礦物絕緣油與變壓器材料相容性測(cè)定方法（編制說(shuō)明）

PAGE1PAGE2摘要本報(bào)告是對(duì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《礦物絕緣油與變壓器材料相容性測(cè)定方法》制定編制過(guò)程的詳細(xì)說(shuō)明。關(guān)鍵詞：礦物絕緣油變壓器材料相容性礦物絕緣油與變壓器材料相容性測(cè)定方法（征求意見(jiàn)稿）(編制說(shuō)明)任務(wù)來(lái)源本標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)國(guó)能科技[2016]238號(hào)文《國(guó)家能源局關(guān)于下達(dá)2016年能源領(lǐng)域行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制（修）訂計(jì)劃的通知》的要求制定《礦物絕緣油與變壓器材料相容性測(cè)定方法》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)劃編號(hào)能源20160437。本標(biāo)準(zhǔn)由廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院、西安熱工研究院有限公司、國(guó)網(wǎng)湖南電力科學(xué)研究院、國(guó)網(wǎng)浙江電力科學(xué)研究院等負(fù)責(zé)制定。本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)電氣化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（TC322）歸口。2.制定過(guò)程2016年國(guó)能科技[2016]238號(hào)文下達(dá)了制定《礦物絕緣油與變壓器材料相容性測(cè)定方法》的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)后，首先由廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院查詢相關(guān)資料、調(diào)研，確定制定方案，同時(shí)成立了標(biāo)準(zhǔn)編制小組。2017年1月，廣東電科院從變壓器生產(chǎn)廠家收集了生產(chǎn)變壓器的典型材料，參考ASTMD3511-11《構(gòu)造材料同礦物絕緣油相容性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》，將變壓器內(nèi)部各種典型材料按照一定比例放入礦物絕緣油中，在100℃連續(xù)老化164h后測(cè)定材料和絕緣油的各項(xiàng)性能，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)判是否相容。試驗(yàn)表明測(cè)定結(jié)果符合ASTMD3511-11相關(guān)規(guī)定，證明標(biāo)準(zhǔn)切實(shí)可行。2017年3月廣東電科院在試驗(yàn)成功基礎(chǔ)上編制完成標(biāo)準(zhǔn)初稿，并發(fā)送給標(biāo)準(zhǔn)編制參與單位和相關(guān)單位征求意見(jiàn)。西安熱工研究院有限公司、國(guó)網(wǎng)湖南電力科學(xué)研究院、國(guó)網(wǎng)浙江電力科學(xué)研究院、中國(guó)電力科學(xué)研究院、中石化潤(rùn)滑油上海分公司、中鵬電氣等先后反饋了意見(jiàn)和建議。廣東電科院進(jìn)行修改后于2017年月7月形成征求意見(jiàn)稿并上報(bào)全國(guó)電氣化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)。3.制定本標(biāo)準(zhǔn)的意義及原則油浸式變壓器是一個(gè)由多種材料和礦物絕緣油組成的綜合系統(tǒng)，礦物絕緣油作為一種液體絕緣介質(zhì)，與設(shè)備中的絕緣紙、硅鋼片、層壓木、銅導(dǎo)線等固體材料配合使用，使設(shè)備得到可靠的電氣絕緣，保證設(shè)備長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行，因此變壓器使用的礦物絕緣油必須與材料有優(yōu)良的相容性，不會(huì)造成電氣、物理或化學(xué)性能的惡化，不會(huì)影響整個(gè)絕緣性能，造成早期損壞或縮短變壓器壽命。近年來(lái)陸續(xù)發(fā)生有變壓器油與材料不相容造成的故障，比較典型的有變壓器油溶解材料表面油漆造成介損升高、變壓器油含腐蝕性硫腐蝕銅導(dǎo)線、變壓器金屬材料導(dǎo)致絕緣油脫氫、變壓器油侵蝕絕緣紙等?；诖?，目前國(guó)內(nèi)外變壓器制造廠在設(shè)計(jì)生產(chǎn)前都會(huì)開(kāi)展礦物絕緣油與變壓器制造材料相容性測(cè)定來(lái)保證設(shè)備運(yùn)行安全性，各大絕緣油生產(chǎn)廠家也會(huì)運(yùn)用礦物絕緣油與變壓器制造材料相容性測(cè)定實(shí)驗(yàn)來(lái)評(píng)定產(chǎn)品性能。國(guó)外對(duì)變壓器礦物絕緣油與材料相容性有標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)方法為ASTMD3455-11，而目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，因此急需建立礦物絕緣油與變壓器材料相容性實(shí)驗(yàn)方法，確保變壓器長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行。本標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿是結(jié)合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ASTMD3511-11和試驗(yàn)實(shí)際情況，研究了礦物絕緣油與變壓器材料相容性的測(cè)定。本標(biāo)準(zhǔn)的制定能有效地測(cè)定礦物絕緣油與變壓器材料相容性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，找到解決問(wèn)題的方法，延長(zhǎng)變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行的時(shí)間。本標(biāo)準(zhǔn)制定原則如下：1）應(yīng)結(jié)合目前的技術(shù)現(xiàn)狀，充分吸收技術(shù)發(fā)展成果及國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，體現(xiàn)技術(shù)的進(jìn)步；2）測(cè)試方法規(guī)定應(yīng)具體，可操作性強(qiáng)；3）編寫格式應(yīng)符合《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》GB/T1.1-2009的要求。4.標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容4.1標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了礦物絕緣油與變壓器材料相容性測(cè)定方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于對(duì)礦物絕緣油與變壓器材料相容性情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，電氣設(shè)備用合成油、植物油與電氣設(shè)備構(gòu)造材料的相容性評(píng)價(jià)可參照該方法。4.2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/T264石油產(chǎn)品酸值測(cè)定法NB/SH/T0836絕緣油酸值的測(cè)定自動(dòng)電位滴定法GB/T507絕緣油擊穿電壓測(cè)定法GB/T5654液體絕緣材料相對(duì)電容率、介質(zhì)損耗因數(shù)和直流電阻率的測(cè)量GB/T6540石油產(chǎn)品顏色測(cè)定法GB/T6541石油產(chǎn)品油對(duì)水界面張力測(cè)定法(圓環(huán)法)GBT7595運(yùn)行中變壓器油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB/T28552變壓器油、汽輪機(jī)油酸值測(cè)定法（BTB法）4.3方法概要及原理考察空白油樣與加有絕緣材料油樣在100℃±1℃的條件下老化164h后，油樣和絕緣材料的主要性能指標(biāo)的差異情況，來(lái)測(cè)定礦物絕緣油與變壓器材料的相容性。4.4試驗(yàn)設(shè)備和材料烘箱：強(qiáng)制送風(fēng)，溫度可調(diào)節(jié)至100℃±1℃。干燥烘箱：溫度可調(diào)節(jié)至105℃±5℃,干燥紙類材料時(shí)建議通氮或采用真空干燥箱。玻璃容器：容量1L，配有玻璃或鋁箔等適用材料的蓋子。萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)：用于測(cè)試試驗(yàn)材料的拉伸強(qiáng)度。硬度計(jì)：用于測(cè)試試驗(yàn)材料的硬度。千分尺和游標(biāo)卡尺：用于測(cè)試試驗(yàn)材料的尺寸變化。分析天平：用于測(cè)試試驗(yàn)材料的重量變化。4.5待測(cè)樣品的準(zhǔn)備4.5.1準(zhǔn)備三種油樣，油樣1為加氫變壓器油，油樣2為國(guó)外某典型環(huán)烷基變壓器油，油樣3為國(guó)內(nèi)某典型環(huán)烷基變壓器油。4.5.2用于試驗(yàn)的變壓器內(nèi)部典型材料如表1和圖1所示。表1用于試驗(yàn)的變壓器內(nèi)部典型材料材料量來(lái)源備注層壓木7g內(nèi)蒙古阿里河華洋耐油橡膠4g西安向陽(yáng)航天材料股厚6mm環(huán)氧玻璃布板2g廣州生興絕緣材料陰有限公司環(huán)氧玻璃布干膠帶2g廣州生興絕緣材料陰有限公司涂漆硅鋼片250cm2新日鐵1611漆郵箱內(nèi)漆膜16cm2廣州斯來(lái)富精細(xì)化工有限公司1032涂在鐵片上酚醛清漆4cm2廣州斯來(lái)富精細(xì)化工有限公司涂在紙板上PVA膠膜4cm2涂在紙板上紫銅片12×50mm金杯電工1片乳白膠4cm2涂在紙板上絕緣紙板泰州魏德曼電纜紙玖龍漿紙有限公司圖1變壓器內(nèi)部典型材料4.6測(cè)試步驟4.6.1將表1所列的變壓器內(nèi)部各種典型材料在105±5℃恒溫干燥烘箱中預(yù)干燥16h。4.6.2從烘箱中取出干燥后的材料，將其置于800mL經(jīng)檢驗(yàn)合格的新絕緣油中。向油中通入干燥氮?dú)饧s10分鐘后，用鋁箔密封。4.6.3另單獨(dú)準(zhǔn)備800mL新油作為測(cè)試的空白樣,向油中通入干燥氮?dú)饧s10分鐘后，用鋁箔密封。4.6.4如圖2所示，將密封好的燒杯（包括試驗(yàn)油樣和空白油樣）置于烘箱中，在100±1℃溫度下連續(xù)老化164h。4.6.5老化結(jié)束后，將燒杯從烘箱中取出并冷卻至室溫，用干凈的鑷子從油中取出試樣，放在潔凈干燥的吸油紙上，迅速合攏吸油紙并輕輕擦去表面的油后，立即用鑷子轉(zhuǎn)入已恒重的稱量瓶中并馬上蓋緊瓶蓋，觀察顏色，并測(cè)試尺寸、硬度、拉伸強(qiáng)度、質(zhì)量等任何所需的測(cè)試。4.6.6如圖3所示，對(duì)老化后的油試樣進(jìn)行下列試驗(yàn)：4.6.6.1表面張力：GB/T6541石油產(chǎn)品油對(duì)水界面張力測(cè)定法(圓環(huán)法)；4.6.6.2酸值：GB/T264石油產(chǎn)品酸值測(cè)定法；4.6.6.3擊穿電壓：GB/T507絕緣油擊穿電壓測(cè)定法；4.6.6.4介質(zhì)損耗因數(shù)：GB/T5654液體絕緣材料相對(duì)電容率、介質(zhì)損耗因數(shù)和直流電阻率的測(cè)量；4.6.6.5顏色：GB/T6540石油產(chǎn)品顏色測(cè)定法。圖2棕色老化瓶圖3老化后待測(cè)試油樣5結(jié)果評(píng)價(jià)5.1標(biāo)準(zhǔn)主要驗(yàn)證情況其測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2、圖4至圖7。表2老化后油樣性能項(xiàng)目酸值/mgKOH·g界面張力/mN·m-1介質(zhì)損耗因數(shù)(90℃)擊穿電壓/kV色度/號(hào)ASTMD3455指標(biāo)≯0.03≮38≯0.011≮28≯0.5油樣1空白油0.00949.10.000460＜0.5試驗(yàn)油0.02245.60.000859.3＜0.5油樣2空白油0.00642.90.001160＜0.5試驗(yàn)油0.02039.20.001555.3＜0.5油樣3空白油0.00747.10.000460＜0.5試驗(yàn)油0.01841.40.000959.8＜0.5由表2和圖4至圖7可知，經(jīng)試驗(yàn)后三種變壓器油的空白油樣和加有綜合絕緣材料的油樣的幾種性能均能滿足ASTMD3455-11的要求。圖4酸值測(cè)試結(jié)果圖5界面張力測(cè)試結(jié)果圖6介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)試結(jié)果圖7擊穿電壓測(cè)試結(jié)果5.2驗(yàn)證案例某變壓器有限公司生產(chǎn)的110kV主變（SZ11-63000/110型主變）投運(yùn)后絕緣電阻嚴(yán)重下降，超出南網(wǎng)預(yù)試規(guī)程“絕緣電阻換算至同一溫度下，與前一次測(cè)試結(jié)果相比應(yīng)無(wú)顯著變化，一般不低于上次值的70%”的要求，查找原因確認(rèn)為當(dāng)時(shí)使用的常州迪利生產(chǎn)的油漆，尤其是散熱器使用的鐵紅內(nèi)壁漆與克拉瑪依環(huán)烷基變壓器油嚴(yán)重不相容所致，嚴(yán)重的危害了設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。參照ASTMD3455-2011標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了變壓器油與變壓器內(nèi)壁漆的相容性試驗(yàn)。選用兩種典型變壓器油進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，分別是中石油克拉瑪依環(huán)烷基變壓器油和中石化石蠟基加氫變壓器油。設(shè)置試驗(yàn)6組，如表3所示。在100℃條件下老化164h后，對(duì)樣品進(jìn)行了相關(guān)項(xiàng)目的檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果如表4所示。表3變壓器內(nèi)壁漆與變壓器油相容性試驗(yàn)及檢測(cè)項(xiàng)目編號(hào)內(nèi)容檢測(cè)項(xiàng)目1克拉瑪依油與鐵紅內(nèi)壁漆擊穿電壓、介損、體積電阻率、色度、酸值、界面張力2加氫油與鐵紅內(nèi)壁漆3克拉瑪依油與天藍(lán)內(nèi)壁漆4加氫油與天藍(lán)內(nèi)壁漆5克拉瑪依油空白6加氫油空白表4變壓器內(nèi)壁漆與變壓器油相容性試驗(yàn)后油樣檢測(cè)結(jié)果編號(hào)擊穿電壓kV介損（90℃）界面張力25℃mN/m色度酸值mgKOH/g標(biāo)準(zhǔn)要求≥28≤0.011≥38≤0.5≤0.03168.50.136915.71.60.039283.20.030814.90.60.038356.90.069717.90.50.001468.00.024919.7<0.50.001541.60.006148.9<0.50.001634.80.001648.6<0.50.001克拉瑪依環(huán)烷基油浸泡鐵紅內(nèi)壁漆后，油的介損大幅升高、界面張力大幅下降，酸值大幅增加?？死斠拉h(huán)烷基油浸泡天藍(lán)內(nèi)壁漆后，也出現(xiàn)了介損升高、界面張力下降現(xiàn)象。加氫石蠟基變壓器油與兩種油漆浸泡后也有類似現(xiàn)象，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有克拉瑪依環(huán)烷基油明顯。因此，變壓器內(nèi)壁漆與克拉瑪依環(huán)烷基油不相容是造成異常的主