ГОСТ IEC 60034-1-2014. Межгосударственный стандарт. Машины электрические вращающиеся. Часть 1. Номинальные значения параметров и эксплуатационные характеристики
8.10. Предельные значения температуры и превышения температуры
Предельные значения допускаемых температур и превышений температур установлены для машины, предназначенной для продолжительного режима (S1), при работе ее на месте установки в определенных условиях эксплуатации, соответствующих разделу 6.
Если условия эксплуатации машины на месте установки отличаются от условий, указанных в разделе 6, а также в случае отличия условий проведения испытаний от условий эксплуатации, предельные значения допускаемых превышений температуры и температуры должны быть откорректированы в соответствии с приведенными ниже правилами.
Предельные значения соответствуют определенным условиям охлаждения, указанным в таблице 4, и определенной чистоте охлаждающего водорода.
8.10.1 Обмотки с косвенным охлаждением
Превышения температуры при оговоренных условиях не должны превышать значений, приведенных в таблице 7 (для воздушного охлаждения) или таблице 8 (для водородного охлаждения).
Таблица 7
Предельные допускаемые превышения температуры (К) машин
с косвенным воздушным охлаждением обмоток
Часть электрической машины | Класс нагревостойкости | ||||||||
130 (B) | 155 (F) | 180 (H) | |||||||
Метод измерения | |||||||||
Термометра | Сопротивления | Заложенных термопреобразователей | Термометра | Сопротивления | Заложенных термопреобразователей | Термометра | Сопротивления | Заложенных термопреобразователей | |
1a) Обмотки переменного тока машин мощностью не менее 5000 кВт (кВ·А) | - | 80 | 85 <1> | - | 105 | 110 <1> | - | 125 | 130 <1> |
1b) Обмотки переменного тока машин мощностью более 200 кВт (кВ·А), но менее 5000 кВт (кВ·А) <1> | - | 80 | 90 <1> | - | 105 | 115 <1> | - | 125 | 135 <1> |
1c) Обмотки переменного тока машин мощностью не более 200 кВт (кВ·А), кроме указанных в 1г) или 1д) <2> | - | 80 | - | - | 105 | - | - | 125 | - |
1d) Обмотки переменного тока машин мощностью не более 600 Вт (В·А) <2> | - | 85 | - | - | 110 | - | - | 130 | - |
1e) Обмотки переменного тока машин с естественным охлаждением без вентилятора (IC40) и/или капсулированные обмотки <2> | - | 85 | - | - | 110 | - | - | 130 | - |
2 Обмотки якоря, имеющие коллекторы | 70 | 80 | - | 85 | 105 | - | 105 | 125 | - |
3 Обмотки возбуждения машин переменного и постоянного тока, кроме указанных в разделе 4 | 70 | 80 | - | 85 | 105 | - | 105 | 125 | - |
4a) Обмотки возбуждения постоянного тока синхронных машин, уложенные в пазы цилиндрических роторов, за исключением синхронизированных асинхронных двигателей | - | 90 | - | - | 110 | - | - | 135 | - |
4b) Изолированные неподвижные обмотки возбуждения машин постоянного тока, имеющие более чем один слой | 70 | 80 | 90 | 85 | 105 | 110 | 105 | 125 | 135 |
4c) Обмотки возбуждения низкого сопротивления машин переменного и постоянного тока, имеющие более одного слоя, и компенсационные обмотки машин постоянного тока | 80 | 80 | - | 100 | 100 | - | 125 | 125 | - |
4d) Однослойные обмотки машин переменного и постоянного тока с оголенными или лакированными металлическими поверхностями и однослойные компенсационные обмотки машин постоянного тока <3> | 90 | 90 | - | 110 | 110 | - | 135 | 135 | - |
<1> Для обмоток переменного тока высокого напряжения поправки по пункту 4 таблицы 9. <2> В случае применения при испытаниях метода наложения к обмоткам машин номинальной мощностью не более 200 кВт (кВ·А) или менее с изоляцией классов 130 (B) и 155 (F) пределы превышения температуры, приведенные для метода сопротивления, могут быть увеличены на 5 К. <3> Сюда входят также многослойные обмотки, выполненные так, что каждый из нижних слоев соприкасается с циркулирующей первичной охлаждающей средой. |
Таблица 8
Предельные допускаемые превышения температуры (К) машин
с косвенным водородным охлаждением обмоток
Часть электрической машины | Класс нагревостойкости | |||
130 (B) | 155 (F) | |||
Метод измерения | ||||
Сопротивления | Заложенных термопреобразователей | Сопротивления | Заложенных термопреобразователей | |
1 Обмотки переменного тока машин мощностью не менее 5000 кВт (кВ·А) или с длиной сердечника не менее 1 м при абсолютном давлении водорода <2> |
|
|
|
|
до 150 кПа включ. (1,5 бар) | - | 85 <1> | - | 105 <1> |
св. 150 кПа " 200 кПа " (2,0 бар) | - | 80 <1> | - | 100 <1> |
" 200 кПа " 300 кПа " (3,0 бар) | - | 78 <1> | - | 98 <1> |
" 300 кПа " 400 кПа " (4,0 бар) | - | 73 <1> | - | 93 <1> |
" 400 кПа | - | 70 <1> | - | 90 <1> |
2a) Обмотки переменного тока машин мощностью менее 5000 кВт (кВ·А) или с длиной сердечника менее 1 м | 80 | 85 <1> | 100 | 110 <1> |
2b) Обмотки возбуждения машин переменного и постоянного тока, кроме указанных в пунктах 3, 4a, 4b | 80 | - | 105 | - |
3 Обмотки возбуждения неявнополюсных машин, имеющих возбуждение постоянным током | 85 | - | 105 | - |
4a) Многослойные обмотки возбуждения низкого сопротивления и компенсационные обмотки | 80 | - | 100 | - |
4b) Однослойные обмотки с оголенными или лакированными металлическими поверхностями <3> | 90 | - | 110 | - |
<1> Для обмоток переменного тока высокого напряжения поправки по пункту 4 таблицы 9. <2> Это единственный пункт, где допустимое превышение температуры зависит от давления водорода. <3> Сюда входят также многослойные обмотки, выполненные так, что каждый из нижних слоев соприкасается с циркулирующей первичной охлаждающей средой. |
Для других условий эксплуатации на месте установки для типовых режимов, отличных от S1, и для номинальных напряжений машины свыше 12000 В предельные допускаемые значения должны быть скорректированы согласно таблице 9 (см. также таблицу 10 для предельных значений хладагента, принятых в таблице 9).
Таблица 9
Поправки к предельным допускаемым превышениям температуры
машин с косвенным охлаждением обмоток, учитывающие отличия
эксплуатации и режимов работы на месте установки
от номинальных условий
Условие эксплуатации на месте установки или номинальные данные | Поправка к предельным превышениям температуры | |
1a) Максимальная температура окружающего воздуха или охлаждающего газа на входе в машину Если разница между классом нагревостойкости изоляции и предельным значением температуры, полученной как сумма нормируемой температуры охлаждающей среды на входе в машину (40 °C) и превышения температуры по таблицам 7 и 8, не более 5 К. Для больших высот над уровнем моря температура 40 °C заменяется на значение, приведенное в таблице 10 | От 0 до 40 °C включ. | Увеличивается на значение, на которое температура охлаждающей среды меньше 40 °C |
1b) Максимальная температура окружающего воздуха или охлаждающего газа на входе в машину Если разница между классом нагревостойкости изоляции и предельным значением температуры, полученной как сумма нормируемой температуры охлаждающей среды на входе в машину (40 °C) и превышения температуры по таблицам 7 и 8, более 5 К. Для больших высот над уровнем моря температура 40 °C заменяется на значение, приведенное в таблице 10 | То же | Увеличивается на значение, на которое температура охлаждающей среды меньше 40 °C, но это значение должно быть уменьшено с учетом следующего фактора:
( |
1c) | Св. 40 до 60 °C включ. | Уменьшается на разность между температурой охлаждающей среды и 40 °C |
1d) | Менее 0 или св. 60 °C | По согласованию |
2 Максимальная температура воды на входе в теплообменники, охлаждаемый водой, или максимальная температура окружающей воды для погружных машин с поверхностным охлаждением или машин с водяным охлаждающим кожухом | От 5 до 25 °C включ. | Увеличивается на 15 К и на разность между 25 °C и |
Св. 25 °C | Увеличивается на 15 К и уменьшается на разность между | |
3a) Высота над уровнем моря H - универсальное применение | Св. 1000 до 4000 м включ., при этом максимальная температура окружающего воздуха не нормируется | Нет поправки. Считается, что понижение охлаждающей способности из-за разреженности воздуха компенсируется понижением максимальной температуры окружающей среды ниже 40 °C и что полная допустимая температура поэтому не будет превышать суммы 40 °C и превышения температуры по таблицам 7 и 8 <1> |
3b) Высота над уровнем моря H - для генераторов электростанций | Св. 4000 м | По согласованию |
В соответствии со спецификацией потребителя | Для генераторов электростанций должны быть введены поправки в соответствии с давлением воздуха. Поправки вводить не надо, если давление хладагента поддерживается на любой высоте | |
4 Номинальное напряжение обмотки статора Uном | Св. 12 кВ до 24 кВ включ. |
|
Св. 24 кВ | По согласованию | |
5 Номинальные значения для кратковременного режима S2 и номинальной выходной мощности менее 5000 кВт (кВ·А) <2> | Увеличивается на 10 К | |
6 Номинальные значения для непериодического режима S9 <2> |
| |
7 Номинальные значения для режима с дискретными нагрузками S10 <2> |
| |
<1> Максимальная температура окружающего воздуха на месте установки, указанная в таблице 10, определена с учетом понижения температуры окружающей среды, равного 1% предела превышения температуры на каждые 100 м высоты свыше 1000 м. <2> Только для обмоток, охлаждаемых воздухом. |
Таблица 10
Расчетные значения максимальной температуры окружающей среды
Высота над уровнем моря, м | Класс нагревостойкости изоляции | ||
130 (B) | 155 (F) | 180 (H) | |
Температура, °C | |||
1000 | 40 | 40 | 40 |
2000 | 32 | 30 | 28 |
3000 | 24 | 19 | 15 |
4000 | 16 | 9 | 3 |
В случае, когда измерение температуры проводят методом термометра в соответствии с 8.6.1, предельное превышение температуры должно соответствовать таблице 7.
Если для обмоток, косвенно охлаждаемых воздухом, условия на месте испытания отличаются от таковых на месте установки, предельные значения превышений температур для места испытаний должны быть скорректированы в соответствии с таблицей 11.
Таблица 11
Скорректированные предельные превышения температуры (К)
машин с косвенным воздушным охлаждением на месте испытаний
с учетом условий на месте установки
Условия испытаний | Скорректированный предел превышения температуры для места испытаний | |
1 Разница между температурами нормативной охлаждающей среды на месте испытаний | Абсолютное значение | |
Абсолютное значение | По согласованию | |
2 Разница между высотами над уровнем моря на месте испытаний HT и на месте установки H | H - св. 1000 до 4000 м включ. HT - менее 1000 м | |
H - менее 1000 м HT - св. 1000 до 4000 м включ. | ||
H - св. 1000 до 4000 м включ. HT - св. 1000 до 4000 м включ. | ||
H - св. 4000 м или HT - св. 4000 м | По согласованию | |
Примечание 1 - Примечание 2 - Если превышение температуры должно быть измерено над температурой воды на входе в охладитель, влияние высоты над уровнем моря на разницу температур между воздухом и водой должно обязательно учитываться. Однако для большинства конструкций охладителей эффект будет малым, причем разница увеличивается с увеличением высоты над уровнем моря приблизительно на 2 К на каждые 1000 м. Если корректировка необходима, она должна быть согласована с заказчиком. |
Если корректировка предельных значений в соответствии с таблицей 11 приводит к тому, что допускаемые температуры, полученные для места испытаний, оцениваются производителем как чрезмерные, то процедура испытаний и предельные значения должны быть согласованы с заказчиком.
Для машин с косвенным охлаждением обмотки статора водородом корректировка предельных значений температур для места испытаний не приведена, так как маловероятно, что такие машины могут быть испытаны при номинальной нагрузке где-либо в другом месте, кроме места установки.
8.10.2 Обмотки с непосредственным охлаждением
Температура обмоток с непосредственным охлаждением при нормативных условиях не должна превышать значений, приведенных в таблице 12.
Таблица 12
Предельные допускаемые температуры (°C) машин
с непосредственным охлаждением и их хладагентов
Часть электрической машины | Класс нагревостойкости | |||||
130 (B) | 155 (F) | |||||
Метод измерения | ||||||
Термометра | Сопротивления | Заложенных термопреобразователей | Термометра | Сопротивления | Заложенных термопреобразователей | |
1 Хладагент на выходе из обмоток переменного тока с непосредственным охлаждением. Эти температуры предпочтительнее приведенных в пункте 2 для принятия в качестве основы номинальных данных |
|
|
|
|
|
|
1a) Газ (воздух, водород, гелий и т.д.) | 110 | - | - | 130 | - | - |
1b) Вода или масло | 90 | - | - | 90 | - | - |
2 Обмотки переменного тока |
|
|
|
|
|
|
2a) Охлаждаемые газом | - | - | 120 <1> | - | - | 145 <1> |
2b) Охлаждаемые жидкостью | - | - | 120 <1> | - | - | 145 <1> |
3 Обмотки возбуждения машин турботипа |
|
|
|
|
|
|
3a) Охлаждаемые газом, выходящим из ротора, при следующем числе выходных зон <2> |
|
|
|
|
|
|
1 и 2 | - | 100 | - | - | 115 | - |
3 и 4 | - | 105 | - | - | 120 | - |
5 и 6 | - | 110 | - | - | 125 | - |
От 7 до 14 | - | 115 | - | - | 130 | - |
Св. 14 | - | 120 | - | - | 135 | - |
3b) Охлаждаемые жидкостью | При максимальной температуре охлаждающей среды по пункту 1b) температура в нагретых точках не должна превышать допустимых значений | |||||
4 Обмотки возбуждения машин переменного и постоянного тока, за исключением указанных в пункте 3 |
|
|
|
|
|
|
4a) Обмотки, охлаждаемые газом | - | 130 | - | - | 150 | - |
4b) Обмотки, охлаждаемые жидкостью | При максимальной температуре охлаждающей среды по пункту 1b) температура в нагретых точках не должна превышать допустимых значений | |||||
<1> Коррекция предельных температур для высоковольтных обмоток переменного тока по таблице 13, пункт 2, в данном случае не проводится. <2> Вентиляция ротора характеризуется числом радиальных выходных зон по всей длине ротора. Специальные зоны выхода охлаждающей среды в лобовых частях катушек обмоток рассматриваются в качестве одного выхода для каждого конца. Общая зона выхода двух аксиальных противоположно направленных потоков охлаждающей среды должна рассматриваться как две зоны. |
Для других условий эксплуатации на месте установки предельные температуры должны быть скорректированы согласно таблице 13.
Таблица 13
Поправки к предельным допускаемым температурам (°C), машин
с непосредственным воздушным или водородным охлаждением
на месте установки, учитывающие условия эксплуатации,
отличные от номинальных
Рабочее условие или номинальное значение | Поправка к предельной допустимой температуре в таблице 5 | |
1 Температура хладагента | От 0 до 40 °C включ. | Уменьшение на разность между 40 °C и |
От 40 до 60 °C включ. | Не корректируется | |
До 0 или св. 60 °C | По согласованию с заказчиком | |
Рабочее условие или номинальное значение | Поправка к предельной допустимой температуре в таблице 5 | |
2 Номинальное напряжение обмотки статора Uном | Св. 11 кВ | Не корректируется. Поток тепла в основном передается охлаждающей средой внутри проводника, а не через основную изоляцию обмотки |
Если условия на месте испытаний отличаются от таковых на месте установки, предельные значения температур должны быть скорректированы согласно таблице 14.
Таблица 14
Скорректированные предельные допускаемые температуры (°C),
машин с непосредственным воздушным охлаждением на месте
испытаний с учетом рабочих условий на месте установки
Условия испытания | Скорректированный предел температуры на месте испытания | |
1 Разница между температурами нормативной среды на месте испытаний | Абсолютное значение | |
Абсолютное значение | По согласованию | |
2 Разница между высотами над уровнем моря на месте испытания HT и на месте установки H | H - св. 1000 до 4000 м включ. HT - менее 1000 м | |
H - менее 1000 м HT - св. 1000 до 4000 м включ. | ||
H - св. 1000 до 4000 м включ. HT - св. 1000 до 4000 м включ. | ||
| H - св. 4000 м или HT - св. 4000 м | По согласованию |
Примечание - |
Если в результате корректировки предельных значений температур по таблице 14 полученные значения температур для места испытаний производитель считает чрезмерными, процедура испытаний и предельные значения температур должны быть согласованы с заказчиком.
8.10.3 Поправки, учитывающие чистоту водорода при испытании
Для обмоток, охлаждаемых непосредственно или косвенно водородом, никаких поправок на предельные значения превышения температуры или температуры не вводится, если содержание водорода в охлаждающей среде 95 - 100%.
8.10.4 Постоянно включенные короткозамкнутые обмотки, магнитные сердечники и другие конструктивные элементы (кроме подшипников), соприкасающиеся или не соприкасающиеся с изоляцией
Превышение температуры или температура этих частей не должны представлять опасность для соприкасающейся с ней изоляции и других элементов конструкции.
8.10.5 Открытые или закрытые коллекторы и контактные кольца, щетки и щеткодержатели
Превышение температуры или температура любого коллектора, контактного кольца, щетки или щеткодержателя не должны быть опасными для изоляции этих или любых других сопряженных с ними деталей.
Превышение температуры или температура коллектора или контактного кольца не должны превышать значений, при которых комбинация сорта щеток и материала коллектора или контактного кольца обеспечивает нормальное прохождение тока в полном рабочем диапазоне.
