DLT 984-2005 油浸式變壓器絕緣老化判斷導(dǎo)則

備案號：16988-2006中華人民共和國電力行業(yè)標準油浸式變壓器絕緣老化判斷導(dǎo)則中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布I Ⅱ1范圍 2規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 4變壓器壽命及絕緣老化機理 5絕緣老化判斷的測試項目及原理 2 3 3 36判據(jù)及影響因素 3 3 4 5附錄A(規(guī)范性附錄)絕緣紙(板)聚合度測試方法 7附錄B(規(guī)范性附錄)油中糠醛含量(用高效液相色譜儀)測量方法 附錄C(資料性附錄)典型實例 Ⅱ本標準是根據(jù)《國家發(fā)展和改革委辦公廳關(guān)于印發(fā)2005年行業(yè)標準項目計劃的通知》(發(fā)改辦工業(yè)[2005]739號)的安排制定的。變壓器作為輸變電的主要設(shè)備，有的投運時間已較長，需要確定是否還能繼續(xù)運行；有的運行中發(fā)生了絕緣局部劣化而損壞的情況，希望本標準的附錄A和附錄B是規(guī)范性附錄；附錄C是資料性附錄。本標準起草單位：中國電力科學(xué)研究院、遼寧省電力科學(xué)研究院、西北電力研究院、浙江電力試驗研究所、湖北省電力本標準主要起草人：薛辰東、凌愍、劉富家1下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據(jù)本標準達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。GB/T265石油產(chǎn)品運動粘度測定法和動力粘度計算法GB/T7252變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則(neqIEC60599:1999)GB7597電力用油(變壓器油、汽輪機油)取樣方法DL/T596電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程聚合度degreeofpolymerization一個纖維素分子中所包含的D—葡萄糖單體的分子的D—葡萄糖單體的數(shù)量是不同的。在實驗室測出的絕緣紙(板)粘均聚合度，代表該樣品纖維素油浸式變壓器壽命一般是指油紙絕緣系統(tǒng)的壽命。因為絕緣油可以在變換，而紙絕緣的老化過程是不可逆的，因此變壓器壽命實際是指絕緣紙和層壓紙板(以下簡稱紙絕緣)變壓器的實際壽命除制造質(zhì)量外，與運行條件關(guān)系很大。在GB/T15164和DL/T572中，是按“6度法則”的相對老化率來計算相對壽命損失的。變壓器運負載率較低的變壓器應(yīng)比負載率較高的變壓器運行年限更長。正常運行的變壓器應(yīng)該有30年以上壽命，達不到預(yù)期壽命而退役，通常是設(shè)備隱患或其變壓器油主要是由許多不同分子量的碳氫化合物組成的混合物，基本以烷烴、2有少量H?和低分子的烴類氣體。烴類氣體的迅速增加是在非正常的油溫(有故障)下產(chǎn)生的。電或熱故乙炔等),隨著不同故障能量和時間的作用也可能生成碳氫聚合物(X—蠟)及固體炭粒。變壓器的紙絕緣屬于纖維素絕緣材料，它是由大約90%的α—纖維素，10%的半纖維素及極少量的木素等構(gòu)成。α—纖維素又是由約2000個葡萄糖單體(CHφOs)組成的長鏈狀高聚合碳氫化合物，其中約有70%的結(jié)晶部分和30%的無定型部分。半纖維素是葡萄糖單體少于200的碳氫化合物，這種成(1)熱解降解：熱解使纖維素分子鏈發(fā)生解環(huán)或斷裂，而解環(huán)和斷裂可以在纖維素分子的任何部位發(fā)生。熱解也可能只發(fā)生在分子鏈的尾端，把最后一個環(huán)鏈解開，產(chǎn)生部分氫與氧化合成水，導(dǎo)致進一步水解。試驗證明，纖維素的分解作用，至少在溫度近200℃時，仍不會產(chǎn)生大量烴類氣體，但CO和CO?增加較快，這就是有些變壓器絕緣導(dǎo)體低溫過熱故障，油中氣體總(2)水解降解：纖維素是由許多葡萄糖基(C?H?oO?)借1—4配糖鍵連接起來的大分子，1—4配糖(3)氧化降解：由于纖維素紙的葡萄糖環(huán)的碳原子存在醇羥基(CH?OH),它的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，就會產(chǎn)生具有不同能量放電特征的絕緣分解氣體。本測試變壓器中紙絕緣的聚合度和油中相應(yīng)老化產(chǎn)物的含量，可推測變壓器3目前運行的大型變壓器所使用的新絕緣紙(板)的平均聚合度一般在1000左右，這時的紙絕緣有取到紙樣的故障部位的老化情況是有意義的。測試紙(板)的聚合度對樣品無尺寸、形狀等嚴格要求，但需在變壓器放油后采集。聚合度的測試方法見附錄A。試方法見附錄B。規(guī)律也不明顯，這主要是由于從空氣中吸收的CO?、絕緣紙(板)老化及油的長期氧化形成CO和CO?器，在投運后的前1年～2年，CO、CO?,特別是CO產(chǎn)氣率是比較高的，然后逐年下降；多年運行后，聚合度降到250時，抗張強度出現(xiàn)突降，說明紙深度老化；聚合度約為150時，絕緣紙完全喪失機械強退出運行。當紙或紙板樣品的聚合度降低到近150時，應(yīng)當考慮該變壓器退出運行。具體判據(jù)見表1。良好注意(根據(jù)情況作決定)4詩碟會量(men詩碟會量(men所取紙板或墊塊等樣品的聚合度往往高于老化嚴重部位紙絕緣的聚合度。但是正常同部位紙的聚合度分布有一定規(guī)律性(見附錄C例1和例2),因此用能取到的樣品聚合度也可大致判斷變壓器絕緣老化狀況。如果屬于故障性的局部絕緣加速老化，在另一方面，樣品的聚合度有時可能比實際情況偏低，如取某些引線的化，但不一定代表變壓器內(nèi)部絕緣情況。引線絕緣的老化可能是引線設(shè)計電流密時內(nèi)層絕緣比外層絕緣老化嚴重；也可能是油的過度老化，因的過度老化對其他部位的絕緣也有影響，但引線絕緣暴露在油中的面積大，影響也大。還有，在修中被焊接高溫烤焦的絕緣紙的聚合度也偏低。此外，取引線絕緣時應(yīng)避免取屬于棉為了從測試結(jié)果得到正確判斷，應(yīng)在多個部位取樣(加以標明)以便盡可能真實反映整體絕緣的聚取樣部位包括線圈上下部位的墊塊、絕緣紙板、引線紙絕緣、散落在的取樣量應(yīng)大于2g:有吊檢機會時，在下述情況下取紙樣：①油中糠醛含量超過注意值；②負載率較高的變壓器運行25年左右；③變壓器準備退役前。變壓器的油中糖醛含量應(yīng)隨運行時間的增加而增加，但不同變壓器除了制造測試結(jié)果用單位體積油中糠醛的毫克量表示，使相同老化狀況的不同設(shè)備的測試結(jié)果出現(xiàn)不同；變壓器油處理也是影響糠醛含量的重要因素。從而變壓器的運行時間同糠醛含量的域。根據(jù)千臺以上變壓器統(tǒng)計，大部分變壓器的運行時間與油中糠醛含量在圖1的區(qū)域B范圍內(nèi)。圖1的區(qū)域B和C的數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)的90%以上，區(qū)域A不到10%。因此將圖1中不同運行年限落入?yún)^(qū)域A的變壓器油中糠醛含量的下限值[log(f)=-1.65+0.08t,其中f為糠醛含量，mg/l;t為運行年數(shù)],作為當油中糠醛含量落入?yún)^(qū)域A時，應(yīng)該了解變壓器在運度是否經(jīng)常過高、冷卻系統(tǒng)和油路是否異常，以及含水量是否過高等情況；絕緣的局夠引起油中糠醛含量高于注意值。為了診斷設(shè)備絕緣是否的確存在故障，應(yīng)當根據(jù)具期，監(jiān)測油中糖醛和CO、CO?含量及其增長速度，并應(yīng)避免外界因素對測試結(jié)果的影響。對運行時間不很長(如小于10年)的變壓器，當油中糠醛含量過高時尤其需要重視(見附錄C例3和例4)。5c)變壓器油中放置硅膠(或其他吸附劑)后，由于硅膠的吸附作用，油中糠醛含量明顯下降。裝按照GB7597取油樣。在下述情況下取油樣：①需了解絕緣老化情是否涉及紙絕緣時；③在取紙樣測聚合度前；④大修前和變壓器重新投運1月～2月后；⑤超過注意值時，可在1年內(nèi)檢測1次。a)正常情況下，隨著運行年數(shù)的增加，絕緣材料老化，使CO、CO?的加而逐漸變大的。當CO?/CO大于7(也有大于10)時，認為絕緣可能老化，也可能是大面積低溫過熱故障引起的非正常老化，如附錄C中實例3和實例4。3)不同變壓器(如生產(chǎn)廠家不同、年代不同)投運初期CO含量差別很大。C?——運行n年的CO年平均含量；c)根據(jù)某地區(qū)近150臺220kV及以上隔膜式密封變壓器油中CO?氣體分析結(jié)果，得出以下經(jīng)驗公67絕緣紙(板)聚合度測試方法本方法是用于測定新的或者老化的絕緣紙(板)的粘均聚合度(簡稱聚合度，縮寫用DPv表示)。通過測量絕緣紙溶于銅乙二胺溶劑中的溶液特性粘度來確粘度，從而計算出聚合度DPv。此溶液每升含有1.0mol銅和2.0mol乙二胺，也就是乙二胺濃度與銅濃度的克分子比是CEp/Cu=2。a)溶解瓶：要求當裝滿40ml試驗溶液時，還可將殘留空氣排出。可使用(45～50)ml塑料瓶和c)玻璃球，直徑6mm左右。d)5mm×5mm×5mm紫a)毛細管粘度計，其常數(shù)C(單位mm2/s2)應(yīng)滿足0.010≤C≤0.013。b)恒溫水浴，控溫在(20±0.1)℃。c)秒表，能夠讀準至0.1s。A.4.3稱量儀器能夠讀準至0.1mg·A.4.4烘箱A.5試驗步驟a)采用索氏抽提器，用無水乙醇抽提絕緣紙試樣，必要時用氯仿使紙脫脂。b)試樣在室溫下讓溶劑揮發(fā)。c)將試樣浸泡在蒸餾水中2h。d)用尖鑷子和刀片把潤濕絕緣紙刮成薄膜，并撕裂成細微纖維狀。e)試樣在一定濕度環(huán)境中平衡干燥。891a)流動相：水60%～80%;甲醇20%～40%。將25mg糠醛溶于25ml甲苯中，制成100得所需濃度的標準溶液(如0.5、1.0、5或10mgl)。萃取并分析標準溶液中的糠醛含量。選取(0.5～10)mg/1的四個標準溶液，將得到通過原點的一R——檢測器對樣品的響應(yīng)值(糠醛的峰高或峰面積)。對于同一樣品，在同一條件下(同一操作者、同一設(shè)備、同一試驗室及較短時間間隔內(nèi))進行兩次例1:某電廠1號、2號兩臺20000kVA/110kV升壓變壓器，分別自1959年和1958年投入運行，經(jīng)常負載率較大，運行30年后測試油中糠醛和紙的聚合度結(jié)果見表C.1和表C.2,說明絕緣老化嚴重。樣品1號變壓器糠醛(mg/l)情況說明1979年前曾進行大修濾油，后運行至19891978年前大修濾油，1987年處理油介損經(jīng)真空濾油，1988年吊檢，并測油中糠醛和聚1號主變壓器10kVA相絕緣紙35kVB相絕緣紙壓板(上部)固定10kV引線處的絕緣紙板聚合度捏成碎塊，未見黑色碳化物；35kV絕松感。引線內(nèi)靠近導(dǎo)體絕緣炭化尤為嚴重，外層絕緣強度略好，說明引線絕緣以導(dǎo)體溫度引起的老化為主，測試取中間部分樣品例2:一臺SFPL—120000/220升壓變壓器，變壓器額定電壓242±2×2.5%/10.5kV;鐵心為三芯五1974年投運，1991年8月退出運行，1992年對該變壓器進行了拆修和改造。為了對該變壓器經(jīng)17年運行后的絕緣老化情況有個全面了解，利用變壓器拆解的機會，取不同部位絕緣紙(板)樣作聚合度(1)變壓器累計運行132740h,其中最大年運行時間為8406h,最小為6993h。機組以100MW為基本負荷連續(xù)運行。運行電流以6.0kA～6.3kA居多，最大6.5kA并帶有兩臺廠用變壓器(通常負載約6MW)。該變壓器低壓10.5kV側(cè)額定電流為6.6kA,因此不會有超過銘牌夏季最高為64℃~69℃。(3)投運約3年時曾發(fā)生B相高壓I線圈端部匝間短路，由于圍屏高度僅至上壓板下第5餅處，因而弧光殃及A相，導(dǎo)致A、B相3～4餅對應(yīng)處相間短路。后在現(xiàn)場將A、B相高壓線圈I的1～4餅重(4)1988年10月分析油中氣體，發(fā)現(xiàn)H?含量明顯增加(111μl/1),烴類氣體正常。1989年11月取樣時間(年)糠醛含量(mg/l)聚合度線圈名外圍屏引線旁軛側(cè)旁軛側(cè)中部高壓I高壓Ⅱ 取樣線餅之線圈高壓I高壓I[內(nèi)徑側(cè)外徑側(cè)低壓線圈中部下部相別及取樣線圈高壓I高壓Ⅱ1)隨著變壓器運行溫度由下部至上部逐漸升高，匝絕緣的聚合度由下至上逐漸下降。2)高壓Ⅱ線圈布置在內(nèi)，高壓I線圈在外部，內(nèi)部老化比外部略嚴重一些，但差別不大。低壓線圈(設(shè)計不同)老化程度比高壓線圈嚴重。3)線圈軸向中部靠近B相一側(cè)的匝絕緣比旁軛一側(cè)的聚合度略低，可能與靠近旁軛一側(cè)的油溫偏低有關(guān)，也可能與導(dǎo)向油流的差異有關(guān)，就數(shù)值上的差別還難以說明其規(guī)律性；且同一餅線圈4)線圈匝絕緣的聚合度低于線餅間墊塊的聚合度；上部墊塊的聚合度低于下部墊塊，但均低于圍屏的聚合度。從該變壓器測試結(jié)果可知，引線與匝絕緣的聚合度比較相近，但由于引線受電流密度的設(shè)計(差別較大)和受絕緣油性能的影響關(guān)系較大，因而不能說明具有普遍性。(3)鑒于通常變壓器測試絕緣聚合度時，以墊塊、圍屏紙板和引線絕緣作為判據(jù)樣品，因此本導(dǎo)則素絕緣紙的降解，對電氣強度的影響不是直接的(炭化除外),對機械強度的喪失是直接的，是否在運合度作為參考值，還是有意義的(見6.1.2)。例3:一臺配200MW發(fā)電機組的SFPSL7—240000/220升壓變壓器，1981年9月投運，1992年6正常運行負荷率為90%左右，上層油溫一般不超過70℃。投運后除進行油中氣體監(jiān)測外，從1988測試時間(年)測試時間很大。在事故前的1～2個月中CO的產(chǎn)氣速率在1000ml/d以上，CO?的產(chǎn)氣速率超過25000ml/d。與運1992年6月11日正常運行中主變壓器輕重瓦斯動作、防爆筒噴油。吊檢發(fā)現(xiàn)：故障發(fā)生在A相低壓線圈下數(shù)第3～4段，最外一組數(shù)根導(dǎo)線燒熔；單半螺旋結(jié)構(gòu)的低壓線圈設(shè)計的1.5mm油道已全部堵塞，4.5mm油道僅能插入1.4mm紙條；低壓線圈上下端1～5段絕緣均有燒焦痕跡，并有