DLT 984-2005 油浸式变压器绝缘老化判断导则.pdf

ICS29.180
K41
备案号:16988-2006
户人民共和国电力行业标准
DL/T984ー-2005
油浸式变压器绝老化判断导则
Guide for the diagnosis of insulation aging
in oil-immersed power transformer
2005-11-28发布
2006-06-01实施
中华人民共和国国家发展和改革委员会发布
DL/T984-2005
目次
前言
范围
2规范性引用文件……
术语和定义
4变压器寿命及绝缘老化机理……
4.1变压器寿命·…
4.,2绝缘老化机理…
绝缘老化判断的测试项目及原理…
5.1纸绝缘的聚合度…
5.2油中糠醛……
5.3油中气体
6判据及影响因素……
6.1纸绝缘的聚合度……
6.,2油中糠醛
6.3油中一氧化碳和二氧化碳
附录A(规范性附录)绝缘纸(板)聚合度测试方法
附录B(规范性附录)油中糠醛含量(用高效液相色谱仪)测量方法
10
附录C(资料性附录)典型实例
DL/T984-2005
本标准是根据《国家发展和改革委办公厅关于印发2005年行业标准项目计划的通知》(发改办工业
2005]739号)的安排制定的。变压器作为输变电的主要设备,有的投运时间已较长,需要确定是否还
能继续运行;有的运行中发生了绝缘局部劣化而损坏的情况,希望能提前发现故障隐患。随着测试技术
的进展,运行部门希望在绝缘老化判断技术方面有所总结和加以规范,以便进一步积累经验,推广应用。
本标准的附录A和附录B是规范性附录;附录C是资料性附录。
本标准由中国电力企业联合会提出。
本标准由电力行业电力变压器标准化委员会归口并负责解释
本标准起草单位:中国电力科学研究院、辽宇省电力科学研究院、西北电力试验研究院、山东电カ
研究院、浙江电力试验研究所、湖北省电力试验研究院。
本标准主要起草人:薛辰东、凌愍、刘富家、陈楚羽、辜超、吴锦华、王瑞珍。
DL/T984-2005
油浸式变压器绝缘老化判断导则
1范围
本标准推荐了油浸式变压器绝缘老化程度的判断方法和判据
本标准适用于油浸式变压器、电抗器等同类电气设备。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的
修改单《(不包括劫误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究
是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准
GB/T265石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法
GB/T15164油浸式电力变压器负载导则( idt IEC60354:1991)
GB/T7252变压器油中溶解气体分析和判断导则( neq IEC60599:1999
GB7597电力用油(变压器油、汽轮机油)取样方法
DLT572电力变压器运行规程
DLT596电力设备预防性试验规程
3术语和定义
下列术语和定义适用于本标准
聚合度 degree of polymerization
个纤维素分子中所包含的D一葡萄糖单体的数量,称作该纤维素分子的聚合度。组成每个纤维素
分子的D一葡萄糖单体的数量是不同的。在实验室测出的绝缘纸(板)粘均聚合度,代表该样品纤维素
分子聚合度的平均水平
变压器寿命及绝缘老化机理
4.1变压器寿命
油浸式变压器寿命一般是指油纸绝缘系统的寿命。因为绝缘油可以在变压器使用寿命期间再生或更
换,而纸绝缘的老化过程是不可逆的,因此变压器寿命实际是指绝缘纸和层压纸板(以下简称纸绝缘)
的寿命。纸绝缘寿命的判据,主要取决于机械特性。
变压器的实际寿命除制造质量外,与运行条件关系很大。在GBT15164和DLT572中,是按“6
度法则”的相对老化率来计算相对寿命损失的。变压器运行中的热点温度是受到严格限制的。在较高温
度下运行的相对寿命损失值可以用较低温度下少损失的值来补偿。变压器负載大小直接对寿命有影响,
负载率较低的变压器应比负载率较高的变压器运行年限更长。正常运行的变压器应该有30年以上寿命,
达不到预期寿命而退役,通常是设备隐患或其他原因所致
4.2绝缘老化机理
4.2.1变压器油
变压器油主要是由许多不同分子量的碳氢化合物组成的混合物,基本以烷烃、环烷烃和少部分芳香
烃为主。
在变压器的正常运行温度下,油不会产生热分解。油的老化虽与温度有关,但主要是氧化导致,铜是
DL/T984-2005
油氧化的催化剂。实际上,对不能与氧气完全隔离的油纸绝缘设备,即使长期不运行,也同样存在老化问
题。油中吸收氧在水分、温度作用下使老化加速,生成醇、醛、酮等氧化物及酸性化合物,最终析出油泥
油氧化反应形成少量的CO和CO2,随着运行中气体的积累,CO和CO2将成为油中气体的主要组分,还
有少量H2和低分子的烃类气体。烃类气体的迅速增加是在非正常的油温(有故障)下产生的。电或热故
障可以使某些CH键和CC键断裂,伴随生成少量活泼的氢原子和不稳定的碳氢化合物的自由基,这
些氢原子或自由基通过复杂的化学反应迅速重新化合,形成氢气和低分子烃类气体(如甲烷、乙烷、乙烯、
乙快等),随着不同故障能量和时间的作用也可能生成碳氢聚合物(X一蜡)及固体炭粒。
4.2.2纤维素绝缘材料
变压器的纸绝缘属于纤维素绝缘材料,它是由大约90%的α一纤维素,10%的半纤维素及极少量的
木素等构成。一纤维素又是由约2000个葡萄糖单体( C6H0O)组成的长链状高聚合碳氢化合物,其
中约有70%的结晶部分和30%的无定型部分。半纤维素是葡萄糖单体少于200的碳氢化合物,这种成
分的少量存在会对机械强度起不利作用
变压器的纸绝缘在热的作用下,将会发生分子裂解的化学反应,即热解降解反应。温度升高时反应
加速,加之水解和氧化的作用,使绝缘材料加剧分解。运行中的变压器纸绝缘的热解降解、水解降解和
氧化降解三种反应是同时存在的,这三种降解反应的机理如下:
(1)热解降解:热解使纤维素分子链发生解环或断裂,而解环和断裂可以在纤维素分子的任何部位
发生。热解也可能只发生在分子链的尾端,把最后一个环链解开,产生CO和CO2等气体以及糠醛及其
他呋喃化合物等液体。CO键的热稳定性比油中的C一H键要弱,在正常运行温度下,鍵也可能被打
开。在150℃以上时,纤维素结构中的化学结合水开始被脱除,会发生去氢反应。在油中氧含量较多时,
部分氢与氧化合成水,导致进一步水解。试验证明,纤维素的分解作用,至少在温度近200℃时,仍不
会产生大量烃类气体,但CO和CO2增加较快,这就是有些变压器绝缘导体低温过热故障,油中气体总
烃含量不大的原因
(2)水解降解:纤维素是由许多葡萄糖基(C6H1oOs)借1-4配糖键连接起来的大分子,1-4配糖
键对于酸的水溶液和高温水的作用是不稳定的,容易断裂产生水解反应,即水分子透过纤维素的长分子
之间,水与相邻的两个葡萄糖环的氧反应,形成两个OH基,各附于一个环,使聚合物分离为两个部分
每次分裂就消耗1个水分子。油纸氧化所产生的酸是水解作用的催化剂。纤维绝缘材料中所含水分越多,
纤维素水解速度越快。
3)氧化降解:由于纤维素纸的葡萄糖环