《變壓器用天然酯和合成酯油中溶解氣體分析導(dǎo)則(標(biāo)準(zhǔn))》

ICS

E

備案號(hào)：DL

中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

DL/T××××—201X

變壓器用天然酯和合成酯油中溶解氣體分

析導(dǎo)則

GuideforInterpretationofGasesGeneratedinNaturalEsterandSynthetic

Ester-ImmersedTransformers

（IEEEStdC57.155-2014,GuideforInterpretationofGasesGeneratedinNaturalEsterandSynthetic

Ester-ImmersedTransformers，MOD）

（征求意見稿）

201X-XX-XX發(fā)布201X-XX-XX實(shí)施

國(guó)家能源局發(fā)布

DL/T××××—201×

II

DL/T××××—××××

變壓器用天然酯和合成酯油中溶解氣體分析導(dǎo)則

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了絕緣油（天然酯和合成酯油）中溶解氣體的分析方法，包括氣體來源、檢測(cè)周期、取

樣以及基于氣體檢測(cè)的設(shè)備狀態(tài)診斷方法等。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于以天然酯絕緣油、合成酯絕緣油、絕緣紙（板）為主要絕緣材料的電力變壓器。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T7597電力用油(變壓器油汽輪機(jī)油)取樣方法

GB/T10065絕緣液體在電應(yīng)力和電離作用下的析氣性測(cè)定方法

GB/T17623絕緣油中溶解氣體組分含量的氣相色譜測(cè)定法

DL/T1811電力變壓器用天然酯絕緣油選用導(dǎo)則

NB/SH/T0930熱應(yīng)力下絕緣液體產(chǎn)氣特性測(cè)定法

IEC62770電工用液體變壓器和類似電氣設(shè)備用未使用過的天然酯

IEEEC57.147變壓器用天然酯絕緣油驗(yàn)收和維護(hù)導(dǎo)則

IEEEC57.155天然酯和合成酯變壓器產(chǎn)氣分析導(dǎo)則

3術(shù)語(yǔ)和定義

下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

3.1

特征氣體characteristicgas

對(duì)判斷充油電氣設(shè)備內(nèi)部故障有價(jià)值的氣體，即氫氣（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

天然酯絕緣油（以下簡(jiǎn)稱天然酯）naturalesterinsulatingoil

從種子或其它生物材料中提取的絕緣油。

3.3

合成酯絕緣油（以下簡(jiǎn)稱合成酯）syntheticesterinsulatingoil

有機(jī)酸與醇（如季戊四醇）經(jīng)過酯化反應(yīng)得到的絕緣油。

3.4

高油酸基天然酯絕緣油higholeicbasednaturalesterinsulatingoil

1

DL/T××××—201×

具有高（＞75%）油酸（單不飽和脂肪酸，C18:1）成分的天然酯絕緣油。

3.5

高油酸基葵花型天然酯絕緣油higholeicsunflowerbasednaturalesterinsulatingoil

具有典型脂肪酸組成（油酸82%，亞油酸9%，亞麻酸<1%）的高油酸基天然酯絕緣油。

3.6

大豆基天然酯絕緣油soybean-basednaturalesterinsulatingoil

從大豆中提取的具有典型脂肪酸組成（油酸24%，亞油酸54%，亞麻酸7%）的天然酯絕緣油。

3.7

油菜籽基天然酯絕緣油rapeseed-basednaturalesterinsulatingoil

從菜籽中提取的具有典型脂肪酸組成（油酸62%，亞油酸22%，亞麻酸10%）的天然酯絕緣油。

3.8

總?cè)芙庑钥扇細(xì)怏wtotaldissolvedcombustiblegas

氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔和一氧化碳?xì)怏w含量的總和。

3.9

雜散產(chǎn)氣straygassing

設(shè)備正常運(yùn)行和未發(fā)生故障的過載運(yùn)行條件下，天然酯（合成酯）絕緣油所產(chǎn)生的氣體。

3.10

酯油變壓器esterinsulatingoiltransfer

內(nèi)充天然酯絕緣油或合成酯絕緣油作為絕緣介質(zhì)的變壓器。

4油中氣體的來源

4.1概述

不同于礦物油，酯油具有豐富的酯基和C16~C18鏈，而缺乏環(huán)烷基和芳香基?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)差異導(dǎo)致

了酯油和礦物油在故障狀態(tài)下產(chǎn)生的氣體種類雖然相同，但比率和產(chǎn)氣率有較大差異。雖可使用通用的

方法進(jìn)行取樣和測(cè)試，但酯油的溶解氣體分析方法不能直接采用礦物油的分析方法，必須對(duì)礦物油的溶

解氣體分析方法進(jìn)行修改才能適用于酯油。

酯油與礦物油產(chǎn)氣最顯著的差別如下：

——非故障條件下，含有亞麻酸的酯油會(huì)產(chǎn)生乙烷；

——過熱產(chǎn)生甲烷、乙烷和乙烯含量更高且相比礦物油在更低溫度下產(chǎn)生氣體；

——過熱產(chǎn)生的甲烷、乙烷和乙烯的比例和礦物油不同；

——酯油過熱產(chǎn)生大量的二氧化碳和一氧化碳。

4.2雜散產(chǎn)氣

雜散產(chǎn)氣是指設(shè)備正常運(yùn)行和未發(fā)生故障的過載運(yùn)行條件下，天然酯（合成酯）絕緣油所產(chǎn)生的氣

體。雜散氣體的檢測(cè)參照NB/SH/T0930標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)要求，試驗(yàn)溫度為120℃。

由于亞麻酸氧化時(shí)會(huì)產(chǎn)生乙烷，選用亞麻酸含量較高的大豆基或菜籽基天然酯油作為絕緣介質(zhì)的電

2

DL/T××××—××××

氣設(shè)備，即使在正常運(yùn)行和未發(fā)生故障的過載運(yùn)行條件下，也會(huì)產(chǎn)生雜散氣體乙烷，濃度可以達(dá)到幾百

μL/L。但隨著時(shí)間的推移乙烷濃度趨于穩(wěn)定，應(yīng)對(duì)雜散產(chǎn)氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)直至氣體穩(wěn)定并建立趨勢(shì)基線。

4.3酯油在電應(yīng)力作用下的產(chǎn)氣

附錄F中的大衛(wèi)三角形法（參見附錄F）說明，在PD區(qū)（局部放電）和D1區(qū)（低能放電），天然

酯（合成酯）油和礦物油產(chǎn)生的特征氣體比值相近。

在相同條件下，合成酯中產(chǎn)生的放電故障氣體含量與礦物油相近，而天然酯中產(chǎn)生的放電故障氣體

含量比礦物油低一個(gè)數(shù)量級(jí)。

4.3.1局部放電

酯油變壓器局部放電產(chǎn)生的特征氣體主要是氫氣（H2）和甲烷（CH4）。

4.3.2電弧放電

酯油變壓器電弧放電產(chǎn)生的特征氣體主要是氫氣（H2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、

乙炔（C2H2）、一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）。

酯油和礦物油生成的氫氣和碳?xì)浠锉壤嘟?，但二者的產(chǎn)氣率有所差異，生成的碳氧化物比例也

不同，參見附錄E、附錄F。

4.4酯油在熱應(yīng)力作用下的產(chǎn)氣

當(dāng)達(dá)到一定的過熱溫度，酯油將通過碳?xì)滏湡岱纸狻ⅤユI熱分解、游離酸組分及雜散產(chǎn)氣反應(yīng)等生

成氣體產(chǎn)物，其產(chǎn)氣總量為礦物油的兩倍以上，試驗(yàn)數(shù)據(jù)參見附錄E。

4.4.1酸性產(chǎn)物

甘油三酸酯的分解是天然酯（合成酯）油熱解的主要反應(yīng)之一。它將生成兩個(gè)游離脂肪酸、丙烯醛

和來自第三個(gè)脂肪酸的乙烯酮。該反應(yīng)雖未生成氣體產(chǎn)物，但是每種產(chǎn)物可進(jìn)一步反應(yīng)產(chǎn)生碳氧化合物、

乙烯、甲烷和乙烷。總酸值隨著反應(yīng)的發(fā)生而上升，說明碳氧化合物、乙烯、甲烷和乙烷均由酯油的熱

解產(chǎn)生。

4.4.2碳氧化合物

酯油熱解產(chǎn)生的碳氧化合物為一氧化碳和二氧化碳，碳氧化合物的含量與酸值均隨著溫度的升高而

增長(zhǎng)，在相同溫度下礦物油所產(chǎn)生的碳氧化物比酯油小幾個(gè)數(shù)量級(jí)。此外，酯油所產(chǎn)生的碳氧化物含量

也可能遠(yuǎn)大于纖維素絕緣紙，這將對(duì)纖維素絕緣紙老化程度的判斷造成干擾，可通過酸值及乙烯含量來

輔助判斷氣體來源。

4.4.3乙烯

酯油中乙烯的熱解溫度較礦物油低50℃～100℃，且在較高溫度范圍內(nèi)仍然顯著增加。通常情況下，

天然酯油中乙烯的含量不會(huì)超過一氧化碳的含量，但在研究的最高溫度下乙烯含量卻明顯超過一氧化碳

含量，這種情況與礦物油相似。

4.4.4甲烷和乙烷

酯油熱解過程中烴鏈斷裂產(chǎn)生甲烷和乙烷，油中甲烷和乙烷的熱解溫度均較礦物油低50℃～100℃，

在研究的上限溫度下，酯油中甲烷和乙烷的產(chǎn)氣特性與礦物油更為相似。在高溫條件下，酯油熱解產(chǎn)生

的甲烷和乙烷含量相近，但在礦物油中并非如此。造成油中甲烷和乙烷產(chǎn)物含量和比例差異的根本原因

3

DL/T××××—201×

是由于天然酯和礦物絕緣油具有不同的烴結(jié)構(gòu)。

4.6可燃性氣體

酯油在高溫下會(huì)產(chǎn)生可燃性氣體。氣體的含量和產(chǎn)氣率取決于酯油類型、暴露于高溫下的含量和曝

光時(shí)間等?？扇夹詺怏w的類型、變化率和比率發(fā)生變化時(shí)應(yīng)采取額外措施?？扇夹詺怏w比率的變化反映

了設(shè)備故障的嚴(yán)重程度。

4.5纖維素絕緣紙的熱解產(chǎn)氣

酯油變壓器中的纖維素絕緣紙?jiān)谶^熱條件下產(chǎn)生的主要?dú)怏w是CO和CO2，CO2/CO比值是判斷過熱

的依據(jù)，與礦物絕緣油類似。

纖維素絕緣紙的分解一般不會(huì)產(chǎn)生大量的烴類氣體，沒有烴類氣體的干擾有助于區(qū)分400℃～

450℃以下的酯油過熱和纖維素絕緣紙過熱，高于這個(gè)溫度范圍時(shí)，酯油中產(chǎn)生的碳氧化物將掩蓋從纖

維素絕緣紙中產(chǎn)生的該類氣體。

由于纖維素絕緣紙的熱解溫度比酯油低，因此纖維素絕緣紙分解產(chǎn)生的氣體在變壓器正常運(yùn)行溫度

下就能被發(fā)現(xiàn)。以升壓變壓器為例，設(shè)備在正常的額定電壓范圍內(nèi)運(yùn)行且不存在過熱點(diǎn)，通常會(huì)產(chǎn)生數(shù)

百μL/L的CO和數(shù)千μL/L的CO2，當(dāng)CO2≥5000μL/L，CO≥500μL/L時(shí)，CO2/CO＞7可視為纖維素絕

緣紙分解。當(dāng)CO含量增加，CO2/CO比值下降，表明纖維素絕緣紙的分解可能存在異常。當(dāng)CO和CO2

含量大幅增加時(shí)，應(yīng)及時(shí)檢查，可能存在著纖維素絕緣紙過熱或天然酯高溫過熱。

4.6其他氣體來源

除變壓器內(nèi)部故障產(chǎn)生的氣體外，氣體的來源還包括絕緣液體污染、設(shè)備油箱帶油焊接和設(shè)備有載

分接開關(guān)切換時(shí)導(dǎo)致絕緣油分解產(chǎn)生的氣體以及溶于絕緣油中的空氣等，應(yīng)在溶解氣體分析之前確定其

他氣體源。

酯油變壓器應(yīng)設(shè)置密封或惰性氣體覆蓋液體的保護(hù)系統(tǒng)，以避免絕緣油接觸過高濃度的氧氣和水分。

氮?dú)鈦碓窗ǔ跏既芙獾?、吸收空氣中的氮或變壓器頂部空間或保護(hù)設(shè)備中的干燥氮?dú)?。?dāng)?shù)獨(dú)鉂舛鹊?/p>

于預(yù)期氮?dú)鉂舛?、氧氣濃度升高或氧氮比率升高時(shí)，表明可能存在酯油劣化或變壓器密封不良等問題，

應(yīng)采取措施識(shí)別氣體來源，評(píng)估酯油的劣化程度并采取相應(yīng)措施。

5檢測(cè)周期

5.1投運(yùn)前的檢測(cè)

新的或大修后的35kV及以上酯油變壓器，投運(yùn)前應(yīng)至少作一次檢測(cè)。不帶油運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)對(duì)油罐中

絕緣油進(jìn)行DGA檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果與出廠值對(duì)比不應(yīng)有明顯增加；注油完成且靜放時(shí)間滿足要求后，應(yīng)

對(duì)變壓器本體絕緣油進(jìn)行DGA檢測(cè)，特征氣體含量不應(yīng)明顯增加。

現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)應(yīng)參照GB50150相關(guān)規(guī)定，試驗(yàn)后取樣間隔時(shí)間應(yīng)為同電壓等級(jí)礦物絕緣油電力變

壓器規(guī)定時(shí)間的1.5倍，且不得少于24小時(shí)。

5.2新投運(yùn)時(shí)的檢測(cè)

新的或大修后的35kV及以上的酯油變壓器至少應(yīng)在投運(yùn)后第1天、4天、10天、30天各做一次檢測(cè)。

5.3運(yùn)行中的定期檢測(cè)

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運(yùn)行中設(shè)備的定期檢測(cè)周期按表1的規(guī)定進(jìn)行。

表1運(yùn)行中檢測(cè)周期

設(shè)備電壓等級(jí)或容量檢測(cè)周期

110kV（66kV）

1年

8MVA及以上

220kV6個(gè)月

注：其他電壓等級(jí)用戶自行規(guī)定。

5.4特殊情況下的檢測(cè)

5.4.1當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常情況（如變壓器或氣體繼電器動(dòng)作、差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作、壓力釋放閥動(dòng)作、經(jīng)受大電

流沖擊以后、過勵(lì)磁或過負(fù)荷等），應(yīng)取油樣檢測(cè)。

5.4.2當(dāng)氣體繼電器中有集氣時(shí)應(yīng)取氣樣檢測(cè)。

5.4.3當(dāng)懷疑設(shè)備內(nèi)部有下列異常時(shí)，應(yīng)根據(jù)情況縮減檢測(cè)周期進(jìn)行監(jiān)測(cè)或退出運(yùn)行。在監(jiān)測(cè)過程中，

若特征氣體增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯，應(yīng)采取其他相應(yīng)措施；當(dāng)在相近運(yùn)行工況下，檢測(cè)三次后含量穩(wěn)定，可適當(dāng)

延長(zhǎng)檢測(cè)周期，直至恢復(fù)正常檢測(cè)周期。

a）過熱性故障。當(dāng)懷疑主磁回路或漏磁回路存在故障時(shí)，可縮短到每周檢測(cè)一次；當(dāng)懷疑導(dǎo)電回

路存在故障時(shí)，宜縮短到至少每天一次。

b）放電性故障。當(dāng)懷疑存在低能量放電時(shí)，宜縮短到每天一次；當(dāng)懷疑存在高能量放電時(shí)，應(yīng)進(jìn)

一步檢查或退出運(yùn)行。

6取樣

6.1取樣

按GB/T7597中變壓器油中溶解氣體分析取樣的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

取樣過程中應(yīng)避免太陽(yáng)或紫外線長(zhǎng)時(shí)間直射。不應(yīng)在變壓器負(fù)壓下取樣，防止空氣吸入本體。取樣

時(shí)，儲(chǔ)油柜油位指示應(yīng)大于零。油膨脹采用氣體調(diào)節(jié)時(shí)，氣體壓力表應(yīng)顯示正壓。對(duì)于繼電器的取氣管

已引到地面的設(shè)備，應(yīng)先排掉取氣管內(nèi)的油再取氣樣。

6.2樣品的標(biāo)簽、運(yùn)輸和保存

樣品標(biāo)簽：樣品標(biāo)簽應(yīng)包括單位、設(shè)備名稱、設(shè)備型號(hào)、取樣日期、取樣部位、取樣天氣、運(yùn)行負(fù)

載、取樣油溫、油品型號(hào)及油量備注等。

樣品運(yùn)輸：樣品運(yùn)輸過程中宜盡量避免劇烈震動(dòng)，防止容器破碎，宜避免空運(yùn)。

樣品保存：樣品應(yīng)避光保存，且保存時(shí)間不得超過4天。

7氣體組分含量檢測(cè)方法

7.1油中溶解氣體油氣分離方法、氣相色譜儀配置及最小檢測(cè)靈敏度要求、樣品分析檢測(cè)步驟、試驗(yàn)結(jié)

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果的表示等可參照GB/T17623標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定。

7.2機(jī)械振蕩法油中溶解氣體各組分濃度，可采用式（7-1）、式（7-2）、式（7-3）和式（7-4）計(jì)算：

323

VV（式7-1）

gg273t

（式）

V1V11(50t)7-2

式中：

——50℃、試驗(yàn)壓力下平衡氣體體積，mL；

'

?Vg?——室溫t、試驗(yàn)壓力下平衡氣體體積，mL；

——50℃時(shí)油樣體積，mL；

'

?V11——室溫t時(shí)所取油樣體積，，mL；

t——試驗(yàn)時(shí)的溫度，℃

α——油的熱膨脹系數(shù)，℃-1。

'

pAVg

i（式7-3）

XiCi,sKi'

101.3Ai,sV1

0.907（130）（式7-4）

20

V27320（式7-5）

0.907g

5027350

Vg

式中：

Xi——101.3kPa和293K（20℃）時(shí)，油中溶解氣體i組分濃度，μL/L；

——標(biāo)準(zhǔn)氣中i組分濃度，μL/L；

??,—?—樣品氣中i組分的平均峰面積，mV·s；

?