IEC 60034-18-41:2014

Rotating electrical machines - Part 18-41: Partial discharge free electrical insulation systems (Type I) used in rotating electrical machines fed from voltage converters - Qualification and quality control tests

IEC 60034-18-41:2014 defines criteria for assessing the insulation system of stator/rotor windings which are subjected to voltage-source pulse-width-modulation drives. It applies to stator/rotor windings of single or polyphase AC machines with insulation systems for converter operation. It describes qualification tests and quality control (type and routine) tests on representative samples or on completed machines which verify fitness for operation with voltage source converters.

Machines électriques tournantes - Partie 18-41: Systèmes d'isolation électrique sans décharge partielle (Type I) utilisés dans des machines électriques tournantes alimentées par des convertisseurs de tension - Essais de qualification et de contrôle qualité

L'IEC 60034-18-41:2014 définit des critères pour évaluer le système d'isolation dans des enroulements de stator/de rotor liés à des entraînements à modulation de largeur d'impulsion (PWM) due à la tension. Elle s'applique à des enroulements de stator/de rotor dans des machines à CA monophasés ou polyphasés comportant des systèmes d'isolation pour le fonctionnement du convertisseur. Elle décrit les essais de qualification et les essais de contrôle qualité (essais de type et individuels de série) sur des échantillons représentatifs ou sur des machines finies pour vérifier qu'ils sont en mesure de fonctionner avec des convertisseurs de source de tension.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 05-Mar-2014
• ICS: 01 - GENERALITIES. TERMINOLOGY. STANDARDIZATION. DOCUMENTATION
• ICS: 29.160.01 - Rotating machinery in general
• Technical Committee: TC 2 - Rotating machinery
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 15-Mar-2014
• Completion Date: 06-Mar-2014

Relations

• Replaces: IEC TS 60034-18-41:2006 - Rotating electrical machines - Part 18-41: Qualification and type tests for Type I electrical insulation systems used in rotating electrical machines fed from voltage converters
• Effective Date: 05-Sep-2023
• Amended By: IEC 60034-18-41:2014/AMD1:2019 - Amendment 1 - Rotating electrical machines - Part 18-41: Partial discharge free electrical insulation systems (Type I) used in electrical rotating machines fed from voltage converters - Qualification and quality control tests
• Effective Date: 05-Sep-2023

Standards Content (Sample)

IEC 60034-18-41 ®
Edition 1.0 2014-03
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Rotating electrical machines –
Part 18-41: Partial discharge free electrical insulation systems (Type I) used in
rotating electrical machines fed from voltage converters – Qualification and
quality control tests
Machines électriques tournantes –
Partie 18-41: Systèmes d’isolation électrique sans décharge partielle (Type I)
utilisés dans des machines électriques tournantes alimentées par des
convertisseurs de tension – Essais de qualification et de contrôle qualité

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IEC 60034-18-41 ®
Edition 1.0 2014-03
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Rotating electrical machines –

Part 18-41: Partial discharge free electrical insulation systems (Type I) used in

rotating electrical machines fed from voltage converters – Qualification and

quality control tests
Machines électriques tournantes –

Partie 18-41: Systèmes d’isolation électrique sans décharge partielle (Type I)

utilisés dans des machines électriques tournantes alimentées par des

convertisseurs de tension – Essais de qualification et de contrôle qualité

INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
PRICE CODE
INTERNATIONALE
CODE PRIX X
ICS 29.160 ISBN 978-2-8322-1416-9

– 2 – IEC 60034-18-41:2014 © IEC 2014
CONTENTS
FOREWORD . 5
INTRODUCTION . 7
1 Scope . 9
2 Normative references . 9
3 Terms and definitions . 10
4 Machine terminal voltages arising from converter operation . 13
5 Electrical stresses in the insulation system of machine windings . 17
5.1 General . 17
5.2 Voltages stressing the phase/phase insulation . 18
5.3 Voltages stressing the phase/ground insulation . 18
5.4 Voltages stressing the turn and strand insulation . 18
5.5 Mechanisms of insulation degradation . 19
6 Types of machine insulation . 20
7 Stress categories for Type I insulation systems used in converter fed machines . 20
8 Design qualification and type tests for Type I insulation systems . 22
8.1 General . 22
8.2 Design qualification test . 22
8.3 Type test . 22
9 Test equipment . 22
9.1 PD measurement at power frequency . 22
9.2 PD measurement during voltage impulses. 22
9.3 Voltage impulse generators . 23
9.4 Sensitivity . 23
9.5 PD tests . 23
9.5.1 Power frequency voltage . 23
9.5.2 Impulse excitation . 23
10 Qualification of the design of Type I insulation systems . 23
10.1 General . 23
10.2 Approach . 24
10.2.1 General . 24
10.2.2 Twisted pair or equivalent arrangement . 24
10.2.3 Motorette (random wound) or formette (form-wound) . 24
10.2.4 Complete windings . 24
10.3 Preparation of test objects . 25
10.3.1 General . 25
10.3.2 Turn/turn insulation samples . 25
10.3.3 Motorette/formette test samples or complete windings . 25
10.4 Design qualification tests . 26
10.4.1 General . 26
10.4.2 Pre-diagnostic tests . 26
10.4.3 Diagnostic tests . 26
10.4.4 Ageing cycle . 26
10.4.5 PD tests . 26
10.5 Pass criterion for the design qualification test . 27
11 Type test procedure for Type I insulation systems . 27
11.1 General . 27

11.2 Power frequency PD tests . 27
11.3 Impulse PD tests . 28
12 Routine tests . 28
13 Analysis, reporting and classification . 28
Annex A (informative) Derivation of possible terminal voltages in service for a
converter-fed machine . 29
A.1 Calculation of d.c. bus voltage . 29
A.2 Calculation of maximum peak voltages for a 2-level converter . 30
Annex B (normative) Derivation of test voltages for Type I insulation systems . 32
B.1 Stress categories . 32
B.2 Requirements for the applied impulse voltage . 32
B.3 Enhancement factors for PD tests . 33
B.4 Voltage for design qualification and type tests . 34
B.5 Examples of maximum peak/peak operating voltages . 37
B.6 Calculation of test voltages . 37
Annex C (normative) Derivation of allowable voltages in service . 39
C.1 Impulse voltage insulation class (IVIC) of the machine . 39
C.2 Impulse voltage insulation class assigned in special designs . 39
Bibliography . 41

Figure 1 – Voltage impulse waveshape parameters . 13
Figure 2 – Five step phase
...

IEC 60034-18-41 ®
Edition 1.1 2019-06
CONSOLIDATED VERSION
INTERNATIONAL
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rotating electrical machines fed from voltage converters – Qualification and
quality control tests
Machines électriques tournantes –
Partie 18-41: Systèmes d’isolation électrique sans décharge partielle (Type I)
utilisés dans des machines électriques tournantes alimentées par des
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VERSION REDLINE
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– 2 – IEC 60034-18-41:2014+AMD1:2019 CSV
© IEC 2019
CONTENTS
FOREWORD . 5
INTRODUCTION . 7
1 Scope . 9
2 Normative references . 9
3 Terms and definitions . 10
4 Machine terminal voltages arising from converter operation . 13
5 Electrical stresses in the insulation system of machine windings . 17
5.1 General . 17
5.2 Voltages stressing the phase/phase insulation . 18
5.3 Voltages stressing the phase/ground insulation . 18
5.4 Voltages stressing the turn and strand insulation . 18
5.5 Mechanisms of insulation degradation . 19
6 Types of machine insulation . 20
7 Stress categories for Type I insulation systems used in converter fed machines . 20
8 Design qualification and type tests for Type I insulation systems . 22
8.1 General . 22
8.2 Design qualification test . 22
8.3 Type test . 22
9 Test equipment . 22
9.1 PD measurement at power frequency . 22
9.2 PD measurement during voltage impulses. 22
9.3 Voltage impulse generators . 23
9.4 Sensitivity . 23
9.5 PD tests . 23
9.5.1 Power frequency voltage . 23
9.5.2 Impulse excitation . 23
10 Qualification of the design of Type I insulation systems . 23
10.1 General . 23
10.2 Approach . 24
10.2.1 General . 24
10.2.2 Twisted pair or equivalent arrangement . 24
10.2.3 Motorette (random wound) or formette (form-wound) . 24
10.2.4 Complete windings . 24
10.3 Preparation of test objects . 25
10.3.1 General . 25
10.3.2 Turn/turn insulation samples . 25
10.3.3 Motorette/formette test samples or complete windings . 25
10.4 Design qualification tests . 26
10.4.1 General . 26
10.4.2 Pre-diagnostic tests . 26
10.4.3 Diagnostic tests . 26
10.4.4 Ageing cycle . 26
10.4.5 PD tests . 26
10.5 Pass criterion for the design qualification test . 27
11 Type test procedure for Type I insulation systems . 27

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11.1 General . 27
11.2 Power frequency PD tests . 27
11.3 Impulse PD tests . 28
12 Routine tests . 28
12.1 Optional PD test. 28
12.2 Routine withstand voltage test . 28
13 Analysis, reporting and classification . 29
Annex A (informative) Derivation of possible terminal voltages in service for a
converter-fed machine . 30
A.1 Calculation of d.c. bus voltage . 30
A.2 Calculation of maximum peak voltages for a 2-level converter . 31
Annex B (normative) Derivation of test voltages for Type I insulation systems . 33
B.1 Stress categories . 33
B.2 Requirements for the applied impulse voltage . 33
B.3 Enhancement factors for PD tests . 34
B.4 Voltage for design qualification and type tests . 36
B.5 Examples of maximum peak/peak operating voltages . 38
B.6 Calculation of test voltages . 38
Annex C (normative) Derivation of allowable voltages in service . 41
C.1 Impulse voltage insulation class (IVIC) of the machine .
...