1 / 30
文档名称:

TCEC 天然酯绝缘油电力变压器 第3部分:油中溶解气体分析导则.docx

格式:docx   大小:760KB   页数:30页
下载后只包含 1 个 DOCX 格式的文档,没有任何的图纸或源代码,查看文件列表

如果您已付费下载过本站文档,您可以点这里二次下载

分享

预览

TCEC 天然酯绝缘油电力变压器 第3部分:油中溶解气体分析导则.docx

上传人:书籍1243595614 2024/5/10 文件大小:760 KB

下载得到文件列表

TCEC 天然酯绝缘油电力变压器 第3部分:油中溶解气体分析导则.docx

相关文档

文档介绍

文档介绍:该【TCEC 天然酯绝缘油电力变压器 第3部分:油中溶解气体分析导则 】是由【书籍1243595614】上传分享,文档一共【30】页,该文档可以免费在线阅读,需要了解更多关于【TCEC 天然酯绝缘油电力变压器 第3部分:油中溶解气体分析导则 】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。0ICS点击此处添加ICS号点击此处添加中国标准文献分类号T/CEC中国电力企业联合会标准T/CECXXXXX—XXXX天然酯绝缘油电力变压器第3部分:油中溶解气体分析导则NaturalEsterinsulatingoil-ImmersedPowerTransformersPart3:GuideforInterpretationofGasesDissolvedinNaturalEster(征求意见稿)XXXX-XX-XX实施中国电力企业联合会发布XXXX-XX-XX发布T/CECXXXXX—201XI天然酯绝缘油电力变压器第3部分:油中溶解气体分析导则范围T/CEC××的本部分规定了天然酯绝缘油电力变压器(以下简称天然酯变压器)的油中溶解气体分析方法,包括产气原理、检测周期、取样、气体组分含量检测方法、气体检测诊断流程、新设备投运前油中溶解气体含量要求、特征气体典型值、气体的增长率等,以及建议进一步采取的措施。本标准适用于以天然酯绝缘油和绝缘纸(板)为主要绝缘材料的电力变压器。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T7597电力用油(变压器油汽轮机油)取样方法GB/T17623绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法DL/T722变压器油中溶解气体分析和判断导则DL/T1811电力变压器用天然酯绝缘油选用导则NB/SH/T0930?热应力下绝缘液体产气特性测定法IEC62770电工用液体变压器和类似电气设备用未使用过的天然酯(Fluidsforelectrotechnicalapplications-Unusednaturalestersfortransformersandsimilarelectricalequipment)(GuideforInterpretationofGasesGeneratedinNaturalEsterandSyntheticEster-ImmersedTransformers)?变压器用天然酯绝缘油验收和维护导则(eptanceandMaintenanceofNaturalEsterFluidsinTransformers)ASTMD7150绝缘液体产气特性下的热应力测定的标准试验方法(StandardTestMethodfortheDeterminationofGassingCharacteristicsofInsulatingLiquidsUnderThermalStress)术语和定义下列术语和定义适用于本文件。(以下简称天然酯)naturalesterinsulatingoil从种子或其它生物材料中提取、用于变压器或类似电气设备的绝缘液体,其主要成分是甘油三脂,具有良好的生物降解性和环境相容性。—201XII大豆基天然酯绝缘油soybean-basednaturalesterinsulatingoil一种从大豆油中提取的具有典型脂肪酸组成(油酸24%,亚油酸54%,亚麻酸7%)的天然酯绝缘油。-basednaturalesterinsulatingoil一种从菜籽中提取的具有典型脂肪酸组成(油酸62%,亚油酸22%,亚麻酸10%)的天然酯绝缘油。(大于75%)油酸(单不饱和脂肪酸,C18:1)成分的天然酯绝缘油。,即氢气(H2)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)。、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔和一氧化碳气体含量的总和。(以下简称DGA)dissolvedgasanalysis对溶解在绝缘油中的气体的提取、检测和定量分析。,甘油三酯由甘油基团和脂肪酸基团(RCOO-)构成,不仅含有碳、氢两种原子,还含有氧原子。运行中变压器因受到内部热应力或电应力作用导致液体绝缘介质化学键断裂产生气体,如H2,CH4、C2H2、C2H4、C2H6、CO和CO2等特征气体。天然酯含有丰富的酯基和十六到十八个碳原子的碳链,而矿物油主要成分为烃类,包含直链烷烃、支链直链、环烷烃及芳香烃。天然酯与矿物油的化学结构明显不同导致天然酯和矿物油在故障状态下产生的特征故障气体种类虽然相同,但在比率和产气率上有较大差异。因此,天然酯的溶解气体分析方法不能直接采用矿物油的标准,必须对矿物油的溶解气体分析方法进行修改才能适用于天然酯。天然酯与矿物油产气最显著的差别如下:——非故障条件下,含有亚麻酸的天然酯会产生乙烷;——天然酯在较低的过热温度下就会产生甲烷、乙烷和乙烯,且气体含量比在矿物绝缘油中产生的更多;——天然酯过热产生的甲烷、乙烷和乙烯的比例和矿物绝缘油不同;T/CECXXXXX—201XIII——天然酯过热产生大量的二氧化碳和一氧化碳。迄今为止,天然酯绝缘油变压器的故障数据不足以得到明确的运行设备油中溶解气体含量注意值、绝对产气速率和相对产气速率注意值。。含有亚麻酸的天然酯中会出现特征杂散气体乙烷,乙烷是亚麻酸氧化的一种副产品。在含有较高亚麻酸含量的大豆基和菜籽基天然酯中,即使在设备正常运行条件下也经常可以检测到乙烷气体含量。杂散产气产生的乙烷浓度可以达到几百μL/L,但乙烷浓度随着时间的推移趋于稳定或水平状态,应对杂散产气进行监测直至气体稳定至建立趋势基线。,气体的来源还包括绝缘液体污染、设备油箱带油焊接和设备有载分接开关切换时导致油分解产气以及空气中的气体溶于油中等,应在溶解气体分析之前确定其他气体源。天然酯变压器通常有一个密封或气体覆盖液体的保护系统,以保护绝缘油接触过高的氧气浓度。氮气来源包括初始溶解氮、吸收空气中的氮或变压器顶部空间或保护设备中的干燥氮气。当氮气浓度低于预期氮气浓度、氧气浓度升高或氧氮比率升高时,表明天然酯质量变差或变压器存在密封问题,应采取措施识别氮气来源,评估天然酯的恶化程度并解决问题。。气体的含量和变化率取决于天然酯的类型、暴露于高温下的含量和曝光时间。可燃性气体的类型、变化率和比率发生变化时应当采取额外措施。可燃性气体比率的变化可以指示设备条件的恶化情况。可燃性气体变化率增加表明状态正在恶化,可燃性气体含量相对稳定表明绝缘油状态相对稳定。。CO2与CO的比率是判断温度的依据,这在通常意义上类似于矿物油。纤维素绝缘纸绝缘分解一般不会产生大量的烃类气体,因此,没有这类气体的干扰有助于我们区分400℃-450℃以下的天然酯过热和纤维素绝缘纸绝缘过热。高于这个温度范围时,从天然酯中产生的碳氧化物将会掩盖从纤维素绝缘纸绝缘中产生的该类气体。由于纤维素绝缘纸开始降解的温度比绝缘油要低,因此纤维素绝缘纸分解产生的气体副产物在变压器正常操作温度下就能被发现。以升压变压器为例,在额定电压附近,通常会产生数百μL/L(全部替换)的CO和数千μL/L的CO2,却没有严重的过热点。当CO2和CO的含量分别不低于5000μL/L和500μL/L时,CO2与CO的比率大于7可视为纤维素绝缘纸分解。当CO含量增加时,CO2与CO的比率就会下降,表明纤维素绝缘纸绝缘降解可能有异常。CO和CO2含量大幅增加时应及时进行调查,有可能是纤维素绝缘纸过热或天然酯高温过热的征兆。—201XIV由附录F中大卫三角形法说明天然酯和矿物油的局部放电和D1区产生的故障气体的相对比率非常相似。在相同的条件下,在天然酯中产生的放电故障气体的量相比矿物油低一个数量级。在绝缘油量和故障条件相同的情况下,天然酯的故障气体的浓度将比矿物油低约十倍。。、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳和二氧化碳。天然酯变压器生成氢气和碳氢化物的比例大致相同,但与矿物油变压器相比有所差异。两种绝缘油生成的碳氧化物比例均会不同,更多信息可参见附件E。,天然酯会产生气体,这些气体来源于烃类的热解、脂肪团的热解、分解的酸性基团以及反应产生的杂散气体。其产气总量比矿物油多两倍或更多,实验数据如附录D和附录E所示。、丙烯醛和来自第三脂肪酸的乙烯***。该反应未产生气体产物,但每种产物进一步反应将产生碳氧化物、乙烯、甲烷和乙烷。总酸值随着反应发生而上升,即碳氧化物、乙烯、甲烷和乙烷是天然酯热解产生。,随着温度的增加,碳氧化物与总酸值的增加趋势相同。相比之下,在相同条件下矿物绝缘油中产生的碳氧化物相比天然酯要小几个数量级。这是由于天然酯的特定化学特性允许一氧化碳的产生量大于二氧化碳,尤其是在较高温度下。天然酯产生的碳氧化物含量可能会大大超过纤维素绝缘纸产生的碳氧化物含量,影响纤维素绝缘纸老化的分析,此时酸值和乙烯含量可帮助解释气体来源。℃~100℃时,天然酯的乙烯产量大量增加,且随着温度增加显著增加。这可能是天然酯与一氧化碳一起反应产生乙烯,由天然酯特定反应产生的乙烯含量不会超过一氧化碳的产气量。然而,在研究的最高温度下,乙烯含量明显超过一氧化碳含量。巧合的是,这也发生在矿物油大量产生乙烯的相同温度范围内。这表明低于研究的最高温度下主要是天然酯的反应发生,而在研究的最高温度下,以与矿物油相同的反应为主。℃~100℃时,天然酯的甲烷和乙烷产量大量增加。在研究的最高温度下甲烷和乙烷的产生变得与矿物油更相似。天然酯的烃链断裂产生甲烷和乙烷,巧合的是,在更高温度范围内甲烷和乙烷的产气量相似,而矿物油并非如此。甲烷和乙烷的数量和比例的差异从根本上是由于天然酯和矿物油具有不同的烃结构。T/CECXXXXX—,投运前应至少作一次检测。若天然酯变压器不是带油运输,绝缘油采用油罐运输的,需对油罐中绝缘油进行DGA检测,检测结果与出厂值对比不应有明显增加;注油完成,待静放时间满足要求后,对天然酯变压器本体绝缘油进行DGA检测,特征气体含量不应明显增加。如果在现场进行工频耐压或带有局部放电测量的感应电压试验(IVPD),则应在试验前后各做一次检测,,且不得少于24小时。、4天、10天、30天各做一次检测。(66kV)-1年220kV-:(a)当设备出现异常情况(如变压器或气体继电器动作、差动保护动作、压力释放阀动作、经受大电流冲击以后、过励磁或过负荷等),应取油样进行检测。当气体继电器中有集气时需要取气样进行检测。(b)当怀疑设备内部有下列异常时,应根据情况缩减检测周期进行监测或退出运行。在监测过程中,若特征气体增长趋势明显,应采取其他相应措施;当在相近运行工况下,检测三次后含量稳定,可适当延长检测周期,直至恢复正常检测周期。1)过热性故障。当怀疑主磁回路或漏磁回路存在故障时,可缩短到每周检测一次;当怀疑导电回路存在故障时,宜缩短到至少每天一次。2)放电性故障。当怀疑存在低能量放电时,宜缩短到每天一次;当怀疑存在高能量放电时,应进一步检查或退出运行。,在取样过程中应尽量避免长时间太阳或紫外线直射。不应在变压器负压下取样,防止空气吸入本体。取样时,储油柜油位指示要大于零。油膨胀采用气体调节时,气体压力表应显示正压。对于继电器的取气管已引到地面的设备,要注意先排掉取气管内的油再取气样。T/CECXXXXX—、运输和保存样品的标签:样品的标签应包括单位、设备名称、型号、取样日期、取样部位、取样天气、运行负载、取样油温、油基、油型号及油量备注等。样品的运输:样品在运输过程中应尽量避免剧烈震动,防止容器破碎,尽可能避免空运。样品的保存:样品应尽快进行分析,油中溶解气体分析的样品不得超过4天;天然酯在太阳光和紫外光下易产生杂散气体,样品应避光保存。、气相色谱仪配置及最小检测灵敏度要求、样品分析检测步骤、试验结果的表示均可参照GB/T17623标准相关规定。(式7-1)式中:Xi——(20℃)时,油中溶解气体i组分浓度,μL/L;Ci,s——标准气中i组分浓度,μL/L;Ai——样品气中i组分的平均峰面积,mV·s);Ai,s——标准气中i组分的平均峰面积,mV·s;Ki——组分i的气体分配系数;Vg'——50℃、试验压力下平衡气体体积,mL;V'1——50℃时的油样体积,mL;P——试验时的大气压力,kPa;——油样中溶解气体从50℃校正到20℃时的校正系数。式中的Ai和Ai,s也可以用平均峰高?i和?i,s代替。50℃时的某些品牌的天然酯绝缘油中溶解气体各组分气体气体分配系数(Ki)。其测定方法参见GB/T17623中附录D。对牌号或油种不明的油样,其溶解气体的气体分配系数不能确定时,可采用二次溶解平衡测定法,参见GB/T17623中附录F。气体检测诊断流程气体检测分析之前应当采取以下气体检测诊断程序:T/CECXXXXX—201XVII——一致的取样和处理:根据第6章严格执行取样处理,确保样品具有代表性。——重复样本分析:根据10章中特征气体典型值,对气体含量超过典型值的样品进行复测,提早识别故障,降低损失。——结果诊断:应根据产气含量的绝对值、产气增长速率以及设备的运行状况、结构特点、外部环境等因素进行综合判断设备是否存在故障以及故障的严重程度。——后续结果:增加监控,确认分析,确定负载变化情况、运行条件或是否停运变压器。当运行变压器的溶解气体含量突然增加,则怀疑出现有效故障,可燃性气体生成率正在增加则表明该问题正在恶化。应在更短的采样间隔进行监测或采取电气测试(内部检查)的干预措施。根据附录中实验室的实验气体分布可以帮助确定故障气体种类。一旦经过分析检验确定故障气体种类,可确定取样间隔和应对措施。在附录B和附件C中的数据可用于帮助识别来自于接近正常运行温度以及暴露在特定环境条件下(如阳光)的与故障无关的故障气体。附件D给出的实验室实验数据可用于气体分布,在附件F中的大卫三角分析方法可监控故障。注意:应用这些分析方法在低可燃性气体含量上会提供错误的诊断结果。图1为一个典型的DGA分析的决策流程图。图1一个典型的DGA分析的决策流程图新设备投运前油中溶解气体含量要求新设备投运前油中溶解气体含量要求应符合表2中要求,投运前后两次检测不应有明显的区别。表2新投设备投运前油中溶解气体含量要求气体组分含量[μL/L]T/CECXXXXX—201XVIIIH2≤30C2H2≤≤20特征气体典型值新变压器或无历史采样数据的运行变压器的DGA样本数据可与表3相比较,如超出典型值应再次进行DGA分析以确认,缩短检测周期,结合产气速率进行判断。若气体含量超过典型值但长期稳定,可在超过典型值的情况下运行;另外,气体含量绝对值虽低于典型值,但产气速率增加过快,也应缩短检测周期。表3为运行中天然酯变压器油中溶解气体含量典型值。表3的数据来源于一些实验室、分析服务提供商和设备所有者为IEEE提供的运行中的变压器油中溶解气体结果。统计分析DGA数据库产生了概率在90%左右的气体浓度值,每个特征气体的90%值是根据已有数据的推断典型值范围的上限,从统计分析中剔除了看似属于故障后油样的数据。统计分析的详细结果见附录A。每个90%值是基于已有数据的95%置信区间,表示如果用类似的数据库再次推导可能会变化多少。很明显,来自较小数量的样本记录百分位数比来自更大数量的样本记录那些更加不确定;因此,样本数量少的置信区间的范围更广。表3运行中天然酯变压器油中溶解气体含量典型值[μL/L]天然酯类型记录数量置信区间H2CH4C2H6C2H4C2H2CO大豆基天然酯绝缘油437890%1122023218116195%置信区间(105-118)(19-22)(219-247)(17-20)(1-1)(150-179)高油酸葵花基天然酯绝缘油47690%35255816049795%置信区间(24-45)(18-30)(36-84)(12-23)(0-0)(314-583)注:总结附件A6的90%值和95%的置信区间。气体的增长率辨识和分析当前或最近的故障气体是变压器故障诊断的重要环节。当在实验室检测到很高浓度的任何故障气体时,可能无法知道气体是突然产生或间断产生,或在一段时间内缓慢产生。为了评估故障的性质和严重程度,有必要在合适的短时间隔内收集多个DGA样品,以确定重要的故障气体是间断生成、稳定生成或者加速生成。在线DGA监测可以在一段时间内提供更多的样本数量,减少测量的不确定性。气体的增长率(产气速率)以下列两种方式计算:绝对产气速率,即每运行日产生某种气体的平均值,按下式计算:………………………………()T/CECXXXXX—201XIX 式中:γa——绝对产气速率,mL/天;Ci,2——第二次取样测得油中某气体浓度,μL/L;Ci,1——第一次取样测得油中某气体浓度,μL/L;Δt——二次取样时间间隔的实际运行时间,天;m——设备总油量,t;ρ——油的密度,t/m3相对产气速率,即每运行月(或这算到月)某种气体含量增加值相对于原有值的百分数,按下式计算:………………………………()式中:γr——相对产气速率,%/月;Ci,2——第二次取样测得油中某气体浓度,μL/L;Ci,1——第一次取样测得油中某气体浓度,μL/L;Δt——二次取样时间间隔的实际运行时间,月;通过比较在相似取样间隔内的连续的产气速率,判断气体生成是加快或减慢。但如果产气是间断的,利用产气速率的方法可能并不合适。目前尚未建立基于现场经验得到的产气增长速率的极限值以评估一个正在发生的内部故障的严重性。在比较气体浓度时应该慎重,因为在取样、样品重现性和可重复性的测量方法等方面可能会出现误差。考虑到气体含量测量的可重复性,只有当增加的数量远远大于偶然出现的值时,气体增量和产气速率的增加才有意义。