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IEC 60034-27-2 Ed. 1.0 b:2023 Rotating electrical machines - Part 27-2: On-line partial discharge measurements on the stator winding insulation, 2023
- English [Go to Page]
- CONTENTS
- FOREWORD
- INTRODUCTION
- 1 Scope
- 2 Normative references
- 3 Terms and definitions
- 4 Cause and effects of on-line PD
- 5 Noise and disturbances [Go to Page]
- 5.1 General
- 5.2 Noise and disturbance sources
- 6 Measuring techniques and instruments [Go to Page]
- 6.1 General
- 6.2 Pulse propagation in windings
- 6.3 Signal transfer characteristics
- 6.4 PD sensors [Go to Page]
- 6.4.1 General
- 6.4.2 Design of PD sensors
- 6.4.3 Reliability of PD sensors
- 6.5 PD measuring device
- 6.6 PD measuring parameters [Go to Page]
- 6.6.1 General
- 6.6.2 PD magnitude
- 6.6.3 Additional PD parameters
- 7 Installation of measuring systems [Go to Page]
- 7.1 General
- 7.2 Installation of PD sensors
- 7.3 Outside access point and cabling
- 7.4 Installation of the PD measuring device
- 7.5 Installation of operational data acquisition systems
- 8 Normalization of measurements [Go to Page]
- 8.1 General
- 8.2 Normalization for low frequency systems [Go to Page]
- 8.2.1 General
- 8.2.2 Normalization procedure
- 8.3 Normalization / sensitivity check for high and very high frequency systems [Go to Page]
- 8.3.1 Specification for the electronic pulse generation
- 8.3.2 Configuration of the machine
- 8.3.3 Sensitivity check
- 9 Measuring procedures [Go to Page]
- 9.1 General
- 9.2 Machine operating parameters
- 9.3 Baseline measurement [Go to Page]
- 9.3.1 General
- 9.3.2 Comprehensive test procedure
- 9.4 Periodic measurements
- 9.5 Continuous measurements
- 10 Visualization of measurements [Go to Page]
- 10.1 General
- 10.2 Visualization of trending parameters
- 10.3 Visualization of PD patterns
- 11 Interpretation of on-line measurements [Go to Page]
- 11.1 General
- 11.2 Evaluation of basic trend parameters
- 11.3 Evaluation of PD patterns [Go to Page]
- 11.3.1 General
- 11.3.2 PD pattern interpretation
- 11.4 Effect of machine operating factors [Go to Page]
- 11.4.1 General
- 11.4.2 Machine operating factors
- 11.4.3 Steady state load conditions
- 11.4.4 Transient load conditions
- 12 Test report
- Annex A (informative)Nature of PD in rotating electrical machines [Go to Page]
- A.1 Types of PD in rotating electrical machines [Go to Page]
- A.1.1 General
- A.1.2 Internal discharges
- A.1.3 Slot discharges
- A.1.4 Discharges in the end-winding
- A.1.5 Conductive particles
- A.2 Arcing and sparking [Go to Page]
- A.2.1 General
- A.2.2 Arcing at broken conductors
- A.2.3 Vibration sparking
- Annex B (informative)Disturbance rejection and signal separation [Go to Page]
- B.1 General
- B.2 Frequency domain separation
- B.3 Time domain separation
- B.4 Combination of frequency and time domain separation
- B.5 Synchronous multi-channel measurement
- B.6 Signal gating
- B.7 Pattern recognition
- Annex C (informative)Examples of Phase Resolved Partial Discharge (PRPD) pattern [Go to Page]
- C.1 General
- C.2 Principal appearance of phase resolved PD patterns
- C.3 Example of typical PRPD patterns recorded in laboratory [Go to Page]
- C.3.1 General
- C.3.2 Internal discharges
- C.3.3 Slot partial discharges
- C.3.4 Discharges in the end-winding
- C.4 Example of typical PRPD patterns recorded on-line [Go to Page]
- C.4.1 General
- C.4.2 Internal discharges
- C.4.3 Slot partial discharges
- C.4.4 Discharges in the end-winding
- C.5 Other complex examples
- Annex D (normative)Specifications for conventional PD coupling capacitors [Go to Page]
- D.1 General
- D.2 Datasheet information
- D.3 Type tests [Go to Page]
- D.3.1 General
- D.3.2 Voltage endurance
- D.3.3 Tracking resistance
- D.3.4 Lightning impulse test
- D.3.5 Dissipation factor
- D.3.6 Capacitance stability in temperature
- D.3.7 Thermal cycling
- D.3.8 Frequency response
- D.4 Mechanical vibration and shock capabilities
- D.5 Routine tests [Go to Page]
- D.5.1 General
- D.5.2 Dielectric withstand test at power frequency
- D.5.3 Partial discharge extinction voltage test
- D.5.4 Capacitance and dissipation factor
- Figures [Go to Page]
- Figure 1 – Generic overview of PD measuring system and its subsystems
- Figure 2 – Cascade of frequency response channels
- Figure 3 – Idealized frequency response of a PD pulse at the PD source andat the machine terminals; frequency response of different PD measuring systems:a) low frequency range, b) high frequency range, c) very high frequency range
- Figure 4 – Measuring object, during normalization, neutral pointin same condition as during operation
- Figure 5 – Arrangement for sensitivity check
- Figure 6 – Recommended test procedure with consecutive loadand temperature conditions
- Figure 7 – Example of the trend in peak PD activity in three phases overan 18-year interval using periodic measurements
- Figure 8 – Examples of a PRPD pattern
- Figure 9 – Phase to phase PD PRPD plots where the PD is caused by insufficient spacing between the endwindings of phases B and C
- Figure B.1 – Example for time domain separation by time of pulse arrival
- Figure B.2 – Combined time and frequency domain disturbance separation(time frequency map)
- Figure B.3 – 3 phase star diagram of multi-channel measurement
- Figure C.1 – Phase-earth driven PD – PD predominantly centeredon 45° and 225° after zero crossing of phase-to-earth voltage
- Figure C.2 – PD events and other sources, e.g. non-PD sources, that are not centered on 45° and 225° after zero crossing of phase-to-earth voltage
- Figure C.3 – Example of internal void discharges PRPD pattern,recorded during laboratory simulation
- Figure C.4 – Example of internal delamination PRPD pattern,recorded during laboratory simulation
- Figure C.5 – Example of delamination between conductorand insulation PRPD pattern, recorded during laboratory simulation
- Figure C.6 – Slot partial discharges activity and corresponding PRPD pattern,recorded during laboratory simulation
- Figure C.7 – Corona activity at the S/C and stress grading coating,and corresponding PRPD pattern, recorded during laboratory simulation
- Figure C.8 – Surface tracking activity along the end arm and correspondingPRPD pattern, recorded during laboratory simulation
- Figure C.9 – Surface discharges at the junction between stress control and conductive slot coatings:a) Insulating tape simulating a bad electrical connection between conductive slot coating and stress control coating and the corresponding PRPD;b) and c) the connection is completely interrupted
- Figure C.10 – Gap type discharge activities and corresponding PRPD patterns,recorded during laboratory simulations
- Figure C.11 – Example of internal void discharges PRPD pattern,recorded on-line
- Figure C.12 – Example of internal delamination PRPD pattern, recorded on-line
- Figure C.13 – Example of delamination between conductor andinsulation PRPD pattern, recorded on-line
- Figure C.14 – PD pattern of phase 2 recorded on-line in April 2012without any filtering indicating slot PD
- Figure C.15 – Picture of a bar removed for expertise chosen to be the one with the highest level on phase 2 and close to line side when scanning slots using the TVA probe in January 2014
- Figure C.16 – PD pattern recorded on-line on phase 2 in September 2016 (maximum scale is 1 V)
- Figure C.17 – PRPD plot and photo of a stator bar in the same phase of a large aircooled turbine generator showing signs of deterioration of the slot conductive coating, as well deterioration of the interface between the slot conductive coating and the stress control coating
- Figure C.18 – Surface tracking activity along the end arm andcorresponding PRPD pattern, recorded on-line
- Figure C.19 – Degradation caused by gap type dischargesand corresponding PRPD patterns, recorded on-line
- Figure C.20 – PRPD pattern recorded on-line, illustratingmultiple PD sources showing the complexity
- Figure C.21 – Three phase PRPD showing phase to phase PD between A and B phases as well as B and C phases; photo showing the as-found PD in the endwinding area due to inadequate separation between the phases
- Table 1 – Operating condition stability to obtain valid trends in PD
- Français [Go to Page]
- SOMMAIRE
- AVANT-PROPOS
- INTRODUCTION
- 1 Domaine d’application
- 2 Références normatives
- 3 Termes et définitions
- 4 Cause et effets d’une DP en fonctionnement
- 5 Bruit et perturbations [Go to Page]
- 5.1 Généralités
- 5.2 Sources de bruit et de perturbations
- 6 Techniques et appareils de mesure [Go to Page]
- 6.1 Généralités
- 6.2 Propagation des impulsions dans les enroulements
- 6.3 Caractéristiques de transfert des signaux
- 6.4 Détecteurs de DP [Go to Page]
- 6.4.1 Généralités
- 6.4.2 Conception des détecteurs de DP
- 6.4.3 Fiabilité des détecteurs de DP
- 6.5 Appareil de mesure des DP
- 6.6 Paramètres de mesure des DP [Go to Page]
- 6.6.1 Généralités
- 6.6.2 Amplitude de DP
- 6.6.3 Paramètres de DP supplémentaires
- 7 Installation des systèmes de mesure [Go to Page]
- 7.1 Généralités
- 7.2 Installation des détecteurs de DP
- 7.3 Point d’accès extérieur et câblage
- 7.4 Installation de l’appareil de mesure des DP
- 7.5 Installation de systèmes d’acquisition des données de fonctionnement
- 8 Normalisation des mesurages [Go to Page]
- 8.1 Généralités
- 8.2 Normalisation pour les systèmes basse fréquence [Go to Page]
- 8.2.1 Généralités
- 8.2.2 Procédure de normalisation
- 8.3 Normalisation/contrôle de sensibilité pour les systèmes hautes et très hautes fréquences [Go to Page]
- 8.3.1 Spécification pour la génération d’impulsions électroniques
- 8.3.2 Configuration de la machine
- 8.3.3 Contrôle de sensibilité
- 9 Procédures de mesure [Go to Page]
- 9.1 Généralités
- 9.2 Paramètres de fonctionnement de la machine
- 9.3 Mesurage de référence [Go to Page]
- 9.3.1 Généralités
- 9.3.2 Procédure d'essai complète
- 9.4 Mesurages périodiques
- 9.5 Mesurages continus
- 10 Visualisation des mesurages [Go to Page]
- 10.1 Généralités
- 10.2 Visualisation des paramètres de suivi d’évolution
- 10.3 Visualisation des patrons de DP
- 11 Interprétation des mesurages en fonctionnement [Go to Page]
- 11.1 Généralités
- 11.2 Évaluation des paramètres d’évolution de base
- 11.3 Évaluation des patrons de DP [Go to Page]
- 11.3.1 Généralités
- 11.3.2 Interprétation des patrons de DP
- 11.4 Effet des facteurs de fonctionnement des machines [Go to Page]
- 11.4.1 Généralités
- 11.4.2 Facteurs de fonctionnement de la machine
- 11.4.3 Conditions de charge en régime permanent
- 11.4.4 Conditions de charge transitoires
- 12 Rapport d’essai
- Annexe A (informative)Nature des DP dans les machines électriques tournantes [Go to Page]
- A.1 Types de DP dans les machines électriques tournantes [Go to Page]
- A.1.1 Généralités
- A.1.2 Décharges internes
- A.1.3 Décharges d’encoche
- A.1.4 Décharges dans la développante
- A.1.5 Particules conductrices
- A.2 Formation d’arcs et étincelles [Go to Page]
- A.2.1 Généralités
- A.2.2 Formation d’arcs au niveau des conducteurs rompus
- A.2.3 Étincelles dues aux vibrations (électroérosion)
- Annexe B (informative)Élimination des perturbations et séparation des signaux [Go to Page]
- B.1 Généralités
- B.2 Séparation dans le domaine fréquentiel
- B.3 Séparation dans le domaine temporel
- B.4 Combinaison des séparations dans le domaine fréquentiel et dans le domaine temporel
- B.5 Mesurage synchrone multicanal
- B.6 Blocage des signaux
- B.7 Identification des patrons
- Annexe C (informative)Exemples de patrons de DP [Go to Page]
- C.1 Généralités
- C.2 Aspect principal des patrons de DP
- C.3 Exemples de patrons de DP types enregistrés en laboratoire [Go to Page]
- C.3.1 Généralités
- C.3.2 Décharges internes
- C.3.3 Décharges partielles d’encoche
- C.3.4 Décharges dans la développante
- C.4 Exemples de patrons de DP types enregistrés en fonctionnement [Go to Page]
- C.4.1 Généralités
- C.4.2 Décharges internes
- C.4.3 Décharges partielles d’encoche
- C.4.4 Décharges dans la développante
- C.5 Autres exemples complexes
- Annexe D (normative)Spécifications pour des condensateurs de couplage classiques de DP [Go to Page]
- D.1 Généralités
- D.2 Informations de fiche technique
- D.3 Essais de type [Go to Page]
- D.3.1 Généralités
- D.3.2 Endurance à la tension
- D.3.3 Résistance au cheminement
- D.3.4 Essai de choc de foudre
- D.3.5 Facteur de dissipation
- D.3.6 Stabilité de la capacité en température
- D.3.7 Cyclage thermique
- D.3.8 Réponse en fréquence
- D.4 Capacités de résistance aux vibrations mécaniques et aux chocs
- D.5 Essais individuels de série [Go to Page]
- D.5.1 Généralités
- D.5.2 Essai de tenue diélectrique à la fréquence de tension
- D.5.3 Essai de tension d’extinction des décharges partielles
- D.5.4 Capacité et facteur de dissipation
- Figures [Go to Page]
- Figure 1 – Aperçu générique du système de mesure des DP et de ses sous-systèmes
- Figure 2 – Cascade de canaux de réponse en fréquence
- Figure 3 – Réponse en fréquence théorique d’une impulsion de DP au niveau de la source de DP et aux bornes de la machine; réponse en fréquence de différents systèmes de mesure de DP: a) plage de basses fréquences, b) plage de hautes fréquences, c) plage de très hautes fréquences
- Figure 4 – Objet de mesure dans un processus de normalisation, état du point neutre identique à un point neutre en fonctionnement
- Figure 5 – Dispositif pour le contrôle de sensibilité
- Figure 6 – Procédure d’essai recommandée dans des conditions de chargeet de température consécutives
- Figure 7 – Exemple d’évolution de l’activité de DP de crête en trois phasessur un intervalle de 18 ans par des mesurages périodiques
- Figure 8 – Exemples de patrons de DP
- Figure 9 – Diagrammes de patrons de DP entre phases dans lesquels la DP est due à un espacement insuffisant entre les développantes des phases B et C
- Figure B.1 – Exemple de séparation dans le domaine temporelpar le temps d’arrivée des impulsions
- Figure B.2 – Séparation combinée des perturbations dans le domaine temporelet fréquentiel (représentation de la fréquence temporelle)
- Figure B.3 – Diagramme en étoile triphasé d’un mesurage multicanal
- Figure C.1 – DP pilotées par la phase et la terre - DP principalement centrées sur 45°et 225° après le passage par zéro de la tension phase-terre
- Figure C.2 – Événements de DP et autres sources, par exemple, sources autres que sources de DP, non centrées sur 45° et 225° après le passage par zéro de la tension phase-terre
- Figure C.3 – Exemple de patron de DP de décharges de vacuoles,enregistré lors d’une simulation en laboratoire
- Figure C.4 – Exemple de patron de DP de délamination,enregistré lors d’une simulation en laboratoire
- Figure C.5 – Exemple de patron de DP de délamination entre conducteuret isolation, enregistré lors d’une simulation en laboratoire
- Figure C.6 – Activité de décharges partielles d’encoche et patron de DP correspondant, enregistré lors d’une simulation en laboratoire
- Figure C.7 – Activité de décharge par effet couronne au niveau du revêtement de protection anti-effluves et du revêtement de répartition de contrainte, et patron de DP correspondant, enregistré lors d’une simulation en laboratoire
- Figure C.8 – Activité de cheminement de surface le long de l’extrémité de bobine et de patron de DP correspondant, enregistré lors d’une simulation en laboratoire
- Figure C.9 – Décharges superficielles à la jonction entre le revêtement de protection anti-effluves et le revêtement d'encoches conducteur. a) Bande d’isolation simulant une mauvaise connexion électrique entre le revêtement d'encoches conducteur et le revêtement de protection anti-effluves, et patron de DP correspondant:b) et c) interruption complète de la connexion.
- Figure C.10 – Activités de décharges de type amorçage et patrons de DP correspondants, enregistrés lors de simulations en laboratoire
- Figure C.11 – Exemple de patron de DP de décharges de vacuoles,enregistré en fonctionnement
- Figure C.12 – Exemple de patron de DP de délamination interne,enregistré en fonctionnement
- Figure C.13 – Exemple de patron de DP de délamination entre conducteuret isolation, enregistré en fonctionnement
- Figure C.14 - Patron de DP de phase 2 enregistré en fonctionnement en avril 2012sans aucun filtrage indiquant la DP d'encoche
- Figure C.15 – Image d'une barre retirée pour expertise, choisie comme étant celle dont le niveau est le plus élevé sur la phase 2 et proche du côté réseau lors du balayage des encoches à l'aide de la sonde TVA en janvier 2014
- Figure C.16 – Patron de DP enregistré en fonctionnement sur la phase 2 en septembre 2016 (l’échelle maximale est de 1 V)
- Figure C.17 – Diagramme de patron de DP et photographie d'une barre de stator dans la même phase d'un grand turbogénérateur refroidi par air, qui présentent des signes de détérioration du revêtement d'encoches conducteur, ainsi que la détérioration de l'interface entre le revêtement d’encoches conducteur et le revêtement de protection anti-effluves
- Figure C.18 – Activité de cheminement de surface le long de l’extrémité de bobine et patron de DP correspondant, enregistré en fonctionnement
- Figure C.19 – Dégradation provoquée par des décharges de type amorçageet patrons de DP correspondants, enregistrés en fonctionnement
- Figure C.20 – Patron de DP enregistré en fonctionnement, qui représente plusieurs sources de DP représentatives de la complexité
- Figure C.21 – Patron de DP triphasée qui représente une DP entre phases (phases A et B, ainsi que phases B et C); photographie de représentation de la DP en l’état dans la zone de la développante, en raison d’une séparation inappropriée entre les phases
- Tableau 1 – Stabilité des conditions de fonctionnementafin d’obtenir des évolutions valables des DP [Go to Page]