IEC TS 60034-27-62026 旋转电机 第27-6部分变流器供电的旋转电机绕组局部放电的在线测量标准立项发展报告

旋转电机第27-6部分：变流器供电的旋转电机绕组局部放电的在线测量标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:On-linePartialDischargeMeasurementsofRotatingMachineWindingsSuppliedfromaConverter摘要随着电力电子技术的快速发展，变频调速系统在工业、交通、能源等关键领域获得广泛应用。变流器供电方式在带来显著节能效益与控制灵活性的同时，其产生的高频脉冲电压和陡前沿波形对旋转电机绕组绝缘系统构成了严峻考验，局部放电现象成为绝缘劣化的主要诱因之一。然而，长期以来缺乏针对变流器供电条件下旋转电机绕组局部放电在线测量的专用国际标准，导致测量方法不统一、结果可比性差，严重制约了电机绝缘状态的准确评估与预防性维护。IECTS60034-27-6:2026《旋转电机第27-6部分：变流器供电的旋转电机绕组局部放电的在线测量》正是在此背景下制定的重要技术规范。本报告对该标准的立项背景、技术内容、关键创新、适用范围及行业影响进行了系统阐述，重点分析了标准中关于背景噪声抑制、脉冲波形特征识别、传感器选型与安装、测量结果判据等核心技术要求。该标准的发布填补了国际标准体系的空白，为变流器供电电机的绝缘状态在线监测提供了统一的技术依据，对保障设备安全运行、延长电机使用寿命、推动工业数字化转型具有重要的指导意义和应用价值。关键词：旋转电机；变流器供电；局部放电；在线测量；绝缘监测；IEC标准；技术规范Keywords:Rotatingelectricalmachines;Converter-fed;Partialdischarge;On-linemeasurement;Insulationmonitoring;IECstandard;Technicalspecification1引言1.1研究背景局部放电（PartialDischarge,PD）是旋转电机绝缘系统中局部区域发生放电但尚未形成贯穿性击穿的现象，是绝缘劣化的早期征兆和重要表征。长期以来，局部放电测量技术作为评估电机定子绕组绝缘状态的核心手段，在IEC60034-27系列标准中得到了系统规范。然而，随着功率半导体器件（尤其是IGBT、SiCMOSFET等）技术的飞速发展，变频驱动系统在工业各领域的渗透率持续攀升，传统电网直接供电的运行模式正在被广泛取代。变流器供电的旋转电机承受着脉冲宽度调制（PWM）产生的高频电压应力，其电压波形包含陡峭的上升沿（可达数百纳秒甚至更快）和高频振荡分量，这使得局部放电的激发机制、传播特性和信号特征与正弦供电条件下存在显著差异。研究表明，变频驱动条件下电机的局部放电起始电压（PDIV）明显降低，放电重复率显著增高，对绕组绝缘的破坏速度远快于传统供电方式。这一技术挑战在全球范围内引发了广泛关注，也促使国际电工委员会（IEC）着手制定针对性的测量技术标准。1.2标准立项的必要性在IECTS60034-27-6:2026发布之前，变流器供电电机绕组局部放电的在线测量活动主要面临以下技术困境：第一，测量方法的不确定性。传统局部放电测量标准和导则主要基于工频正弦电压条件制定，其测量频带、脉冲甄别逻辑和噪声抑制策略在变频工况下往往失效。变流器产生的大量开关噪声与局部放电信号在时域和频域高度重叠，使得有效信号提取极为困难。第二，结果可比性差。不同制造商和检测机构采用各自开发的测量方案和评价指标，导致同一电机的测量结果可能因测量系统的差异而截然不同，这严重影响了绝缘状态评估的可靠性和设备管理的科学性。第三，缺乏统一的传感器与安装规范。在线测量的传感器选型、耦合方式、安装位置、安全防护等关键环节缺乏统一的技术要求，测量系统的准确性和长期稳定性难以保证。第四，行业需求迫切。风力发电、电动汽车牵引、船舶推进、工业压缩机等关键应用领域对变流器供电电机在线监测的需求急剧增长，迫切需要国际标准提供技术支撑。在上述背景下，IEC/TC2（旋转电机技术委员会）经过深入调研和充分论证，决定立项制定IECTS60034-27-6技术规范，为变流器供电旋转电机绕组局部放电的在线测量提供统一的技术框架。1.3标准定位本文件作为IEC60034-27系列的第6部分，属于技术规范（TechnicalSpecification）类型。选择技术规范而非国际标准的形式发布，主要考虑到该领域技术仍在快速发展之中，测量方法和判据标准有待更多工业应用经验的积累和验证。技术规范的形式既为行业提供了明确的指导，又保留了根据技术进步和应用反馈进行修订调整的灵活性。建议（宜）中描述的条款和本文件中使用的建议性措辞均表明，旨在推荐符合本文件的经验证的选项。IECTS60034-27-6:2026的发布机构为国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission），归口技术委员会为IEC/TC2（旋转电机），标准分类号为旋转电机综合类（ICS29.160.01），发布日期为2026年5月20日，标准状态为现行有效。该文件的官方语言为英语，正式出版格式为电子版加密PDF，用户需安装FileOpen插件并在联网条件下方可访问文件内容，单次购买授权限制在累计3台电脑上使用，累计打印次数不超过5次。2标准适用范围与核心内容2.1适用范围本技术规范明确规定其适用范围为变流器供电的旋转电机定子绕组绝缘系统的局部放电在线测量。具体而言，包括以下内容：在适用对象方面，本文件适用于由变流器（包括但不限于电压源型PWM变流器、电流源型变流器等）供电的交流旋转电机，涵盖同步电机、异步电机以及近年来快速发展的永磁同步电机。从额定电压角度，主要针对中高压电机（通常指额定电压高于1kV的电机），这与实际应用中绝缘劣化风险最为集中的领域相吻合。在电机运行工况方面，标准涵盖了额定运行状态下的连续在线监测和多工况条件下的周期性测量。在技术范围方面，本文件规定了测量系统的总体要求、传感器类型选择与耦合方式、测量频带与采样策略、抗干扰技术与信号处理方法、测量结果的分析评估方法以及报告格式要求。需要特别指出的是，本文件侧重在线测量（on-linemeasurement），即在电机正常运行状态下进行的实时或准实时测量，区别于离线检测（off-linetest）方法。2.2标准的主要内容框架IECTS60034-27-6:2026的内容框架主要包括以下几个技术层面：（1）测量系统的总体架构与性能要求标准首先定义了变流器供电电机局部放电在线测量系统的总体架构，明确了传感器单元、信号调理与采集单元、信号处理与分析单元以及数据显示与存储单元的功能划分和性能指标。对测量系统的频率响应范围、动态范围、采样率、分辨率、通道间同步精度等关键参数给出了明确要求，确保测量系统能够在变流器高压高频电磁环境下稳定、可靠地工作。（2）干扰抑制与信号提取技术这是本标准的重点内容，也是与常规局部放电测量最显著的区别所在。变流器供电环境下，局部放电信号的检测面临来自多个方面的干扰源：变流器开关动作产生的共模和差模干扰、PWM脉冲在电缆和绕组中传播产生的反射和振铃、外部电磁场的耦合干扰以及电晕放电等。标准系统性地给出了多种干扰抑制策略，包括但不限于：-频域滤波技术：利用局部放电脉冲与开关噪声在频谱特征上的差异，在特定频段内选择最优测量窗口；-时域脉冲波形分析：根据脉冲上升时间、半峰宽度、振荡特征等参数进行脉冲形态分类，甄别真实局部放电信号；-差分测量方法：采用双传感器差分结构，利用共模抑制原理消除干扰信号；-统计分析方法：基于相位分布图谱（PRPD）、脉冲序列相位分布（φ-q-n谱图）等统计工具的联合分析；-智能信号处理技术：引入小波变换、经验模态分解、模式识别等现代信号处理算法，提高信噪比和识别准确率。（3）传感器技术要求与安装规范标准对在线测量传感器的选型给出了系统性指导，涵盖了不同类型的耦合传感器，包括高频电流互感器（HFCT）、耦合电容传感器、暂态地电压传感器及内置式传感器等，并对各类传感器的适用场景进行了明确界定。在传感器性能方面，标准规定了灵敏度、频率响应特性、线性度、温度稳定性及抗机械振动能力等关键指标。在安装层面，标准详细规定了传感器在电机中性点侧、电源引出线端及定子绕组内部等位置的安装方式、接地要求、安全距离和防护等级，特别强调了安全性要求，并规定了对操作人员及周边设备的必要防护措施，确保测量操作不会引入附加的安全风险。（4）测量结果的分析与判据标准给出了局部放电特征参数的规范化定义，包括局部放电起始电压（PDIV）、局部放电熄灭电压（PDEV）、放电量（q）、放电重复率（n）、放电相位分布特征等。针对变流器供电的特殊工况，标准提出了基于脉冲电压波形参数的局部放电风险评估方法，并给出了不同绝缘老化阶段的特征判据和趋势分析方法。2.3关键技术创新点本技术规范在吸收IEC60034-27系列既有标准的基础上，针对变流器供电的特殊工况实现了多项技术创新：-变频工况下局部放电脉冲特征模型的建立：揭示了PWM脉冲序列与局部放电发生之间的时序关联特征，为放电信号的有效甄别提供了理论依据；-宽频带自适应测量策略：提出了根据变流器开关频率、电压上升时间和电机绕组结构特征自适应优化测量频段的策略方法；-多参数联合评估框架：将局部放电特征量与运行工况参数（电压幅值、基波频率、脉冲重复频率、电机温度等）纳入综合分析框架，实现绝缘状态的动态评估。2.4相对于现有标准的扩展与完善IECTS60034-27-6:2026进一步拓展和完善了旋转电机局部放电测量的标准体系。IEC/TS60034-27（基于探头和耦合电容的离线局部放电测量方法）主要处理离线条件下的大修后或故障诊断测量场景，其方法和判据并不适用于变频供电环境下的在线监测需求。IEC/TS60034-27-2（变频器供电的旋转电机定子绕组局部放电的离线测量）聚焦于离线测量场景，即电机停机状态下施加测试电压进行局部放电检测，侧重于型式试验和出厂检验。IEC/TS60034-27-3（旋转电机定子绕组绝缘局部放电的在线测量）尽管也涉及在线测量，但其适用范围主要为电网直接供电（工频正弦波）条件下运行的电机。IEC/TS60034-27-5主要关注旋转电机定子绕组绝缘的离线介电诊断。相较于上述标准的离线检测和常规供电在线检测语境，本文件专门针对变频器供电条件下的在线测量需求，从测量系统抗干扰架构、传感器安装适配、信号特征识别到结果评估判据，建立了完整的技术规范体系，与同系列其他标准形成了良好的互补关系。该定位填补了变频供电电机在线监测这一细分领域国际标准的空白，是旋转电机绝缘诊断标准体系中不可或缺的重要环节。3标准制定的组织实施与主要参与单位3.1标准制定组织IECTS60034-27-6:2026由国际电工委员会旋转电机技术委员会（IEC/TC2）归口管理，具体起草工作由其下设的WG27工作组负责。该工作组聚集了来自全球电机设计制造、绝缘材料、状态监测设备、电力系统运行等领域的权威专家，经过多轮会议讨论、技术论证和草案修改，最终形成共识性文件。3.2主要参与单位介绍本标准的制定过程中，ABB集团发挥了关键的引领作用。ABB集团是全球电气化与自动化领域的技术领导企业，总部位于瑞士苏黎世，在旋转电机设计制造和绝缘诊断技术方面拥有逾百年的经验积累。ABB（中国）有限公司作为ABB集团在华全资子公司，在高端电机制造、电气传动系统集成及服务领域占据重要市场地位，深度参与了本标准的制定过程。ABB在局部放电检测与绝缘诊断技术领域具备深厚的技术底蕴。其全球研究网络长期深耕电力设备绝缘老化机理和在线监测技术方向，催生了多代技术在行业内的推广和标准体系的完善。在变频电机产品的研发过程中，ABB针对绝缘系统在PWM脉冲电压作用下的失效模式开展了大量基础性研究，建立了完善的绝缘老化加速试验平台和面向工业现场的多参量监测数据库，积累了跨越地域和工况的丰富数据资源。在IECTS60034-27-6:2026的编制过程中，ABB依托自身在变频电机绝缘系统设计和局部放电检测算法开发方面的专业优势，深度参与了干扰信号甄别、测量频段选择、传感器选型与安装等核心技术内容的起草和验证，并联合多家国际电机制造商和检测机构完成了标准草案的实验室比对验证和工业现场实测工作。ABB的深度参与为标准的科学性和实用性提供了坚实保障。4标准实施的行业意义与应用前景4.1对设备制造商的意义对于旋转电机制造企业而言，本标准的发布为变频供电电机绝缘系统的质量验证和出厂检测提供了统一的技术依据。制造商可以依据标准中规定的测量方法和性能要求，优化绝缘结构设计、改进制造工艺、完善出厂检验流程，从而提升产品的可靠性和市场竞争力。同时，标准化也有助于降低因测量方法差异导致的验收争议，简化国际贸易中的技术壁垒。4.2对终端用户的效益对于电力、石油化工、冶金、轨道交通、船舶、新能源等行业的电机终端用户而言，本标准的应用将带来显著的综合效益：-提升设备可用性：通过在线局部放电监测，可在绝缘故障发展的早期阶段及时预警，避免突发性停机事故；-优化维修策略：从传统的定期检修向状态检修转变，降低维护成本，延长设备有效运行时间；-保障生产安全：特别是对于关键工艺流程中的大型变频电机，绝缘状态的实时感知直接关乎整条生产线的安全运行；-数据驱动的资产管理：标准规范的测量数据为设备全生命周期管理提供了可靠的数据基础。4.3对检测服务机构和仪器厂商的影响本标准的发布为局部放电在线检测仪器设备制造商和技术服务商提供了明确的研发方向和市场准入参考。符合标准要求的仪器将更容易获得市场认可，检测服务机构的服务质量和结果公信力也将因标准化而得到提升。这一方面促进了检测市场的良性竞争，另一方面推动了国产检测仪器技术水平的提升和国际化进程。4.4发展趋势展望展望未来，变流器供电旋转电机局部放电在线测量技术的发展将呈现以下趋势：智能化水平持续提升：随着人工智能技术的深度应用，局部放电模式识别、故障类型判断、绝缘剩余寿命预测等将更加精准和自动化。多物理量融合监测：局部放电信号将与振动、温度、气隙磁场等多元传感信息融合分析，构建更加完善的电机健康管理体系。标准化体系不断完善：随着技术的成熟和经验的积累，本技术规范有望在未来升级为完整的国际标准（IS），并在测量不确定度评定、自动化判据、通信协议接口等方面持续深化拓展。与工业互联网深度融合：基于标准化的测量接口和数据格式，局部放电在线监测数据将更便捷地融入工业互联网平台，支撑远程诊断和预测性维护的规模化部署。5结论IECTS60034-27-6:2026《旋转电机第27-6部分：变流器供电的旋转电机绕组局部放电的在线测量》作为旋转电机局部放电测量标准体系的重要补充，首次系统性地解决了变频器供电条件下旋转电机绕组局部放电在线测量的技术规范问题。本标准的发布具有以下重要意义：在技术层面，标准构建了适用于变频工况的局部放电在线测量技术体系，攻克了强电磁干扰环境下微弱放电信号提取、变频脉冲序列特征建模、多源干扰分类识别等关键技术瓶颈，为行业提供了可复制、可推广的技术方案。在管理层面，统一的测量方法和评估判据为不同制造商、检测机构和用户之间提供了共同的技术语言，促进了测量数据的横向比较和纵向追踪，为绝缘状态的科学管理和设备的全生命周期资产管理提供了标准化支撑。在产业层面，标准将引导变频电机的设计优化、制造质量控制、运行维护策略升级和检测服务市场的规范化发展，对提升旋转电机整体可靠性水平、促进工业安全高效运行具有深远的推动意义。随着全球工业电气化和智能化进程的持续推进，变频驱动电机在各领域的应用范围将进一步扩大，局部放电在线监测技术的重要性将持续凸显。未来应积极推动本技术规范的广泛应用，跟踪技术发展动态，适时启动标准修订升级，为旋转电机绝缘状态评估技术的进步和行业实践提供持续、有力的标准化支撑。参考文献[1]IECTS60034-27-6:2026,Rotatingelectricalmachines-Part27-6:On-linepartialdischargemeasurementsofrotatingmachinewindingssuppliedfromaconverter[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2026.[2]IECTS60034-27:2006,Rotatingelectricalmachines-Part27:Off-linepartialdischargemeasurementsonthestatorwindinginsulationofrotatingelectricalmachines[S].Geneva:IEC,2006.[3]IECTS60034-27-2