变压器用天然酯和合成酯油中溶解气体分析导则(标准)

DL/T××××—××××PAGE1DL/T××××—××××PAGEIIDL国家能源局发布201X-XX-XX实施201X-XX-XX发布变压器用天然酯和合成酯油中溶解气体分析导则GuideforInterpretationofGasesGeneratedinNaturalEsterandSyntheticEster-ImmersedTransformers（DL国家能源局发布201X-XX-XX实施201X-XX-XX发布变压器用天然酯和合成酯油中溶解气体分析导则GuideforInterpretationofGasesGeneratedinNaturalEsterandSyntheticEster-ImmersedTransformers（IEEEStdC57.155-2014,GuideforInterpretationofGasesGeneratedinNaturalEsterandSyntheticEster-ImmersedTransformers，MOD）（征求意见稿）DL/T××××—201X中华人民共和国电力行业标准ICSE备案号：DL/T××××—201×PAGE31DL/T××××—201×PAGE32变压器用天然酯和合成酯油中溶解气体分析导则1范围本标准规定了绝缘油（天然酯和合成酯油）中溶解气体的分析方法，包括气体来源、检测周期、取样以及基于气体检测的设备状态诊断方法等。本标准适用于以天然酯绝缘油、合成酯绝缘油、绝缘纸（板）为主要绝缘材料的电力变压器。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T7597电力用油(变压器油汽轮机油)取样方法GB/T10065绝缘液体在电应力和电离作用下的析气性测定方法GB/T17623绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法DL/T1811电力变压器用天然酯绝缘油选用导则NB/SH/T0930

热应力下绝缘液体产气特性测定法IEC62770电工用液体变压器和类似电气设备用未使用过的天然酯IEEEC57.147

变压器用天然酯绝缘油验收和维护导则IEEEC57.155天然酯和合成酯变压器产气分析导则3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1特征气体characteristicgas对判断充油电气设备内部故障有价值的气体，即氢气（H2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）。3.2天然酯绝缘油（以下简称天然酯）naturalesterinsulatingoil从种子或其它生物材料中提取的绝缘油。3.3合成酯绝缘油（以下简称合成酯）syntheticesterinsulatingoil有机酸与醇（如季戊四醇）经过酯化反应得到的绝缘油。3.4高油酸基天然酯绝缘油higholeicbasednaturalesterinsulatingoil具有高（＞75%）油酸（单不饱和脂肪酸，C18:1）成分的天然酯绝缘油。3.5高油酸基葵花型天然酯绝缘油higholeicsunflowerbasednaturalesterinsulatingoil具有典型脂肪酸组成（油酸82%，亚油酸9%，亚麻酸<1%）的高油酸基天然酯绝缘油。3.6大豆基天然酯绝缘油soybean-basednaturalesterinsulatingoil从大豆中提取的具有典型脂肪酸组成（油酸24%，亚油酸54%，亚麻酸7%）的天然酯绝缘油。3.7油菜籽基天然酯绝缘油rapeseed-basednaturalesterinsulatingoil从菜籽中提取的具有典型脂肪酸组成（油酸62%，亚油酸22%，亚麻酸10%）的天然酯绝缘油。3.8总溶解性可燃气体totaldissolvedcombustiblegas氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔和一氧化碳气体含量的总和。3.9杂散产气straygassing设备正常运行和未发生故障的过载运行条件下，天然酯（合成酯）绝缘油所产生的气体。3.10酯油变压器esterinsulatingoiltransfer内充天然酯绝缘油或合成酯绝缘油作为绝缘介质的变压器。4油中气体的来源4.1概述不同于矿物油，酯油具有丰富的酯基和C16~C18链，而缺乏环烷基和芳香基。化学结构差异导致了酯油和矿物油在故障状态下产生的气体种类虽然相同，但比率和产气率有较大差异。虽可使用通用的方法进行取样和测试，但酯油的溶解气体分析方法不能直接采用矿物油的分析方法，必须对矿物油的溶解气体分析方法进行修改才能适用于酯油。酯油与矿物油产气最显著的差别如下：——非故障条件下，含有亚麻酸的酯油会产生乙烷；——过热产生甲烷、乙烷和乙烯含量更高且相比矿物油在更低温度下产生气体；——过热产生的甲烷、乙烷和乙烯的比例和矿物油不同；——酯油过热产生大量的二氧化碳和一氧化碳。4.2杂散产气杂散产气是指设备正常运行和未发生故障的过载运行条件下，天然酯（合成酯）绝缘油所产生的气体。杂散气体的检测参照NB/SH/T0930标准中的相关要求，试验温度为120℃。由于亚麻酸氧化时会产生乙烷，选用亚麻酸含量较高的大豆基或菜籽基天然酯油作为绝缘介质的电气设备，即使在正常运行和未发生故障的过载运行条件下，也会产生杂散气体乙烷，浓度可以达到几百μL/L。但随着时间的推移乙烷浓度趋于稳定，应对杂散产气进行监测直至气体稳定并建立趋势基线。4.3酯油在电应力作用下的产气附录F中的大卫三角形法（参见附录F）说明，在PD区（局部放电）和D1区（低能放电），天然酯（合成酯）油和矿物油产生的特征气体比值相近。在相同条件下，合成酯中产生的放电故障气体含量与矿物油相近，而天然酯中产生的放电故障气体含量比矿物油低一个数量级。4.3.1局部放电酯油变压器局部放电产生的特征气体主要是氢气（H2）和甲烷（CH4）。4.3.2电弧放电酯油变压器电弧放电产生的特征气体主要是氢气（H2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）。酯油和矿物油生成的氢气和碳氢化物比例相近，但二者的产气率有所差异，生成的碳氧化物比例也不同，参见附录E、附录F。4.4酯油在热应力作用下的产气当达到一定的过热温度，酯油将通过碳氢链热分解、酯键热分解、游离酸组分及杂散产气反应等生成气体产物，其产气总量为矿物油的两倍以上，试验数据参见附录E。4.4.1酸性产物甘油三酸酯的分解是天然酯（合成酯）油热解的主要反应之一。它将生成两个游离脂肪酸、丙烯醛和来自第三个脂肪酸的乙烯酮。该反应虽未生成气体产物，但是每种产物可进一步反应产生碳氧化合物、乙烯、甲烷和乙烷。总酸值随着反应的发生而上升，说明碳氧化合物、乙烯、甲烷和乙烷均由酯油的热解产生。4.4.2碳氧化合物酯油热解产生的碳氧化合物为一氧化碳和二氧化碳，碳氧化合物的含量与酸值均随着温度的升高而增长，在相同温度下矿物油所产生的碳氧化物比酯油小几个数量级。此外，酯油所产生的碳氧化物含量也可能远大于纤维素绝缘纸，这将对纤维素绝缘纸老化程度的判断造成干扰，可通过酸值及乙烯含量来辅助判断气体来源。4.4.3乙烯酯油中乙烯的热解温度较矿物油低50℃～100℃，且在较高温度范围内仍然显著增加。通常情况下，天然酯油中乙烯的含量不会超过一氧化碳的含量，但在研究的最高温度下乙烯含量却明显超过一氧化碳含量，这种情况与矿物油相似。4.4.4甲烷和乙烷酯油热解过程中烃链断裂产生甲烷和乙烷，油中甲烷和乙烷的热解温度均较矿物油低50℃～100℃，在研究的上限温度下，酯油中甲烷和乙烷的产气特性与矿物油更为相似。在高温条件下，酯油热解产生的甲烷和乙烷含量相近，但在矿物油中并非如此。造成油中甲烷和乙烷产物含量和比例差异的根本原因是由于天然酯和矿物绝缘油具有不同的烃结构。4.6可燃性气体酯油在高温下会产生可燃性气体。气体的含量和产气率取决于酯油类型、暴露于高温下的含量和曝光时间等。可燃性气体的类型、变化率和比率发生变化时应采取额外措施。可燃性气体比率的变化反映了设备故障的严重程度。4.5纤维素绝缘纸的热解产气酯油变压器中的纤维素绝缘纸在过热条件下产生的主要气体是CO和CO2，CO2/CO比值是判断过热的依据，与矿物绝缘油类似。纤维素绝缘纸的分解一般不会产生大量的烃类气体，没有烃类气体的干扰有助于区分400℃～450℃以下的酯油过热和纤维素绝缘纸过热，高于这个温度范围时，酯油中产生的碳氧化物将掩盖从纤维素绝缘纸中产生的该类气体。由于纤维素绝缘纸的热解温度比酯油低，因此纤维素绝缘纸分解产生的气体在变压器正常运行温度下就能被发现。以升压变压器为例，设备在正常的额定电压范围内运行且不存在过热点，通常会产生数百μL/L的CO和数千μL/L的CO2，当CO2≥5000μL/L，CO≥500μL/L时，CO2/CO＞7可视为纤维素绝缘纸分解。当CO含量增加，CO2/CO比值下降，表明纤维素绝缘纸的分解可能存在异常。当CO和CO2含量大幅增加时，应及时检查，可能存在着纤维素绝缘纸过热或天然酯高温过热。4.6其他气体来源除变压器内部故障产生的气体外，气体的来源还包括绝缘液体污染、设备油箱带油焊接和设备有载分接开关切换时导致绝缘油分解产生的气体以及溶于绝缘油中的空气等，应在溶解气体分析之前确定其他气体源。酯油变压器应设置密封或惰性气体覆盖液体的保护系统，以避免绝缘油接触过高浓度的氧气和水分。氮气来源包括初始溶解氮、吸收空气中的氮或变压器顶部空间或保护设备中的干燥氮气。当氮气浓度低于预期氮气浓度、氧气浓度升高或氧氮比率升高时，表明可能存在酯油劣化或变压器密封不良等问题，应采取措施识别气体来源，评估酯油的劣化程度并采取相应措施。5检测周期5.1投运前的检测新的或大修后的35kV及以上酯油变压器，投运前应至少作一次检测。不带油运输时，应对油罐中绝缘油进行DGA检测，检测结果与出厂值对比不应有明显增加；注油完成且静放时间满足要求后，应对变压器本体绝缘油进行DGA检测，特征气体含量不应明显增加。现场交接试验应参照GB50150相关规定，试验后取样间隔时间应为同电压等级矿物绝缘油电力变压器规定时间的1.5倍，且不得少于24小时。5.2新投运时的检测新的或大修后的35kV及以上的酯油变压器至少应在投运后第1天、4天、10天、30天各做一次检测。5.3运行中的定期检测运行中设备的定期检测周期按表1的规定进行。表1运行中检测周期设备电压等级或容量检测周期110kV（66kV）8MVA及以上1年220kV6个月注：其他电压等级用户自行规定。5.4特殊情况下的检测5.4.1当设备出现异常情况（如变压器或气体继电器动作、差动保护动作、压力释放阀动作、经受大电流冲击以后、过励磁或过负荷等），应取油样检测。5.4.2当气体继电器中有集气时应取气样检测。5.4.3当怀疑设备内部有下列异常时，应根据情况缩减检测周期进行监测或退出运行。在监测过程中，若特征气体增长趋势明显，应采取其他相应措施；当在相近运行工况下，检测三次后含量稳定，可适当延长检测周期，直至恢复正常检测周期。a）过热性故障。当怀疑主磁回路或漏磁回路存在故障时，可缩短到每周检测一次；当怀疑导电回路存在故障时，宜缩短到至少每天一次。b）放电性故障。当怀疑存在低能量放电时，宜缩短到每天一次；当怀疑存在高能量放电时，应进一步检查或退出运行。取样6.1取样按GB/T7597中变压器油中溶解气体分析取样的有关规定进行。取样过程中应避免太阳或紫外线长时间直射。不应在变压器负压下取样，防止空气吸入本体。取样时，储油柜油位指示应大于零。油膨胀采用气体调节时，气体压力表应显示正压。对于继电器的取气管已引到地面的设备，应先排掉取气管内的油再取气样。6.2样品的标签、运输和保存样品标签：样品标签应包括单位、设备名称、设备型号、取样日期、取样部位、取样天气、运行负载、取样油温、油品型号及油量备注等。样品运输：样品运输过程中宜尽量避免剧烈震动，防止容器破碎，宜避免空运。样品保存：样品应避光保存，且保存时间不得超过4天。气体组分含量检测方法7.1油中溶解气体油气分离方法、气相色谱仪配置及最小检测灵敏度要求、样品分析检测步骤、试验结果的表示等可参照GB/T17623标准相关规定。7.2机械振荡法油中溶解气体各组分浓度，可采用式（7-1）、式（7-2）、式（7-3）和式（7-4）计算：（式7-1）（式7-2）式中：Vg'——50℃、试验压力下平衡气体体积，Vg——室温t、试验压力下平衡气体体积，mL；V'1——50℃时油样体积，V1——室温t时所取油样体积，，mL；t——试验时的温度，℃α——油的热膨胀系数，℃-1。（式7-3）

（式7-4）（式7-5）式中：Xi——101.3kPa和293K（20℃）时，油中溶解气体i组分浓度，μL/L；Ci,s——标准气中i组分浓度，Ai——样品气中i组分的平均峰面积，mV·sAi,s——标准气中i组分的平均峰面积，mV·sKi——组分i的气体分配系数。50℃时大豆基和菜籽基天然酯绝缘油中溶解气体各组分气体气体分配系数（Ki）的典型值参见附录H，测定方法参见GB/T17623-2017中附录DVg'——50℃、试验压力下平衡气体体积，V'1——50℃时的油样体积，P——试验时的大气压力，kPa；β——油样中溶解气体从50℃校正到20℃时的温度校正系数。式中的Ai和Ai,s也可以用平均峰高ℎ故障的识别8.1概述本标准推荐的酯油变压器油中溶解气体检测分析步骤为：——取样和处理：取样处理应按照本标准6.1所述执行，确保样品的一致性和代表性。——样本复测分析：根据本表2中的特征气体典型值，对特征气体含量超过典型值的样品进行复测。——结果诊断：应根据产气含量的绝对值、产气增长速率以及设备运行状况、结构特点、外部环境等因素综合判断设备是否存在故障以及故障的严重程度。——跟踪处理：调整试验周期，加强运维监控，采取相应处理措施，必要时限制负荷或停电处理。图1为一个典型的变压器油中溶解气体检测分析决策流程图。图1一个典型的变压器油中溶解气体检测分析决策流程图8.1新设备投运前油中溶解气体的含量要求新设备投运前油中溶解气体分析结果中乙炔（C2H2）含量应不大于0.1μL/L，氢气和总烃含量与出厂值不应有明显增长。8.2运行中设备油中溶解气体的典型值8.2.1油中溶解气体含量典型值运行中天然酯和合成酯变压器油中溶解气体含量典型值见表2。表2运行中天然酯和合成酯变压器油中溶解气体含量典型值[μL/L]天然酯类型样本数量典型值统计区段特征气体组分H2CH4C2H6C2H4C2H2CO大豆基天然酯绝缘油4378第90百分位1122023218116195%置信区间（105-118）（19-22）（219-247）（17-20）（1-1）（150-179）高油酸葵花基天然酯绝缘油476第90百分位35255816049795%置信区间（24-45）（18-30）（36-84）（12-23）（0-0）（314-583）合成酯绝缘油157第90百分位6410412415013134495%置信区间(52-82)(49-135)(105-362)(79-215)(0-33)(937-1526)注：——表中数据来源于一些实验室、分析服务商和设备所有者提供的的运行中变压器油中溶解气体分析数据，统计分析的详细结果见附录A。——表中第90百分位的特征气体组分浓度值，是在剔除故障样品后统计出来的典型值上限。——表中95%置信区间的特征气体组分浓度值，表示如果用类似的数据库再次推导可能会出现的浓度变化范围。——样本数量较少的统计结果更加具有不确定性，因此，合成酯绝缘油中特征值含量的置信区间范围更广。油中溶解气体含量典型值的应用原则如下：气体含量典型值不是划分设备内部有无故障的唯一判断依据。当气体含量超过典型值时，应按本标准5.4缩短检测周期，结合产气速率进行判断。如气体含量超过典型值，但长期跟踪检测结果稳定，可在超过典型值的情况下继续运行；如气体含量虽低于典型值，但产气速率增加过快，也应缩短跟踪检测周期。当气体含量突然大幅度增长或故障性质发生变化时，须视情况采取必要措施。注意区别非故障情况下的气体来源（见本标准4）新变压器或无历史采样数据的运行变压器的DGA样本数据应与表2相比较，如超出典型值应再次进行DGA分析确认，缩短跟踪检测周期，结合产气速率综合判断。8.2.2气体的增长率气体的增长率（产气速率）不但与故障能量大小、故障点的温度以及故障涉及的范围等有直接关系，还与设备类型、负荷情况和所用绝缘材料的体积及其老化程度有关。为了评估故障的性质和严重程度，应在合适的时间间隔内连续进行油中溶解气体检测分析并计算产气速率，以确定重要的故障气体是间断生成、稳定生成或者加速生成。值得注意的是，气体的产生时间可能仅在两次检测周期内的某一时间段，因此产区速率的计算值可能小于实际值，为了获得更准确的计算结果，有必要适当的缩短检测周期。油中溶解气体在线监测装置可以在检测周期内采集更多的样本，降低测量的不确定性。气体的增长率（产气速率）以下列两种方式计算：绝对产气速率，即每运行日产生某种气体的平均值，按（式11-1）计算：………………（式11-1） 式中：γa——绝对产气速率，mL/天；Ci,2——第二次取样测得油中某气体浓度，μL/L；Ci,1——第一次取样测得油中某气体浓度，μL/L；Δt——二次取样时间间隔的实际运行时间，天；m——设备总油量，t；ρ——油的密度，t/m3相对产气速率，即每运行月（或这算到月）某种气体含量增加值相对于原有值的百分数，按（式11-2）计算：………………（式11-2）式中：γr——相对产气速率，%/月；Ci,2——第二次取样测得油中某气体浓度，μL/L；Ci,1——第一次取样测得油中某气体浓度，μL/L；Δt——二次取样时间间隔的实际运行时间，月；通过对相似取样间隔内的连续产气速率进行比对可判断气体生成的快慢程度。但如果产气是间断的，利用产气速率的方法可能并不合适。目前尚未建立基于现场经验的产气速率注意值来评估设备故障的严重性。在比较气体浓度时应该慎重，因为在取样、样品重现性和测量方法再现性等方面可能会出现误差。考虑到气体含量测量的重复性，只有当增加的数量远远大于偶然误差时，气体增量和产气速率的增加才有意义。

（资料性附录）DGA数据库的统计分析A.1数据准备在对每个来源的数据进行初步检查后，编写了脚本来进行以下任务：——将变压器序列号改为匿名序列号；——将不同名称的变量映射到具有标准名称的字段中；——删除嵌入的标点符号和乱码字符；——将类别变量（如冷却类型，kV类别，流体类型等）重新编码为一组通用名称；——将采样日期更改为通用格式。数据脚本生成了一个组合的数据文件，并进行了手动检查和编辑，以生成用于统计分析的主数据文件。A.2统计分析经讨论，以H2+CH4+C2H4+C2H2>10,000μL/L(ppm)作为假定的故障后样品对所有样品进行筛除。该步骤排除了大约千分之一的天然酯绝缘油样品。编写了一个R脚本来进行统计分析，并将结果显示在的表格中。R统计脚本生成了所有特征气体的基本描述统计信息。同时对合成酯、高油酸向日葵基和大豆基天然酯绝缘油体样品集都进行描述性统计。对于氢气（H2），甲烷（CH4），乙烷（C2H6），乙烯（C2H4），乙炔（C2H2）和一氧化碳（CO），推导出基于常规第90百分位数，第95百分位数和第98百分位数的DGA限值，并对子集计算极限。使用平滑自举来估计每个限值的95％置信区间，表明当从类似数据库推导出相应限值时可预测的变异程度。表A.1~表A.6是基于前述分析方法统计出的天然酯绝缘油和合成酯绝缘油的描述性统计信息。表A.1大豆基天然酯绝缘油数据库特征气体的描述性统计[μL/L]气体记录数量最小值Min第一四分位数Q1中位数Mediam第三四分位数Q3最大值Max四分位距IQR从计算中排除的最大值Max_exclH2437808245548534726149CH44378025102126846056C2H643780328106288110330000C2H44378013749626200000C2H2437800001638010346CO43780254782103405722648CO243781726546510398989077424353表A.2基于95%置信区间的大豆基天然酯绝缘油特征气体百分位数限值[μL/L]气体H2CH4C2H6C2H4C2H2CO第90百分位数1122023218116195%置信区间（105-118）（19-22）（219-247）（17-20）（1-1）（150-179）第95百分位数1714138936346295%置信区间（160-188）（34-49）（351-444）（33-44）（2-3）（385-562）第98百分位数28811184111810147195%置信区间（261-351）（95-124）（764-934）（88-155）（7-13）（1085-1684）表A.3高油酸葵花基天然酯绝缘油数据库特征气体的描述性统计[μL/L]气体记录数量最小值Min第一四分位数Q1中位数Mediam第三四分位数Q3最大值Max四分位距IQR从计算中排除的最大值Max_exclH24760031117551123CH44760027718775C2H647600161515064C2H44760014172041C2H24760000281900CO47601459129.23122115.2113CO247613142.8325156798931424.2845表A.4基于95%置信区间的高油酸葵花基天然酯绝缘油特征气体百分位数限值[μL/L]气体H2CH4C2H6C2H4C2H2CO第90百分位数35255816049795%置信区间（24-45）（18-30）（36-84）（12-23）（0-0）（314-583）第95百分位数603713140071595%置信区间（48-84）（31-41）（92-152）（25-43）（0-1）（595-938）第98百分位数12645175463133595%置信区间（78-482）（40–210）（147–230）（43–54)）（1–14）（894–2093）表A.5合成酯绝缘油数据库特征气体的描述性统计[μL/L]气体记录数量最小值Min第一四分位数Q1中位数Mediam第三四分位数Q3最大值Max四分位距IQR从计算中排除的最大值Max_exclH21570312291489262758CH41570518321935272310C2H615703128667283445C2H41570511284059233086C2H2157000012902285CO1572219533949525373002019CO21572812406471769161251045107398表A.6基于95%置信区间的合成酯绝缘油特征气体百分位数限值[μL/L]气体H2CH4C2H6C2H4C2H2CO第90百分位数6410412415013134495%置信区间（52-82）（49-135）（105-362）（79-215）（0-33）（937-1526）第95百分位数8814447423042154195%置信区间（67-109）（109-182）（133-590）（157-329）（18-54）（1356-1845）第98百分位数10017959232551173695%置信区间（85-1335）(139-1686)（424-674）(220-3359)(36-93)(1555-2393)A.3分析结果大豆基、高油酸葵花基天然酯绝缘油和合成酯的分析结果见表A.1~表A.6。每种绝缘油类型均有一个特征气体描述统计表和一个特征气体百分位数限值表。用于描述性统计的列名包括N（计算中包括的样本数），Min（最小值），Q1（第一四分位数，即25%），中位数（50%），Q3（第三四分位数，75%），Max（最大值），IQR（四分位距，即Q3-Q1）和Max_excl（从计算中排除的最大值）。在此重申，将H2+CH4+C2H4+C2H2>10,000μL/L作为假定的故障后样品排除在外。对基于百分位数的限值，列名称分别为P90，P95和P98，指定第90，第95和第98百分位数。每个百分位数都伴随着估计的95％的置信区间。大豆基天然酯绝缘油的置信区间狭窄，因为这种流体的样品数量很多。对合成酯绝缘油，少量的样本数（157个）导致百分位数高不稳定性，所以相邻百分位数的置信空间重叠。一些P98的限值非常不确定，如从另一组相似的小样本中得到的限值可能有很大的不同。

（资料性附录）ASTMD7150杂散气体试验结果ASTMD1750强调在可控的条件下绝缘油的杂散气体情况。这些杂散气体可能会被误认为是由故障产生的，从而导致采取一些不必要的措施。表B.1报告了几种天然酯和合成酯绝缘油的杂散气体试验结果，并与样品结果进行比较，以帮助识别与其他情况有关的非故障相关气体。表B.1ASTMD7150改进的使用空气喷射的杂散气（24小时试验）[μL/L]天然酯类型合成酯绝缘油高油酸葵花基天然酯绝缘油大豆基天然酯绝缘油菜籽基天然酯绝缘油α-亚麻酸含量0大约0.2%大约7%大约9%H2175357316289CH414211060C2H6045633694C2H428719C2H20000CO123203408503CO272687613301696

（资料性附录）暴露于荧光灯下引起的杂散气体实验的酯油样品制备按照改进的ASTMD7150测试方法（荧光灯照射前先空气喷射，1天，120℃），即将ASTMD7150规定样品的暴露时间缩短至一天。大豆基天然酯绝缘油含有约7％的α-亚麻酸。这个实验主要用来说明酯油需要避免阳光及荧光照射。如果发生暴露，那么产生的气体可能会被误认为是变压器产生故障。本标准提供大豆基天然酯绝缘油暴露于荧光灯下的乙烷产气实验室数据作为比较。注：实验数据仅限于大豆基天然酯绝缘油表C.1暴露于荧光灯下的大豆基天然酯绝缘油的DGA结果[μL/L]气体ASTMD7150仅荧光灯光源ASTMD7150和荧光灯光源控制控制样本H2149257762CH4352373C2H66156422192C2H47620C2H2000CO220197474CO29429961998

（资料性附录）实验室热解实验信息实验室热解实验未涵盖运行中的变压器的一些材料，因此该试验结果并不能代表变压器现场运行的条件。实验信息如下：1)允许在250℃至700℃的温度下观察和测量由绝缘油形成的气体。2)在固定体积系统中测量相对气体压力。3)在大气压力下进行可膨胀体积系统的研究。4）允许采集和分析液体和气体样品。大豆基天然酯绝缘油，高油酸葵花基天然酯绝缘油，菜籽基天然酯绝缘油，合成酯绝缘油和矿物绝缘油的数据见表D.1~表D.5。该数据显示每次试验产生的气体总量。总量是指从气相测量的气体和溶解在绝缘液体中的气体的总和。试验时间为8小时，绝缘油体积为1.5升。注意，在700℃下，酯类绝缘油产气体积超过了100升。实验数据说明在实验室条件下绝缘油怎么反应，可据此推断绝缘油在类似温度下的产气情况。变压器制造、暴露时间、暴露量和其他情况会影响气体的种类和浓度，所以在诊断潜在的变压器故障是会存在变化。表D.1大豆基天然酯绝缘油热解实验室经验[μL/L]大豆基天然酯250°C300°C350°C400°C450°C500°C550°C600°C650°C700°CH2183242453448145789206444963095166318986155336773CH4918361635427322654263892555117517622115591740C2H632140449589612584467905180022666376516351811721018C2H423959126206657054937163774291359999737426253C2H200000003573821333494CO138250388126715983484632144765888535474978295315715859CO252856566013241506316633283110067586381768390639506162酸值（mgKOH/g）0.0260.0490.0840.3289.035>10>10>10>10>10图D.1大豆基天然酯绝缘油热解的TDCG%（总溶解可燃性气体）表D.2高油酸葵花基天然酯绝缘油热解实验室经验[μL/L]高油酸葵花基天然酯250°C300°C350°C400°C450°C500°C550°C600°C650°C700°CH2000185672368724078736530513389123614829CH4398201287185033148201365578680199616016581C2H6033836019455325411146935052690379183573C2H400058074568446156734560861668765835155966C2H2000000015802019752615CO5460772242319255059142515274052783761141712554284CO21003134612811822138394892733195203318108445817057989692酸值（mgKOH/g）0.0430.0610.0660.150.2628.762>10>10>10>10图D.2高油酸葵花基天然酯绝缘油热解的TDCG%表D.3菜籽基天然酯绝缘油解实验室经验[μL/L]菜籽基天然酯250°C300°C350°C400°C450°C500°C550°C600°C650°C700°CH2212295323609100756613528307277533416978574206957CH4471271132813987290643685102650547697098414354645C2H6306829303203452711401475014510722848721589192812718750C2H49544210758245262048194168441151703015634413530C2H2000000033383583648392CO5891460145133529749467989637160796317808790660312585097CO25879689951888635585329262718221422710746095957895977酸值（mgKOH/g）0.0780.0950.1240.4035.4246.839>10>10>10>10图D.3菜籽基天然酯绝缘油解的TDCG%表D.4合成酯绝缘油热解实验室经验[μL/L]合成酯250°C300°C350°C400°C450°C500°C550°C600°C650°C700°CH22626203455848179901088433953942353482CH4218631461811249692354431364812408810611821529C2H6336146259279132202412681153385436424527331319C2H469651681822215275964562983722844471924418135C2H20000000408293945931CO6310440961757941013013985531731122480290912123174CO25246458419463728624547018222407159545235011499587酸值（mgKOH/g）0.0230.030.0540.0650.1680.2881.8124.4488.912>10图D.4合成酯绝缘油热解的TDCG%表D.5矿物绝缘油热解实验室经验[μL/L]矿物绝缘油250°C300°C350°C400°C450°C500°C550°C600°C650°C700°CH20616566308635341511276013496347248321CH415327782281113514060525596556206018288865C2H609917181606768840392429890097135061C2H40023265028254528885515656315505831C2H20000000015064140CO2389156173220256166478545812096CO2392451540553699653866452451091121840酸值（mgKOH/g）0.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0470.0480.048图D.4矿物绝缘油热解的TDCG%本附录中提供了由实验热解DGA数据计算出的DuvalTriangle比率。每个比例如图D.5、图D.6和图D.7所示，用于描述实验绝缘油的比率随温度变化情况。这些比率对于评估可能的故障状况的DGA结果是有用的。比率计算和方法使用见附录G。图D.5热解实验后Duval三角诊断方法CH4比率图D.6热解实验后Duval三角诊断方法C2H4比率图D.6热解实验后Duval三角诊断方法C2H2比率

（资料性附录）EPRI实验室热解和电弧实验信息E.1EPRI实验室热解实验总结该实验与附录D的不同之处在于，实验装置包含绝缘油与典型的变压器内部材料（如导体和纤维素绝缘纸）的典型比例。表E.1和表E.2在类似实验条件下比较了矿物绝缘油和大豆基天然酯绝缘油。实验使用的测试装置包括容量为1.8升的不锈钢容器和用VitonO型圈密封的铝制顶盖。该容器设有进出口和阀门，使用带有隔膜的取样口进行液体取样。测试单元内部含有约1.0L未使用的天然酯900g或矿物绝缘油870g。铜导体用21g纸的热改性纸包裹。导体共有14匝，两层缠绕在3.5英寸直径的木块上，其比例与16,400L比例缩小至1.2L油相同。用氮气吹扫液体以除去溶解的气体。绝缘油以足够慢的速度在热点区域上循环，以防止温度下降。将绝缘油加热到预定温度并维持一定时间，然后取出油样，并进行DGA检测。每个油样分别加热到下列热点：200℃下5天；300℃下1天；500℃下20min。E.1.1矿物绝缘油与大豆基天然酯绝缘油的比较结果表E.1提供了实验室热点热解实验中矿物绝缘油和大豆基天然酯绝缘油的比较，其中热点不包括附近的纤维素绝缘纸。将电力变压器中常见的材料按比例缩小进行实验。表E.1大豆基天然酯绝缘油热裂解实验室数据EPRI数据200°C300°C500°C矿物绝缘油大豆基天然酯矿物绝缘油大豆基天然酯矿物绝缘油大豆基天然酯H243234609001300CH45604322077068007900C2H62901400170170090003000C2H430352207701400062000C2H20000020CO280200420430014011000CO2240062002500017000300077000E.2电弧实验室实验总结台式灭弧装置是为了模拟负载分接开关触点之间的灭弧而设计的。这个定制的金属容器(18.9升)装有阀门、取样口、清洗口和允许两个浸在液体中的埃尔科尼接触点之间形成电弧的电子馈电。采用气动执行机构和商用焊接电源调节起弧速率。设备试验条件：140A，开关速率设置为50次/min，总共运转5000次。绝缘油温度保持在在20℃至24℃，顶部空间用氮气吹扫，然后进行测试。表E.2EPRI电弧结果矿物绝缘油大豆基天然酯H21430380CH415935C2H64015C2H4572410C2H235101440CO080

（资料性附录）大卫三角形法当DGA结果高于最低气体浓度并且设备中存在可疑故障时，可以应用大卫三角形法进行诊断。大卫三角区域是基于天然酯和合成酯日益增长的使用经验水平，通过对特定酯油类型和观察设备气体来源的DGA结果的实证检验建立区域。随着时间的推移，新的数据和信息变得可用，这些区域会被更新。使用表F.1中找到的比例评估甲烷（CH4），乙烯（C2H4）和乙炔（C2H2），每个比例项绘制在F.1的实施例中所示的三角形图中。表F.1三角形公式三角轴公式%CH4=CH4/(CH4+C2H4+C2H2)%C2H4=C2H4/(CH4+C2H4+C2H2)%C2H2=C2H2/(CH4+C2H4+C2H2)F.1实例根据表F.1计算示例参数。示例参数绘制在Duval三角形上，如虚线图所示。D2区域符号与表F.2中的故障描述代码相匹配，表示可能存在高能量放电产气。基于对最新的绝缘油数据的大卫三角图像如图F.2，图F.3和图F.4所示。表F.2Duval三角示例参数示例参数三角轴%CH410%C2H450%C2H240表F.3大卫故障类型符号符号故障介绍PD局部放电D1低能量的放电D2高能量的放电DT热故障或者放电T1热故障，T<300℃T2热故障，300℃<T<700℃T3热故障，T>700℃图F.1绘制示例参数的大卫三角形图F.2大豆基天然酯绝缘油的大卫三角形图F.3高油酸葵花型天然酯的大卫三角形图F.4合成酯的大卫三角形

（资料性附录）特征气体法大豆基天然酯绝缘油在不同故障类型下产生的主要特征气体和次要特征气体可归纳为表G.1，由此可推断设备的故障类型。表G.1大豆基天然酯绝缘油在不同故障类型产生的气体故障类型主要特征气体次要特征气体油过热C2H6、COH2，CH4，C2H4油和纸过热C2H6、COH2，CH4，C2H4局部放电H2、CH4，C2H2C2H4，C2H6火花放电C2H2H2，CH4，C2H4，C2H6油中电弧C2H2，C2H4H2，CH4，C2H6油纸击穿C2H2H2，CH4，C2H4，C2H6注1：天然酯绝缘油过热分为两种情况，即低温过热（低于700℃）和高温（高于700℃）。注2：不同故障类型产生的气体是参考附录F中大豆基天然酯绝缘油的大卫三角形得出。

（资料性附录）绝缘油中气体分配系数50℃时大豆基和菜籽基天然酯绝缘油中溶解气体各组分气体气体分配系数（Ki）的典型值见附录H中的表H.1。H.150℃下天然酯绝缘油中各溶解气体组分的气体分配系数天然酯绝缘油类型H2COCO2CH4C2H4C2H6C2H2大豆基天然酯绝缘油0.0620.1211.2500.3371.4371.7461.998菜籽基天然酯绝缘油0.0570.1121.2890.3281.4001.6851.724

（资料性附录）实例学习I.1大豆基天然酯绝缘油的实例分析采用大豆基天然酯绝缘油配电变压器（230kV，8MVA）作为现场备用变压器的三个单相变压器组投入使用。变压器通电之后，立即采集多个样品，以确定趋势线的基线，并对其进行监测。样品#1发现了少量的乙炔，具体数据见表I.1。表I.1实例分析的DGA数据[μL/L]样品数据(μL/L)12345样品日期2005.12.282006.1.182006.8.32007.7.312007.8.16样品之间的天数-2019535816H26516280268O2324417355457121539N25008562708600864257150300CH40125560CO1110318691CO23095769377561582C2H42234649C2H602193135C2H2222226217表I.2实例分析的DGA变化率(μL/L/天)样品日期2006.1.182006.8.32007.7.312007.8.16H2-0.10.10.7-0.8O2-75.5-6.10.551.7N2631.2-13.4-48.9483.1CH40.10.00.10.3CO-0.10.10.20.3CO213.41.9-0.551.6C2H40.00.00.10.2C2H60.10.10.00.3C2H20.00.00.6-0.6随后的样品＃3，＃4和＃5从大卫三角法得到了类似的DGA气体图。这些样品的单个气体浓度变化率有所增加。样品＃4表示变压器内部有电弧活动，因此为确认为故障，很快取得样品＃5相关数据。变压器业主决定拆除变压器进行维修，并安装备用变压器。可燃性气体在气体中浓度变化率呈上升趋势（见表I.2）。一氧化碳和二氧化碳气体浓度略有增加，这些浓度可能与来自的纤维素绝缘纸老化或过热有关。分析方式包括采用大卫三角法。由于低可燃性气体浓度，大卫三角法不能用于较早的三个样品。气体源通过屏蔽接地导体具有高电流安培数。接地导体沿着接近燃烧的薄纤维素绝缘纸包裹物方向运行。松动的屏蔽接地连接导致屏蔽电位闪络增加，产生乙炔气体浓度增加。随后内部检查发现故障是屏蔽层接地松动。表I.3实例分析的大卫三角形方法计算比例比率2007.7.312007.8.16%CH416.8%18.4%%C2H414.1%15.0%%C2H269.1%66.6%诊断代码低能量的放电D1低