GBT 17948.4-2024 旋转电机 绝缘结构功能性评定（Ⅱ型） 成型绕组试验规程 电气耐久性评定标准立项发展报告

旋转电机绝缘结构功能性评定（Ⅱ型）成型绕组试验规程电气耐久性评定标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:EvaluationofElectricalEnduranceforForm-WoundWindingsinFunctionalEvaluationofInsulationSystems(TypeⅡ)forRotatingElectricalMachines摘要关键词：旋转电机；绝缘结构；成型绕组；电气耐久性；功能性评定；标准制定Keywords:RotatingElectricalMachines;InsulationSystem;Form-WoundWindings;ElectricalEndurance;FunctionalEvaluation;Standardization一、引言随着全球能源转型战略的深入实施以及高端装备制造业的快速发展，旋转电机正朝着高电压、大容量、高功率密度和极端工况适应性的方向持续演进。变频调速技术的广泛应用、新能源发电装备的规模化部署以及轨道交通、舰船推进等特殊应用场景的拓展，对电机绝缘结构的长寿命、高可靠性设计提出了前所未有的严格要求。绝缘结构的功能性评定作为验证电机绝缘系统设计合理性与运行裕度的关键手段，其标准化工作的重要性日益凸显。本报告的编制旨在全面阐述GB/T17948.4-2024标准的立项背景、研制过程、技术内容和实施前景，为标准发布后的贯彻实施提供系统性的技术指导。二、标准立项背景与必要性2.1行业发展需求近年来，我国旋转电机行业产销规模持续稳居全球首位。根据中国电器工业协会统计数据显示，我国中小型电机年产量已超过3亿千瓦，高压电机年产量突破8000万千瓦。伴随着“双碳”战略的纵深推进，高效电机推广、风电装机容量持续增长以及电动汽车驱动电机产业的爆发式增长，行业对电机绝缘系统的电气耐久性验证能力提出了更高要求。成型绕组结构广泛应用于高压交流电机、大型发电机及牵引电机等关键装备，其绝缘结构一旦发生电气击穿失效，不仅造成设备损坏，更可能引发生产安全事故和重大经济损失。因此，标准化、规范化的电气耐久性评定方法是保障产品质量与运行安全的坚实基础。2.2技术发展驱动绝缘材料的研发与应用近年来取得了长足进步。耐电晕聚酰亚胺薄膜、纳米改性云母带、高导热浸渍树脂等新型绝缘材料的工业化应用不断拓展，变频电机用耐电晕电磁线等特种线材的绝缘体系日益复杂。与此同时，高压电机绝缘结构的设计理念正经历从传统“静态裕度设计”向“寿命预测设计”的深刻转变。电气耐久性评定作为绝缘结构寿命预测的核心试验方法，其精确性和一致性直接依赖于统一、严谨的试验规程。因此，制定符合当代绝缘技术发展水平的电气耐久性评定国家标准势在必行。2.3标准缺失问题三、国内外标准化现状分析3.1国际标准化动态在旋转电机绝缘结构功能性评定国际标准领域，主要由IEC/TC2“旋转电机”技术委员会下设的WG18工作组负责绝缘结构功能性评定的标准化工作。IEC60034-18“旋转电机绝缘结构功能性评定”系列标准已形成较为完善的标准族，其中IEC60034-18-32专注于成型绕组绝缘结构的电气耐久性评定，其发展历程反映了国际上对该技术认知的持续深化。-第一版（1995年发布）：确立了成型绕组电气耐久性评定的基本原理框架和基础试验方法，采用恒定电压法进行加速老化试验。-第二版（2010年发布）：引入了更多关于试样制备、老化工况选择的技术细节，在统计分析方法方面进行了优化和完善。-第三版（2020年发布）：充分吸收了近年来变频驱动、高压方波脉冲等严酷电应力工况对绝缘系统影响的最新研究成果，对试验电压等级的选择原则、多因子老化试验的协同策略等内容进行了系统修订。该版本更加关注实际运行工况的模拟，并加强了与IEC60034-18-41等变频电机绝缘标准的技术协调，体现了标准体系向系统性、精细化方向发展的趋势。3.2国内标准化进展我国旋转电机标准化技术委员会（SAC/TC26）对应IEC/TC2开展国内标准化工作。目前，GB/T17948系列标准已覆盖了绝缘结构功能性评定的基础框架、热耐久性评定、电耐久性评定等多项内容。其中，GB/T17948.1《旋转电机绝缘结构功能性评定散绕绕组试验规程热评定与分级》、GB/T17948.2《旋转电机绝缘结构功能性评定散绕绕组试验规程电气耐久性评定》等标准已实施多年，在行业内得到广泛应用。然而，专门针对成型绕组电机绝缘结构的电气耐久性评定标准——GB/T17948.4，其前身虽可追溯至早期参照IEC标准制定的相关技术文件，但随着IEC60034-18-32:2020版的发布，国内标准的技术内容已相对滞后。因此，等同采用最新国际标准、制修订GB/T17948.4-2024标准，是完善我国旋转电机绝缘结构功能性评定标准体系的关键一环。3.3标准协调性分析本标准在制定过程中注重与国内现行有效的相关标准保持充分协调。在GB/T17948系列标准内部，本标准与GB/T17948.1（总则）和GB/T17948.3（成型绕组热耐久性评定）形成了有机衔接，共同构成成型绕组绝缘结构功能性评定的完整方法体系。在外部标准协调方面，本标准与GB/T755《旋转电机定额和性能》、GB/T22715《旋转电机绝缘结构功能性评定成型绕组试验规程热耐久性评定》等基础标准保持了一致的技术逻辑。同时，考虑到变频电机绝缘评定的特殊需求，本标准在试验方法和失效判据等方面与IEC60034-18-41（变频电机绝缘系统耐久性评定）保持技术协调性，防止标准间出现方法冲突或评定结果不一致的情形。四、标准主要技术内容4.1标准适用范围本标准适用于额定电压高于660V（交流有效值）的成型绕组旋转电机绝缘结构（或绝缘系统）的电气耐久性评定。成型绕组通常指用于高压电机定子绕组、转子绕组等场合的预成型线圈，此类绕组的绝缘结构相较散绕绕组具有更高的电场强度耐受要求，且其制造工艺与绝缘配合更为复杂。标准所规定的试验方法既适用于绝缘结构型式验证，也适用于不同绝缘材料组合的筛选对比。4.2规范性引用文件本标准在技术内容上协调引用了多项关键标准，主要包括：-GB/T17948.1旋转电机绝缘结构功能性评定总则-GB/T17948.3旋转电机绝缘结构功能性评定成型绕组试验规程热耐久性评定-IEC60034-1旋转电机定额和性能-IEC60212固体绝缘材料试验前和试验时采用的标准条件上述引用标准为试样条件、环境控制、失效判据等提供了统一的基础技术规范。4.3试验原理与方法本标准规定的电气耐久性评定试验以加速老化试验为基本方法，核心原理为：通过施加高于额定运行值的电压应力（部分试验方案根据温度等级合理施加温度应力），加速绝缘结构的老化过程，从而在可接受的时间窗口内获取绝缘寿命数据。基于反幂定律（即电压-寿命特性），建立绝缘结构在试验条件下的寿命曲线，并以此推算在额定运行工况下的预期寿命。试验关键步骤包括：1.试样制备与分组：明确成型绕组模拟线圈的尺寸、导线规格、绝缘结构应与实际产品一致，每组试验至少采用5个试样。2.试验电压选择：根据绝缘结构的额定电压等级，选择合理的起始试验电压值，一般建议从（2~3）倍额定相电压范围内选取。3.老化试验实施：试验环境温度和电压应保持恒定，记录每个试样从试验开始至绝缘击穿失效的时间，精确至小时。4.失效判据：以试样发生穿透性击穿为失效判据，应同时监测泄漏电流等特征参数的变化作为辅助判据。5.数据分析：采用威布尔分布或对数正态分布对寿命数据进行统计分析，给出特征寿命参数及置信区间。4.4关键技术指标本标准围绕电气耐久性评定明确了以下具有指导意义的技术要求：-试验环境条件：标准大气压条件下，试验环境温度应根据绝缘结构的热等级确定，通常在（室温~155）℃范围内选择。-试样数量：每个应力水平下的有效试样数量不少于5个。-失效时间范围：最短失效时间不宜低于100小时，以减小初期偶然失效对统计结果的影响；最长试验时间一般不超过5000小时，以保证试验的经济性。-寿命曲线外推：在双对数坐标下建立电压-寿命线性回归模型，相关系数不低于0.90。-多因子老化：根据实际运行工况，可组合施加电-热-机械等综合应力。4.5试验报告要求标准对试验报告的内容与技术要素提出了规范性要求，规定报告应包括以下核心信息：试样的完整描述（包括绝缘材料牌号、结构层次、制造工艺等）、试验条件的详细记录（电压值、温度值、环境湿度等）、原始寿命数据及统计处理结果、寿命曲线的回归方程与图形表达、异常现象观测记录等。试验报告必须能够保证试验结果的可追溯性和可重现性，便于进行试验室间比对和行业数据积累。五、主要参与单位及职责分工本标准制定工作汇聚了我国旋转电机行业绝缘技术领域最具实力的科研院所、骨干企业和检验检测机构，形成了产、学、研、检多方协同的标准化工作团队。以下重点介绍标准主要起草单位之一——上海电器科学研究所（集团）有限公司。5.1上海电器科学研究所（集团）有限公司上海电器科学研究所（集团）有限公司（以下简称“上电科”）创建于1953年，是我国电器工业领域成立最早、综合实力最强的综合性科研院所之一。作为全国旋转电机标准化技术委员会（SAC/TC26）秘书处挂靠单位，上电科长期承担旋转电机领域国家标准和行业标准的组织制定与归口管理工作，在我国电机标准化事业中发挥着不可替代的核心引领作用。在绝缘技术研究方面，上电科建有机械工业电机绝缘技术重点实验室和电机可靠性试验基地，配备了完善的绝缘结构耐久性试验系统，包括多通道高压老化试验平台、环境模拟试验箱、局部放电检测系统等先进试验设施，具备开展额定电压至15kV级成型绕组绝缘结构电气耐久性评定的完整试验能力。在技术团队方面，上电科绝缘技术研究团队拥有教授级高级工程师3名、高级工程师8名，核心成员长期从事IEC/TC2国内技术对口工作和绝缘结构功能性评定的应用基础研究。在本标准制定过程中，上电科具体承担了以下关键任务：1.标准草案的牵头组织与编写：组织起草工作组会议，统筹协调各参编单位分工，负责标准文本框架搭建和核心条款的撰写与修改完善。2.IEC国际标准的技术分析与转化：组织对IEC60034-18-32:2020版的技术内容进行逐条分析比对，识别适合中国国情的技术条款和需要补充说明的内容。3.行业调研与试验验证：组织国内主要高压电机生产企业和绝缘材料企业开展试验方法验证工作。4.标准送审稿和报批稿的编制：按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则》的规定要求，完成标准文本的规范化编制和报批材料的整理提交。5.2其他参与单位除上电科外，本标准制定工作还汇聚了多方面的技术力量，主要参与单位及其分工如下：-哈尔滨电机厂有限责任公司：作为我国大型发电设备制造的骨干企业，承担了典型大型汽轮发电机绝缘结构试样的制备和验证试验工作，为标准的实用性验证提供了重要的工程数据支撑。-湘潭电机股份有限公司：作为我国特种电机和牵引电机制造的重点企业，结合其在轨道交通牵引电机领域丰富的绝缘设计经验，重点参与了变频工况下绝缘电气耐久性评定方法的技术研讨。-上海电气集团上海电机厂有限公司：作为国内大型交流电机制造的优势企业，在高压电机绝缘结构设计制造方面积累了深厚的工程经验，在标准研讨中重点贡献了高压成型绕组制造工艺对耐久性影响的技术观点。-西安交通大学：作为电气工程学科的传统优势高校，在绝缘材料电老化机理研究方面具有深厚的学术积累，在标准制定中主要承担了理论支撑和统计分析方法的学术论证工作。上述多家单位的技术合作与优势互补，有效保证了标准制定工作的科学性、先进性和行业适用性，为我国在该领域贡献具有国际视野且符合国内实际需求的标准文件奠定了坚实基础。六、结论GB/T17948.4-2024《旋转电机绝缘结构功能性评定（Ⅱ型）成型绕组试验规程电气耐久性评定》的发布实施，标志着我国旋转电机绝缘结构功能性评定标准体系取得了关键性进展。本标准等同采用IEC60034-18-32:2020国际标准，实现了与国际最新技术成果的同步接轨，为国内电机制造企业、检测机构和用户单位提供了科学统一、规范严谨的电气耐久性评定技术依据。从技术创新角度而言，本标准引入了多因子老化协同试验策略和精细化统计分析要求，充分反映了当前变频驱动和严酷工况下绝缘系统耐久性评定的技术前沿水平。从行业应用角度而言，本标准的实施将显著提升各试验机构之间评定结果的可比性与互认程度，降低国际贸易中的重复测试成本，增强国产高压电机及发电设备的国际竞争力。从标准体系角度而言，本标准与GB/T17948系列中的其他标准形成了有机补充与协同，进一步完善了覆盖散绕绕组与成型绕组、兼顾热评定与电评定的绝缘结构功能性评定标准化体系。参考文献：[1]国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会.GB/T17948.4-2024旋转电机绝缘结构功能性评定（Ⅱ型）成型绕组试验规程电气耐久性评定[S].北京：中国标准出版社，2024.[2]IEC60034-18-32:2020Rotatingelectricalmachines-Part18-32:Functionalevaluationofinsulationsystems-Testproc