變壓器用天然酯和合成酯油中溶解氣體分析導則(標準)

DL/T××××—××××PAGE1DL/T××××—××××PAGEIIDL國家能源局發(fā)布201X-XX-XX實施201X-XX-XX發(fā)布變壓器用天然酯和合成酯油中溶解氣體分析導則GuideforInterpretationofGasesGeneratedinNaturalEsterandSyntheticEster-ImmersedTransformers（DL國家能源局發(fā)布201X-XX-XX實施201X-XX-XX發(fā)布變壓器用天然酯和合成酯油中溶解氣體分析導則GuideforInterpretationofGasesGeneratedinNaturalEsterandSyntheticEster-ImmersedTransformers（IEEEStdC57.155-2014,GuideforInterpretationofGasesGeneratedinNaturalEsterandSyntheticEster-ImmersedTransformers，MOD）（征求意見稿）DL/T××××—201X中華人民共和國電力行業(yè)標準ICSE備案號：DL/T××××—201×PAGE31DL/T××××—201×PAGE32變壓器用天然酯和合成酯油中溶解氣體分析導則1范圍本標準規(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、檢測周期、取樣以及基于氣體檢測的設備狀態(tài)診斷方法等。本標準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于本文件的應用是必不可少的。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(變壓器油汽輪機油)取樣方法GB/T10065絕緣液體在電應力和電離作用下的析氣性測定方法GB/T17623絕緣油中溶解氣體組分含量的氣相色譜測定法DL/T1811電力變壓器用天然酯絕緣油選用導則NB/SH/T0930

熱應力下絕緣液體產(chǎn)氣特性測定法IEC62770電工用液體變壓器和類似電氣設備用未使用過的天然酯IEEEC57.147

變壓器用天然酯絕緣油驗收和維護導則IEEEC57.155天然酯和合成酯變壓器產(chǎn)氣分析導則3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1特征氣體characteristicgas對判斷充油電氣設備內(nèi)部故障有價值的氣體，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（以下簡稱合成酯）syntheticesterinsulatingoil有機酸與醇（如季戊四醇）經(jīng)過酯化反應得到的絕緣油。3.4高油酸基天然酯絕緣油higholeicbasednaturalesterinsulatingoil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)芙庑钥扇細怏wtotaldissolvedcombustiblegas氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔和一氧化碳氣體含量的總和。3.9雜散產(chǎn)氣straygassing設備正常運行和未發(fā)生故障的過載運行條件下，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。化學結(jié)構(gòu)差異導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行取樣和測試，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，必須對礦物油的溶解氣體分析方法進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)氣是指設備正常運行和未發(fā)生故障的過載運行條件下，天然酯（合成酯）絕緣油所產(chǎn)生的氣體。雜散氣體的檢測參照NB/SH/T0930標準中的相關要求，試驗溫度為120℃。由于亞麻酸氧化時會產(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)的電氣設備，即使在正常運行和未發(fā)生故障的過載運行條件下，也會產(chǎn)生雜散氣體乙烷，濃度可以達到幾百μL/L。但隨著時間的推移乙烷濃度趨于穩(wěn)定，應對雜散產(chǎn)氣進行監(jiān)測直至氣體穩(wěn)定并建立趨勢基線。4.3酯油在電應力作用下的產(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數(shù)量級。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氫化物比例相近，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酯油在熱應力作用下的產(chǎn)氣當達到一定的過熱溫度，酯油將通過碳氫鏈熱分解、酯鍵熱分解、游離酸組分及雜散產(chǎn)氣反應等生成氣體產(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）油熱解的主要反應之一。它將生成兩個游離脂肪酸、丙烯醛和來自第三個脂肪酸的乙烯酮。該反應雖未生成氣體產(chǎn)物，但是每種產(chǎn)物可進一步反應產(chǎn)生碳氧化合物、乙烯、甲烷和乙烷?？偹嶂惦S著反應的發(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，在相同溫度下礦物油所產(chǎn)生的碳氧化物比酯油小幾個數(shù)量級。此外，酯油所產(chǎn)生的碳氧化物含量也可能遠大于纖維素絕緣紙，這將對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間等。可燃性氣體的類型、變化率和比率發(fā)生變化時應采取額外措施?？扇夹詺怏w比率的變化反映了設備故障的嚴重程度。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在過熱條件下產(chǎn)生的主要氣體是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，高于這個溫度范圍時，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行溫度下就能被發(fā)現(xiàn)。以升壓變壓器為例，設備在正常的額定電壓范圍內(nèi)運行且不存在過熱點，通常會產(chǎn)生數(shù)百μL/L的CO和數(shù)千μL/L的CO2，當CO2≥5000μL/L，CO≥500μL/L時，CO2/CO＞7可視為纖維素絕緣紙分解。當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CO和CO2含量大幅增加時，應及時檢查，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、設備油箱帶油焊接和設備有載分接開關切換時導致絕緣油分解產(chǎn)生的氣體以及溶于絕緣油中的空氣等，應在溶解氣體分析之前確定其他氣體源。酯油變壓器應設置密封或惰性氣體覆蓋液體的保護系統(tǒng)，以避免絕緣油接觸過高濃度的氧氣和水分。氮氣來源包括初始溶解氮、吸收空氣中的氮或變壓器頂部空間或保護設備中的干燥氮氣。當?shù)獨鉂舛鹊陀陬A期氮氣濃度、氧氣濃度升高或氧氮比率升高時，表明可能存在酯油劣化或變壓器密封不良等問題，應采取措施識別氣體來源，評估酯油的劣化程度并采取相應措施。5檢測周期5.1投運前的檢測新的或大修后的35kV及以上酯油變壓器，投運前應至少作一次檢測。不帶油運輸時，應對油罐中絕緣油進行DGA檢測，檢測結(jié)果與出廠值對比不應有明顯增加；注油完成且靜放時間滿足要求后，應對變壓器本體絕緣油進行DGA檢測，特征氣體含量不應明顯增加?，F(xiàn)場交接試驗應參照GB50150相關規(guī)定，試驗后取樣間隔時間應為同電壓等級礦物絕緣油電力變壓器規(guī)定時間的1.5倍，且不得少于24小時。5.2新投運時的檢測新的或大修后的35kV及以上的酯油變壓器至少應在投運后第1天、4天、10天、30天各做一次檢測。5.3運行中的定期檢測運行中設備的定期檢測周期按表1的規(guī)定進行。表1運行中檢測周期設備電壓等級或容量檢測周期110kV（66kV）8MVA及以上1年220kV6個月注：其他電壓等級用戶自行規(guī)定。5.4特殊情況下的檢測5.4.1當設備出現(xiàn)異常情況（如變壓器或氣體繼電器動作、差動保護動作、壓力釋放閥動作、經(jīng)受大電流沖擊以后、過勵磁或過負荷等），應取油樣檢測。5.4.2當氣體繼電器中有集氣時應取氣樣檢測。5.4.3當懷疑設備內(nèi)部有下列異常時，應根據(jù)情況縮減檢測周期進行監(jiān)測或退出運行。在監(jiān)測過程中，若特征氣體增長趨勢明顯，應采取其他相應措施；當在相近運行工況下，檢測三次后含量穩(wěn)定，可適當延長檢測周期，直至恢復正常檢測周期。a）過熱性故障。當懷疑主磁回路或漏磁回路存在故障時，可縮短到每周檢測一次；當懷疑導電回路存在故障時，宜縮短到至少每天一次。b）放電性故障。當懷疑存在低能量放電時，宜縮短到每天一次；當懷疑存在高能量放電時，應進一步檢查或退出運行。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規(guī)定進行。取樣過程中應避免太陽或紫外線長時間直射。不應在變壓器負壓下取樣，防止空氣吸入本體。取樣時，儲油柜油位指示應大于零。油膨脹采用氣體調(diào)節(jié)時，氣體壓力表應顯示正壓。對于繼電器的取氣管已引到地面的設備，應先排掉取氣管內(nèi)的油再取氣樣。6.2樣品的標簽、運輸和保存樣品標簽：樣品標簽應包括單位、設備名稱、設備型號、取樣日期、取樣部位、取樣天氣、運行負載、取樣油溫、油品型號及油量備注等。樣品運輸：樣品運輸過程中宜盡量避免劇烈震動，防止容器破碎，宜避免空運。樣品保存：樣品應避光保存，且保存時間不得超過4天。氣體組分含量檢測方法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靈敏度要求、樣品分析檢測步驟、試驗結(jié)果的表示等可參照GB/T17623標準相關規(guī)定。7.2機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）計算：（式7-1）（式7-2）式中：Vg'——50℃、試驗壓力下平衡氣體體積，Vg——室溫t、試驗壓力下平衡氣體體積，mL；V'1——50℃時油樣體積，V1——室溫t時所取油樣體積，，mL；t——試驗時的溫度，℃α——油的熱膨脹系數(shù)，℃-1。（式7-3）

（式7-4）（式7-5）式中：Xi——101.3kPa和293K（20℃）時，油中溶解氣體i組分濃度，μL/L；Ci,s——標準氣中i組分濃度，Ai——樣品氣中i組分的平均峰面積，mV·sAi,s——標準氣中i組分的平均峰面積，mV·sKi——組分i的氣體分配系數(shù)。50℃時大豆基和菜籽基天然酯絕緣油中溶解氣體各組分氣體氣體分配系數(shù)（Ki）的典型值參見附錄H，測定方法參見GB/T17623-2017中附錄DVg'——50℃、試驗壓力下平衡氣體體積，V'1——50℃時的油樣體積，P——試驗時的大氣壓力，kPa；β——油樣中溶解氣體從50℃校正到20℃時的溫度校正系數(shù)。式中的Ai和Ai,s也可以用平均峰高?故障的識別8.1概述本標準推薦的酯油變壓器油中溶解氣體檢測分析步驟為：——取樣和處理：取樣處理應按照本標準6.1所述執(zhí)行，確保樣品的一致性和代表性?！獦颖緩蜏y分析：根據(jù)本表2中的特征氣體典型值，對特征氣體含量超過典型值的樣品進行復測。——結(jié)果診斷：應根據(jù)產(chǎn)氣含量的絕對值、產(chǎn)氣增長速率以及設備運行狀況、結(jié)構(gòu)特點、外部環(huán)境等因素綜合判斷設備是否存在故障以及故障的嚴重程度?！櫶幚恚赫{(diào)整試驗周期，加強運維監(jiān)控，采取相應處理措施，必要時限制負荷或停電處理。圖1為一個典型的變壓器油中溶解氣體檢測分析決策流程圖。圖1一個典型的變壓器油中溶解氣體檢測分析決策流程圖8.1新設備投運前油中溶解氣體的含量要求新設備投運前油中溶解氣體分析結(jié)果中乙炔（C2H2）含量應不大于0.1μL/L，氫氣和總烴含量與出廠值不應有明顯增長。8.2運行中設備油中溶解氣體的典型值8.2.1油中溶解氣體含量典型值運行中天然酯和合成酯變壓器油中溶解氣體含量典型值見表2。表2運行中天然酯和合成酯變壓器油中溶解氣體含量典型值[μL/L]天然酯類型樣本數(shù)量典型值統(tǒng)計區(qū)段特征氣體組分H2CH4C2H6C2H4C2H2CO大豆基天然酯絕緣油4378第90百分位1122023218116195%置信區(qū)間（105-118）（19-22）（219-247）（17-20）（1-1）（150-179）高油酸葵花基天然酯絕緣油476第90百分位35255816049795%置信區(qū)間（24-45）（18-30）（36-84）（12-23）（0-0）（314-583）合成酯絕緣油157第90百分位6410412415013134495%置信區(qū)間(52-82)(49-135)(105-362)(79-215)(0-33)(937-1526)注：——表中數(shù)據(jù)來源于一些實驗室、分析服務商和設備所有者提供的的運行中變壓器油中溶解氣體分析數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析的詳細結(jié)果見附錄A?！碇械?0百分位的特征氣體組分濃度值，是在剔除故障樣品后統(tǒng)計出來的典型值上限。——表中95%置信區(qū)間的特征氣體組分濃度值，表示如果用類似的數(shù)據(jù)庫再次推導可能會出現(xiàn)的濃度變化范圍?！獦颖緮?shù)量較少的統(tǒng)計結(jié)果更加具有不確定性，因此，合成酯絕緣油中特征值含量的置信區(qū)間范圍更廣。油中溶解氣體含量典型值的應用原則如下：氣體含量典型值不是劃分設備內(nèi)部有無故障的唯一判斷依據(jù)。當氣體含量超過典型值時，應按本標準5.4縮短檢測周期，結(jié)合產(chǎn)氣速率進行判斷。如氣體含量超過典型值，但長期跟蹤檢測結(jié)果穩(wěn)定，可在超過典型值的情況下繼續(xù)運行；如氣體含量雖低于典型值，但產(chǎn)氣速率增加過快，也應縮短跟蹤檢測周期。當氣體含量突然大幅度增長或故障性質(zhì)發(fā)生變化時，須視情況采取必要措施。注意區(qū)別非故障情況下的氣體來源（見本標準4）新變壓器或無歷史采樣數(shù)據(jù)的運行變壓器的DGA樣本數(shù)據(jù)應與表2相比較，如超出典型值應再次進行DGA分析確認，縮短跟蹤檢測周期，結(jié)合產(chǎn)氣速率綜合判斷。8.2.2氣體的增長率氣體的增長率（產(chǎn)氣速率）不但與故障能量大小、故障點的溫度以及故障涉及的范圍等有直接關系，還與設備類型、負荷情況和所用絕緣材料的體積及其老化程度有關。為了評估故障的性質(zhì)和嚴重程度，應在合適的時間間隔內(nèi)連續(xù)進行油中溶解氣體檢測分析并計算產(chǎn)氣速率，以確定重要的故障氣體是間斷生成、穩(wěn)定生成或者加速生成。值得注意的是，氣體的產(chǎn)生時間可能僅在兩次檢測周期內(nèi)的某一時間段，因此產(chǎn)區(qū)速率的計算值可能小于實際值，為了獲得更準確的計算結(jié)果，有必要適當?shù)目s短檢測周期。油中溶解氣體在線監(jiān)測裝置可以在檢測周期內(nèi)采集更多的樣本，降低測量的不確定性。氣體的增長率（產(chǎn)氣速率）以下列兩種方式計算：絕對產(chǎn)氣速率，即每運行日產(chǎn)生某種氣體的平均值，按（式11-1）計算：………………（式11-1） 式中：γa——絕對產(chǎn)氣速率，mL/天；Ci,2——第二次取樣測得油中某氣體濃度，μL/L；Ci,1——第一次取樣測得油中某氣體濃度，μL/L；Δt——二次取樣時間間隔的實際運行時間，天；m——設備總油量，t；ρ——油的密度，t/m3相對產(chǎn)氣速率，即每運行月（或這算到月）某種氣體含量增加值相對于原有值的百分數(shù)，按（式11-2）計算：………………（式11-2）式中：γr——相對產(chǎn)氣速率，%/月；Ci,2——第二次取樣測得油中某氣體濃度，μL/L；Ci,1——第一次取樣測得油中某氣體濃度，μL/L；Δt——二次取樣時間間隔的實際運行時間，月；通過對相似取樣間隔內(nèi)的連續(xù)產(chǎn)氣速率進行比對可判斷氣體生成的快慢程度。但如果產(chǎn)氣是間斷的，利用產(chǎn)氣速率的方法可能并不合適。目前尚未建立基于現(xiàn)場經(jīng)驗的產(chǎn)氣速率注意值來評估設備故障的嚴重性。在比較氣體濃度時應該慎重，因為在取樣、樣品重現(xiàn)性和測量方法再現(xiàn)性等方面可能會出現(xiàn)誤差。考慮到氣體含量測量的重復性，只有當增加的數(shù)量遠遠大于偶然誤差時，氣體增量和產(chǎn)氣速率的增加才有意義。

（資料性附錄）DGA數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計分析A.1數(shù)據(jù)準備在對每個來源的數(shù)據(jù)進行初步檢查后，編寫了腳本來進行以下任務：——將變壓器序列號改為匿名序列號；——將不同名稱的變量映射到具有標準名稱的字段中；——刪除嵌入的標點符號和亂碼字符；——將類別變量（如冷卻類型，kV類別，流體類型等）重新編碼為一組通用名稱；——將采樣日期更改為通用格式。數(shù)據(jù)腳本生成了一個組合的數(shù)據(jù)文件，并進行了手動檢查和編輯，以生成用于統(tǒng)計分析的主數(shù)據(jù)文件。A.2統(tǒng)計分析經(jīng)討論，以H2+CH4+C2H4+C2H2>10,000μL/L(ppm)作為假定的故障后樣品對所有樣品進行篩除。該步驟排除了大約千分之一的天然酯絕緣油樣品。編寫了一個R腳本來進行統(tǒng)計分析，并將結(jié)果顯示在的表格中。R統(tǒng)計腳本生成了所有特征氣體的基本描述統(tǒng)計信息。同時對合成酯、高油酸向日葵基和大豆基天然酯絕緣油體樣品集都進行描述性統(tǒng)計。對于氫氣（H2），甲烷（CH4），乙烷（C2H6），乙烯（C2H4），乙炔（C2H2）和一氧化碳（CO），推導出基于常規(guī)第90百分位數(shù)，第95百分位數(shù)和第98百分位數(shù)的DGA限值，并對子集計算極限。使用平滑自舉來估計每個限值的95％置信區(qū)間，表明當從類似數(shù)據(jù)庫推導出相應限值時可預測的變異程度。表A.1~表A.6是基于前述分析方法統(tǒng)計出的天然酯絕緣油和合成酯絕緣油的描述性統(tǒng)計信息。表A.1大豆基天然酯絕緣油數(shù)據(jù)庫特征氣體的描述性統(tǒng)計[μL/L]氣體記錄數(shù)量最小值Min第一四分位數(shù)Q1中位數(shù)Mediam第三四分位數(shù)Q3最大值Max四分位距IQR從計算中排除的最大值Max_exclH2437808245548534726149CH44378025102126846056C2H643780328106288110330000C2H44378013749626200000C2H2437800001638010346CO43780254782103405722648CO243781726546510398989077424353表A.2基于95%置信區(qū)間的大豆基天然酯絕緣油特征氣體百分位數(shù)限值[μL/L]氣體H2CH4C2H6C2H4C2H2CO第90百分位數(shù)1122023218116195%置信區(qū)間（105-118）（19-22）（219-247）（17-20）（1-1）（150-179）第95百分位數(shù)1714138936346295%置信區(qū)間（160-188）（34-49）（351-444）（33-44）（2-3）（385-562）第98百分位數(shù)28811184111810147195%置信區(qū)間（261-351）（95-124）（764-934）（88-155）（7-13）（1085-1684）表A.3高油酸葵花基天然酯絕緣油數(shù)據(jù)庫特征氣體的描述性統(tǒng)計[μL/L]氣體記錄數(shù)量最小值Min第一四分位數(shù)Q1中位數(shù)Mediam第三四分位數(shù)Q3最大值Max四分位距IQR從計算中排除的最大值Max_exclH24760031117551123CH44760027718775C2H647600161515064C2H44760014172041C2H24760000281900CO47601459129.23122115.2113CO247613142.8325156798931424.2845表A.4基于95%置信區(qū)間的高油酸葵花基天然酯絕緣油特征氣體百分位數(shù)限值[μL/L]氣體H2CH4C2H6C2H4C2H2CO第90百分位數(shù)35255816049795%置信區(qū)間（24-45）（18-30）（36-84）（12-23）（0-0）（314-583）第95百分位數(shù)603713140071595%置信區(qū)間（48-84）（31-41）（92-152）（25-43）（0-1）（595-938）第98百分位數(shù)12645175463133595%置信區(qū)間（78-482）（40–210）（147–230）（43–54)）（1–14）（894–2093）表A.5合成酯絕緣油數(shù)據(jù)庫特征氣體的描述性統(tǒng)計[μL/L]氣體記錄數(shù)量最小值Min第一四分位數(shù)Q1中位數(shù)Mediam第三四分位數(shù)Q3最大值Max四分位距IQR從計算中排除的最大值Max_exclH21570312291489262758CH41570518321935272310C2H615703128667283445C2H41570511284059233086C2H2157000012902285CO1572219533949525373002019CO21572812406471769161251045107398表A.6基于95%置信區(qū)間的合成酯絕緣油特征氣體百分位數(shù)限值[μL/L]氣體H2CH4C2H6C2H4C2H2CO第90百分位數(shù)6410412415013134495%置信區(qū)間（52-82）（49-135）（105-362）（79-215）（0-33）（937-1526）第95百分位數(shù)8814447423042154195%置信區(qū)間（67-109）（109-182）（133-590）（157-329）（18-54）（1356-1845）第98百分位數(shù)10017959232551173695%置信區(qū)間（85-1335）(139-1686)（424-674）(220-3359)(36-93)(1555-2393)A.3分析結(jié)果大豆基、高油酸葵花基天然酯絕緣油和合成酯的分析結(jié)果見表A.1~表A.6。每種絕緣油類型均有一個特征氣體描述統(tǒng)計表和一個特征氣體百分位數(shù)限值表。用于描述性統(tǒng)計的列名包括N（計算中包括的樣本數(shù)），Min（最小值），Q1（第一四分位數(shù)，即25%），中位數(shù)（50%），Q3（第三四分位數(shù)，75%），Max（最大值），IQR（四分位距，即Q3-Q1）和Max_excl（從計算中排除的最大值）。在此重申，將H2+CH4+C2H4+C2H2>10,000μL/L作為假定的故障后樣品排除在外。對基于百分位數(shù)的限值，列名稱分別為P90，P95和P98，指定第90，第95和第98百分位數(shù)。每個百分位數(shù)都伴隨著估計的95％的置信區(qū)間。大豆基天然酯絕緣油的置信區(qū)間狹窄，因為這種流體的樣品數(shù)量很多。對合成酯絕緣油，少量的樣本數(shù)（157個）導致百分位數(shù)高不穩(wěn)定性，所以相鄰百分位數(shù)的置信空間重疊。一些P98的限值非常不確定，如從另一組相似的小樣本中得到的限值可能有很大的不同。

（資料性附錄）ASTMD7150雜散氣體試驗結(jié)果ASTMD1750強調(diào)在可控的條件下絕緣油的雜散氣體情況。這些雜散氣體可能會被誤認為是由故障產(chǎn)生的，從而導致采取一些不必要的措施。表B.1報告了幾種天然酯和合成酯絕緣油的雜散氣體試驗結(jié)果，并與樣品結(jié)果進行比較，以幫助識別與其他情況有關的非故障相關氣體。表B.1ASTMD7150改進的使用空氣噴射的雜散氣（24小時試驗）[μL/L]天然酯類型合成酯絕緣油高油酸葵花基天然酯絕緣油大豆基天然酯絕緣油菜籽基天然酯絕緣油α-亞麻酸含量0大約0.2%大約7%大約9%H2175357316289CH414211060C2H6045633694C2H428719C2H20000CO123203408503CO272687613301696

（資料性附錄）暴露于熒光燈下引起的雜散氣體實驗的酯油樣品制備按照改進的ASTMD7150測試方法（熒光燈照射前先空氣噴射，1天，120℃），即將ASTMD7150規(guī)定樣品的暴露時間縮短至一天。大豆基天然酯絕緣油含有約7％的α-亞麻酸。這個實驗主要用來說明酯油需要避免陽光及熒光照射。如果發(fā)生暴露，那么產(chǎn)生的氣體可能會被誤認為是變壓器產(chǎn)生故障。本標準提供大豆基天然酯絕緣油暴露于熒光燈下的乙烷產(chǎn)氣實驗室數(shù)據(jù)作為比較。注：實驗數(shù)據(jù)僅限于大豆基天然酯絕緣油表C.1暴露于熒光燈下的大豆基天然酯絕緣油的DGA結(jié)果[μL/L]氣體ASTMD7150僅熒光燈光源ASTMD7150和熒光燈光源控制控制樣本H2149257762CH4352373C2H66156422192C2H47620C2H2000CO220197474CO29429961998

（資料性附錄）實驗室熱解實驗信息實驗室熱解實驗未涵蓋運行中的變壓器的一些材料，因此該試驗結(jié)果并不能代表變壓器現(xiàn)場運行的條件。實驗信息如下：1)允許在250℃至700℃的溫度下觀察和測量由絕緣油形成的氣體。2)在固定體積系統(tǒng)中測量相對氣體壓力。3)在大氣壓力下進行可膨脹體積系統(tǒng)的研究。4）允許采集和分析液體和氣體樣品。大豆基天然酯絕緣油，高油酸葵花基天然酯絕緣油，菜籽基天然酯絕緣油，合成酯絕緣油和礦物絕緣油的數(shù)據(jù)見表D.1~表D.5。該數(shù)據(jù)顯示每次試驗產(chǎn)生的氣體總量。總量是指從氣相測量的氣體和溶解在絕緣液體中的氣體的總和。試驗時間為8小時，絕緣油體積為1.5升。注意，在700℃下，酯類絕緣油產(chǎn)氣體積超過了100升。實驗數(shù)據(jù)說明在實驗室條件下絕緣油怎么反應，可據(jù)此推斷絕緣油在類似溫度下的產(chǎn)氣情況。變壓器制造、暴露時間、暴露量和其他情況會影響氣體的種類和濃度，所以在診斷潛在的變壓器故障是會存在變化。表D.1大豆基天然酯絕緣油熱解實驗室經(jīng)驗[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圖D.1大豆基天然酯絕緣油熱解的TDCG%（總?cè)芙饪扇夹詺怏w）表D.2高油酸葵花基天然酯絕緣油熱解實驗室經(jīng)驗[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圖D.2高油酸葵花基天然酯絕緣油熱解的TDCG%表D.3菜籽基天然酯絕緣油解實驗室經(jīng)驗[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圖D.3菜籽基天然酯絕緣油解的TDCG%表D.4合成酯絕緣油熱解實驗室經(jīng)驗[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圖D.4合成酯絕緣油熱解的TDCG%表D.5礦物絕緣油熱解實驗室經(jīng)驗[μL/L]礦物絕緣油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圖D.4礦物絕緣油熱解的TDCG%本附錄中提供了由實驗熱解DGA數(shù)據(jù)計算出的DuvalTriangle比率。每個比例如圖D.5、圖D.6和圖D.7所示，用于描述實驗絕緣油的比率隨溫度變化情況。這些比率對于評估可能的故障狀況的DGA結(jié)果是有用的。比率計算和方法使用見附錄G。圖D.5熱解實驗后Duval三角診斷方法CH4比率圖D.6熱解實驗后Duval三角診斷方法C2H4比率圖D.6熱解實驗后Duval三角診斷方法C2H2比率

（資料性附錄）EPRI實驗室熱解和電弧實驗信息E.1EPRI實驗室熱解實驗總結(jié)該實驗與附錄D的不同之處在于，實驗裝置包含絕緣油與典型的變壓器內(nèi)部材料（如導體和纖維素絕緣紙）的典型比例。表E.1和表E.2在類似實驗條件下比較了礦物絕緣油和大豆基天然酯絕緣油。實驗使用的測試裝置包括容量為1.8升的不銹鋼容器和用VitonO型圈密封的鋁制頂蓋。該容器設有進出口和閥門，使用帶有隔膜的取樣口進行液體取樣。測試單元內(nèi)部含有約1.0L未使用的天然酯900g或礦物絕緣油870g。銅導體用21g紙的熱改性紙包裹。導體共有14匝，兩層纏繞在3.5英寸直徑的木塊上，其比例與16,400L比例縮小至1.2L油相同。用氮氣吹掃液體以除去溶解的氣體。絕緣油以足夠慢的速度在熱點區(qū)域上循環(huán)，以防止溫度下降。將絕緣油加熱到預定溫度并維持一定時間，然后取出油樣，并進行DGA檢測。每個油樣分別加熱到下列熱點：200℃下5天；300℃下1天；500℃下20min。E.1.1礦物絕緣油與大豆基天然酯絕緣油的比較結(jié)果表E.1提供了實驗室熱點熱解實驗中礦物絕緣油和大豆基天然酯絕緣油的比較，其中熱點不包括附近的纖維素絕緣紙。將電力變壓器中常見的材料按比例縮小進行實驗。表E.1大豆基天然酯絕緣油熱裂解實驗室數(shù)據(jù)EPRI數(shù)據(jù)200°C300°C500°C礦物絕緣油大豆基天然酯礦物絕緣油大豆基天然酯礦物絕緣油大豆基天然酯H243234609001300CH45604322077068007900C2H62901400170170090003000C2H430352207701400062000C2H20000020CO280200420430014011000CO2240062002500017000300077000E.2電弧實驗室實驗總結(jié)臺式滅弧裝置是為了模擬負載分接開關觸點之間的滅弧而設計的。這個定制的金屬容器(18.9升)裝有閥門、取樣口、清洗口和允許兩個浸在液體中的埃爾科尼接觸點之間形成電弧的電子饋電。采用氣動執(zhí)行機構(gòu)和商用焊接電源調(diào)節(jié)起弧速率。設備試驗條件：140A，開關速率設置為50次/min，總共運轉(zhuǎn)5000次。絕緣油溫度保持在在20℃至24℃，頂部空間用氮氣吹掃，然后進行測試。表E.2EPRI電弧結(jié)果礦物絕緣油大豆基天然酯H21430380CH415935C2H64015C2H4572410C2H235101440CO080

（資料性附錄）大衛(wèi)三角形法當DGA結(jié)果高于最低氣體濃度并且設備中存在可疑故障時，可以應用大衛(wèi)三角形法進行診斷。大衛(wèi)三角區(qū)域是基于天然酯和合成酯日益增長的使用經(jīng)驗水平，通過對特定酯油類型和觀察設備氣體來源的DGA結(jié)果的實證檢驗建立區(qū)域。隨著時間的推移，新的數(shù)據(jù)和信息變得可用，這些區(qū)域會被更新。使用表F.1中找到的比例評估甲烷（CH4），乙烯（C2H4）和乙炔（C2H2），每個比例項繪制在F.1的實施例中所示的三角形圖中。表F.1三角形公式三角軸公式%CH4=CH4/(CH4+C2H4+C2H2)%C2H4=C2H4/(CH4+C2H4+C2H2)%C2H2=C2H2/(CH4+C2H4+C2H2)F.1實例根據(jù)表F.1計算示例參數(shù)。示例參數(shù)繪制在Duval三角形上，如虛線圖所示。D2區(qū)域符號與表F.2中的故障描述代碼相匹配，表示可能存在高能量放電產(chǎn)氣?；趯ψ钚碌慕^緣油數(shù)據(jù)的大衛(wèi)三角圖像如圖F.2，圖F.3和圖F.4所示。表F.2Duval三角示例參數(shù)示例參數(shù)三角軸%CH410%C2H450%C2H240表F.3大衛(wèi)故障類型符號符號故障介紹PD局部放電D1低能量的放電D2高能量的放電DT熱故障或者放電T1熱故障，T<300℃T2熱故障，300℃<T<700℃T3熱故障，T>700℃圖F.1繪制示例參數(shù)的大衛(wèi)三角形圖F.2大豆基天然酯絕緣油的大衛(wèi)三角形圖F.3高油酸葵花型天然酯的大衛(wèi)三角形圖F.4合成酯的大衛(wèi)三角形

（資料性附錄）特征氣體法大豆基天然酯絕緣油在不同故障類型下產(chǎn)生的主要特征氣體和次要特征氣體可歸納為表G.1，由此可推斷設備的故障類型。表G.1大豆基天然酯絕緣油在不同故障類型產(chǎn)生的氣體故障類型主要特征氣體次要特征氣體油過熱C2H6、COH2，CH4，C2H4油和紙過熱C2H6、COH2，CH4，C2H4局部放電H2、CH4，C2H2C2H4，C2H6火花放電C2H2H2，CH4，C2H4，C2H6油中電弧C2H2，C2H4H2，CH4，C2H6油紙擊穿C2H2H2，CH4，C2H4，C2H6注1：天然酯絕緣油過熱分為兩種情況，即低溫過熱（低于700℃）和高溫（高于700℃）。注2：不同故障類型產(chǎn)生的氣體是參考附錄F中大豆基天然酯絕緣油的大衛(wèi)三角形得出。

（資料性附錄）絕緣油中氣體分配系數(shù)50℃時大豆基和菜籽基天然酯絕緣油中溶解氣體各組分氣體氣體分配系數(shù)（Ki）的典型值見附錄H中的表H.1。H.150℃下天然酯絕緣油中各溶解氣體組分的氣體分配系數(shù)天然酯絕緣油類型H2COCO2CH4C2H4C2H6C2H2大豆基天然酯絕緣油0.0620.1211.2500.3371.4371.7461.998菜籽基天然酯絕緣油0.0570.1121.2890.3281.4001.6851.724

（資料性附錄）實例學習I.1大豆基天然酯絕緣油的實例分析采用大豆基天然酯絕緣油配電變壓器（230kV，8MVA）作為現(xiàn)場備用變壓器的三個單相變壓器組投入使用。變壓器通電之后，立即采集多個樣品，以確定趨勢線的基線，并對其進行監(jiān)測。樣品#1發(fā)現(xiàn)了少量的乙炔，具體數(shù)據(jù)見表I.1。表I.1實例分析的DGA數(shù)據(jù)[μL/L]樣品數(shù)據(jù)(μL/L)12345樣品日期2005.12.282006.1.182006.8.32007.7.312007.8.16樣品之間的天數(shù)-2019535816H26516280268O2324417355457121539N25008562708600864257150300CH40125560CO1110318691CO23095769377561582C2H42234649C2H602193135C2H2222226217表I.2實例分析的DGA變化率(μL/L/天)樣品日期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隨后的樣品＃3，＃4和＃5從大衛(wèi)三角法得到了類似的DGA氣體圖。這些樣品的單個氣體濃度變化率有所增加。樣品＃4表示變壓器內(nèi)部有電弧活動，因此為確認為故障，很快取得樣品＃5相關數(shù)據(jù)。變壓器業(yè)主決定拆除變壓器進行維修，并安裝備用變壓器?？扇夹詺怏w在氣體中濃度變化率呈上升趨勢（見表I.2）。一氧化碳和二氧化碳氣體濃度略有增加，這些濃度可能與來自的纖維素絕緣紙老化或過熱有關。分析方式包括采用大衛(wèi)三角法。由于低可燃性氣體濃度，大衛(wèi)三角法不能用于較早的三個樣品。氣體源通過屏蔽接地導體具有高電流安培數(shù)。接地導體沿著接近燃燒的薄纖維素絕緣紙包裹物方向運行。松動的屏蔽接地連接導致屏蔽電位閃絡增加，產(chǎn)生乙炔氣體濃度增加。隨后內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn)故障是屏蔽層接地松動。表I.3實例分析的大衛(wèi)三角形方法計算比例比率2007.7.312007.8.16%CH416.8%18.4%%C2H414.1%15.0%%C2H269.1%66.6%診斷代碼低能量的放電D1低