 具有典型使用壽命的設備，其絕緣系統若相當程度超出合理的試驗時間，通常會要求其依據以外推法為基礎的評估程序，在設備本身或零件、模型上進行加速試驗。在現有的技術狀態下，此種試驗係建立在類似之設備中已經證實為可行之已知 (基準 )的絕緣系統基礎上。參考系統應經可預見或略有不同的絕緣系統碼認可，通常需要超過 1 個試驗位準，視評估情形而定 (參考第 3.5.1 節及第3.5.2
27、節 )。 對使用壽命較短的設備，可在設備或模型上進行試驗，而不加速或外推其試驗結果，在不影響其耐用性的情況下，試驗時間可縮短或忽略停止週期。 在此情況下， 1 個與使用狀態一致的試驗位準已足夠。 3.2 功能試驗：試驗樣品 即使可行，對設備本身應視實際情況再 確定其絕緣系統估計性能的情況下使用。由於尺寸及方便性的緣故，絕緣系統必要時可毋須對全尺度的設備進行評估。若使用模型，則該模型應具體模擬該設備的組成元件，並須注意施以類似於該設備在使用中所可能承受的老化程序。 在許多情況下絕緣系統的表現於設計時 顯然取決於設備中組成元件的設計時(例如：氣冷式發電 機的定子狹槽中冷卻導管的設計 )，所有設計上
28、的相關特性細節都應表現在模型上。 在特定絕緣系統方面，較佳的情況為僅指定 1 個試驗模型，且最好在所有的影響因子都同時施於同 1 個模型的情況下。若不可能達到此種情況或評估後認為不切實際，則可指定數個 (2 個或 3 個 )簡易模型進行補充試驗，以補充甚至替代在主要試驗中所使用之更複雜的模型 (參考第 3.3.1 節 )。 視需要可對模型進行篩選試驗，以確定試驗中所使用的模型一致性。 若將使用的模型尺寸縮小，則應考慮到下列狀況： 如同設備在生產時一樣，試 驗樣品須採用相同的製造程序 (例如：樹脂的聚合程序必須相同 )。 若施以熱應力，而彼此有關聯時，應使 模型與設備具有相同的溫度曲線，以取得相
29、同的微分展開式。在此情況下 ，必須同時對全尺度的試驗樣品進行試驗。 若與電氣應力有關，則模型應設計為具有與實際設備相同規模的電場。 9 CNS 14953, C 1149 若與絕緣體內的氣體擴散有關，則絕緣 體內模型的活動面積及容量應予確定，使固定的擴散時間跟全尺度的設備大致相同。 若施以機械應力，應避免非預期的機械共振現象。 特定功能試驗中所使用的試驗樣品數量，取決於試驗程序的特性 (參考第 3.4.1節、第 3.5.1 節及第 3.5.2 節 )。 3.3 功能試驗：老化程序 3.3.1 通則 功能試驗的特徵為所有相關影 響因子均施予試驗樣品上，於使用中同時作用的應力亦應同時施加在試驗樣品
30、上。 由於尚無法取得國際間一致性 的技術，來解釋牽涉到數種老化應力同時加速的功能試驗規則，因此，咸 認不存在很嚴謹的通用規則。再者，在許多情況下，同時施加應力會使功 能試驗造成無法接受的複雜化，並大幅增加成本。 因此，可能必須採取簡化的程 序，即使已知同時作用的應力可能造成會改變老化歷程 (aging machanisms)間的交互作用。僅以單一應力進行試驗時，由於沒有交互作用介入，使得 試驗結果彼此重疊，故得以顯出同時施加應力的結果。 在電氣設備上，若非某 1 項影響因子支配老化過程 (aging process)，就表示有不只 1 項重要的老化因子存在。下列將說明二者間的替代關係： (1)
31、 1 個支配性的老化因子： 在老化過程中施加支配性的影響因子，其他因子在老化進行中可為正常位準，及 /或作為診斷因子來測定終止點。 (2) 2 個以上重要的老化因子： 在此情況下，採取 3 種可行的評估方式： (a) 同時施加所有的老化因子。此種情況可能會發生交互作用，可使用診斷因子來測定終止點，雖然此方法通常適用於連續試驗失敗的情況，目前雖然對許多種類的電氣設備來說並不切實際，但此為較佳之方法。 (b) 以循環方式依序施加每 1 種老化因子。此種情況並不會產生交互作用，但可能與前次的狀況產生反應，可使用診斷因子來測定終止點。 (c) 如同僅有 1 個重要老化因子的情況，將每個老化因子個別處理
32、。此種情況下不可能發生交互作用。 老化因子及診斷因子二者間之差 異，可用來評估使用壽命終止 (參考第3.4 節 )。 3.3.2 加速之功能試驗 以強制老化來加速試驗的進行。在某些情況下，當已知老化過程的模式時，轉換規則可由推估的方式得出加速因子。 (例如：由於 1 次化學反應所產生老化之現象，對壽命的時間對 數值與絕對溫度倒數成正比，或因交流部分 10 CNS 14953, C 1149 放電產生老化次數與壽命的時間成反比 )。 以現有的技術情況而言，通常 可同時增強或加速數種老化因子中的單一老化因子使試驗得以加速。 在使用壽命較長的應用中，較 高的加速幅度可獲得相對較短的試驗時間，但加速越
33、快，則試驗與實際之間的相互關係越不能確定。 3.3.3 無變化之老化歷程的驗證 加速老化試驗的原則係將應力 保持在最小的增幅，如此可降低造成老化歷程轉變的風險。 最有用的控制係由在數個應力 位準上進行試驗、觀察壽命或以應力為函數的特性曲線可能的曲率變化來 構成。例如：若熱老化歷程因為溫度的增加而改變時，可由判別失效時間 的對數值與絕對溫度倒數的關係曲線之非線性關係來認定。 若失效位置因為應力漸增的規 模及頻率而有所改變，則老化歷程的改變可由目視檢查發現。 由顯微分析法、氣相層析法、熱重量法或者熱分析法 (微差熱分析法、微差掃瞄熱量測定法等 )所進行的反應生成物其量或質之化學分析，亦可以認定老化
34、歷程的改變。 3.3.4 影響應用及強化的主要因子 3.3.4.1 通則 以不同型式設備中所可能出現之應力為基礎的重要影響因子表參考附錄 B。 對試驗樣品進行老化試驗所施加的老化因子，可以不同的老化因子進行。 附加於其中作為老化因子的濕度、機械應力及 /或驗證電壓亦可作為診斷因子。 3.3.4.2 溫度 以老化來加熱提供最一致的控制，並記錄曝露溫度，但可能不容許溫度梯度存在。在重要的老化因子所在之處，應提供內部加熱。 若較低的環境溫度代表大部分的老化程度 (有時為電氣或機械老化 )，則應曝露於較低之溫度下。 在定義週期內維持穩定狀態或於使用要求範圍內循環之條件下規定溫度位準。 3.3.4.3
35、電氣應力 下列情況間應加以區別： 使用電壓； 發生於使用中不同類別的過電壓 (暫態 )。 電氣老化與諸如部分放電、起痕以及電離傳送等現象連結的關係特別重要，升高電壓振幅通常會增加部分放電的強度並呈現極度非線性之趨勢。在許多情況下，可升高施加電壓的頻率，以線性的方式加速部 11 CNS 14953, C 1149 分放電到一定的限度。在施以升高頻率後的較高電壓時，必須注意避免由於電能損耗升高而造成目標物發熱過度。 以假設老化歷程不會改變為前提，在保持使用湧浪電壓 (service surge voltage)的位準及波形下，增加單位時間內的施加次數，可以加速對過電壓 (暫態 )之模擬試驗。 3.
36、3.4.4 濕化 以化學及物理觀點而言，濕氣認定為改變電氣絕緣特性的主要原因之一。其中水解穩定性相當重要，可適當結合溫度與濕度的條件以達成加速之目的。 3.3.4.5 特殊環境 在個別的情況下，由於老化速度及化學濃度、濕度及其他環境因子之間相關的量化關係未知，因此應留意加速狀況。在特殊大氣條件下操作設備時或浸泡於液體中時，試驗應模擬實際的使用狀況進行試驗。 3.3.4.6 機械應力 當壓力、振動、衝擊或熱循環為與老化有關的因子時，功能試驗應包含曝露在這些情況下的試驗。 雖然評估絕緣系統時，有關老化歷程及其由於應力振幅及頻率所產生的改變方面，可供參考的資料有限，惟考量替代機械應力時，得以提高振幅
37、及頻率來進行加速。 應避免非預期的機械共振。 3.3.4.7 交互熱機械應力 此應力大致由於金屬及絕緣體熱膨脹係數不同所造成，且因系統中的溫差 (例如：整個絕緣壁溫度梯度 )而產生。 可以提高試驗設備中的加熱及冷卻能力來加大溫差，但不超過正常的最大或最小溫差，以利進行加速試驗。 亦可採用提高施加應力之頻率的方式。 3.4 功能試驗：評估試驗樣品之狀態及終止點之準則 3.4.1 通則 試驗樣品的狀態係由測量 1 種或多種相關使用特性的改變或由施以診斷因子來加以評估。而終 止點可由絕對觀點 (特性值或診斷應力的位準 )或相對觀點 (以起始值的百分比表示特性值的改變 )加以定義。 下列的情況應予以區
38、分： A.老化程序。 A.1 連續性。 A.2 週期性。 B.試驗樣品狀態的評估。 B.1 對特性進行非破壞性量測。 B.1.1 連續監測。 12 CNS 14953, C 1149 B.1.2 定期量測。 B.2 定期施加指定的試驗應力 (驗證試驗 )。 B.3 對特性進行破壞性量測。 B.4 在老化應力下的失效。 B.1 的方法可與 A.1 或 A.2 的程序結合。若量測時有持續記錄，或經常性掃描結果 (參考第 B.1.1 節 )，則可直接取得失效時間，而採用定期測量時 (參考第 B.1.2 節 )，則可由特性與時間對應關係的圖形推得。 在上述二種情況下，每個試驗 樣品所測得的失效時間應為
39、連續變數，而特性變化的速度則於量測中顯示。 第 B.2 節的方法經常用於與第 A.2 節有關的程序。驗證試驗可確定試驗樣品的試驗特性是否仍 在驗證應力的限度 (終止點的準則 )之內。若進行驗證試驗，例如在每次老化循環終 止時，則以該循環的中點定義為失效時間，因此為非連續變數。由於試驗 無法顯出該特性對時間的差異程度，故此方法不若第 B.1 節所述之方法具有參考性。 第 B.3 節所述的方法可在第 A.1 節或第 A.2 節的程序中使用。在每次量測時，應檢查以決定的試驗樣品 的數量後並予捨棄。由於不同的量測時間下之特性值係自不同的試驗樣品 測得，故此方法對試驗樣品之間的差異程度比前述的方法更為敏
40、感。此方 法不可能取得個別試驗樣品的失效時間，但其結果會顯示相對於時間的特 性的共同趨勢，以及在每個老化應力下的平均失效時間。在此試驗中，不 僅應特別注意特性的平均變化，同時亦應注意變化的離勢。 第 B.4 節的方法通常使用第 A.1 節之程序，並可產生實際的失效時間。 3.4.2 終止點之準則 在大部分的情況下，電壓驗證 試驗可適當證明絕緣系統由於老化而對絕緣品質產生顯著的改變。通常， 應定時施以明確的電壓，且必須指定及選擇試驗電壓的種類及等級，使其產生較小的老化效應。 當乾式繞組上有水分或存在內 部的水分會使過電壓藉絕緣體結構的缺陷、物理上的損壞或老化所造成的裂縫及孔隙放電。 在建立電壓驗
41、證試驗位準時，應由合格人員進行相關作業。 在耐電壓試驗方面，試驗樣品失效之情況通常以終止點表示。 在機械特性試驗方面，只有在 完全可測出的情況下才可接受以機械特性失效作為終止點的準則，否則必須定期進行適當的驗證試驗。 備考： 應注意某 些實際上已完全喪失機械性能的絕緣系統，在較高的機械應力下 (例如短路 )或者曝露於較高的濕度下，仍可承受極高的電氣應力，但在和使用位準一致或更低的電壓下卻會受到破壞。 3.5 功能試驗程序 3.5.1 一般條件 通常加速進行比較試驗之目的 為：在某個可接受信任水準下預測性能，此 13 CNS 14953, C 1149 性能取決於試驗狀態的代表性、數量、再現性
42、(包括試驗樣品的整備及處理 )及測定終止點的精確度。所研 究的絕緣系統越接近參考系統，越能預先測知其可能的表現，其評估也具 有越高的信任水準。所以，若不同的評估情況會產生相同的信任水準，則 試驗可以遵循較簡化的程序。在特定絕緣系統的試驗成本在不同情況下可 保持一致時，下列所述的幾種典型情況，依據信任水準遞減的順序而定。 同時，若以相同的信任水準為標的，對應於試驗程序複雜度提升，將老化情況相關數據加以整理列表。 (a) 例如製程轉由到新工廠進行的情況，確認先前經過評估之絕緣系統與經使用驗證的絕緣系統完全一致。 (b) 在已知並經使用驗證的絕緣系統在部分經過改良 (材料、技術 )後進行評估。 (c
43、) 在先期評估後，對已具有 (較佳 )絕緣系統碼的絕緣系統，以略為嚴格及/或完全不同編碼的條件進行評估 (在此情況下，對新的結果與先期試驗驗結果應考慮合併，並參考第 3.5.2 節最後 1 段的說明 )。 (d) 對 1 個與參考系統基本上極相似的新絕緣系統進行評估。 (e) 對 1 個與參考系統本質上完全不同的全新絕緣系統進行評估。 在試驗方法在經由相關設備特定規範確定之前，應以評估使用中的絕緣系統來證實其有效性。 3.5.2 指定試驗程序 評估 1 個新的絕緣系統 (例如上述第 3.5.1 節中 (d)或 (e)的情況 )的完整試驗程序應予以指定。 如較佳絕緣系統碼所表示的程序應與其典型的
44、應用 (就影響因子、性能、以及使用上 )有關。 修正上述完整試驗位準的規則 亦應予以指定，使新絕緣系統符合非較佳絕緣系統碼的條件，而不會與較佳絕緣系統碼條件差異過大。 用於評估與已知系統相似程度的絕緣系統 (如上述第 3.5.1 節中 (a)至 (c)的情況 )的簡化程序亦應予以指定。此程序可由完整試驗程序中得出，例如：減少老化試驗的次數。此種部分 或補充的試驗規則應包含其可適用的相關狀況之指示。 在指定的程序方面，原則上， 可以先前參考絕緣系統所取得的結果與評估新絕緣系統所得的結果相互比 較。然而，由於試驗樣品在整備、曝露及處理上有再現性之限制，因此通 常會考慮實驗不確定度，故同時對二種絕緣
45、系統進行評估為較佳的作法。 3.5.3 列舉每項試驗所考慮的項目 相關特定設備規範應確定下列 每一項與指定試驗相關之項目，業依該試驗之規定進行縝密的處理： 是否可使用模型。 如何建構模型。 試驗樣品之數量。 14 CNS 14953, C 1149 試驗樣品是否在進行功能試驗之前須先進行調整或預先進行老化程序。 應執行何種篩選試驗。 施以老化應力之型式。 包括容許之老化應力幅度 (可接受的加速程度 )。 是否連續性或週期性施加老化應力。 是否個別或同時施加老化應力。 試驗的順序。 循環的時間。 循環的次數。 施與診斷因子的頻率、位準及型式。 作為驗證試驗終止點準則所採用的應力位準或試驗所顯示的
46、結果之數值。 適用何種統計方法來處理試驗結果。 3.6 從試驗結果得出估計性能的程序 從預先試驗結果所得出的估計性能，取決於與絕緣系統碼相關的狀況，同時亦取決於試驗程序： 試驗是否完成或經簡化 (參考第 3.5.2 節說明 )； 絕緣系統碼中 P 指定為可接受的壽命或由其範圍定義； 該試驗是否符合標準 (條件為每 1 群組中規定數量的試驗樣品在指定的老化程序之後仍為有效 )或得出實際失效時間； 備考： 若新絕緣系統在略為失效的情況下通過試驗，則可在不追加試驗的情況下歸類到較不嚴格的絕緣系統碼，惟僅以相關設備特定規範已對此情況納入適當的規則為限。 3.7 未經試驗而得出估計性能的程序 個別絕緣材
47、料以耐熱性為基礎來評估絕緣系統並不適當。 絕緣系統碼在未經功能試驗的要求下，其絕緣系統之能力可應允下列二種情況： (1) 該絕緣系統已經符合不同種類的設備之 絕緣系統碼，且絕緣系統碼已明確涵蓋有關複雜性及嚴苛度所對應之代碼的要求。 (2) 該絕緣系統在指定的設備上已累積了令人滿意的使用記錄。 適當的評估規則應由相關設備特定規範指定。 3.8 範例 對引例的目的、假設的試驗範例及評估參考附錄 C。 範例中所提供的程序僅能作為主要原則的說明，不能視為指導方針，故範例刻意保持不完整且不嚴謹。範例特別適用於模型的設計、影響因子的位準、診斷因子的使用、評估試驗結果的方法。 15 CNS 14953, C
48、 1149 引用標準： CNS 14952-1 電氣絕緣材料之耐熱性測定指引第 1 部：老化程序與試驗結果評估之一般導引 CNS 14957 電氣絕緣之耐熱性評估與分級 IEC 60034-1 Rotating electrical machines Part 1: Rating and performance IEC 60188 High-pressure mercury vapour lamps Performance specifications IEC 60678-1 Definitions of CAMAC terms used in IEC publications IEC 609
49、23 Auxiliaries for lamps Ballasts for discharge lamps(excluding tubular fluorescent lamps) Performance requirements 相對應國際標準： IEC 60505 Guide for the evaluation and identification of electrical insulation systems 16 CNS 14953, C 1149 附錄 A 絕緣系統碼 17 CNS 14953, C 1149 附錄 B 電氣設備中絕緣之相關工作條件與重要影響因子之列表 (1) 溫度因子： 最大溫度 (2) 較低周圍溫度 (3) 較高周圍溫度 溫度梯度 溫度變化速度 (熱衝擊 ) 環境因子 (續 )： 半導電性塵粒 塵粒與沙粒 真菌 齧齒動物 白蟻 濕氣 電氣因子： 工作電壓 過電壓 (暫態 ) 頻率 部分放電 (4) 電痕 閃絡 潛動 機械因子： 電動力學振動 電動力學衝擊 機械振動 (5) 機械衝擊
