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

0ICSFORMTEXT点击此处添加ICS号FORMTEXT点击此处添加中国标准文献分类号T/CECT/CECFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXX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）FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX实施中国电力企业联合会发布FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX发布T/CECXXXXX—201XPAGEPAGEI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）IEEEC57.155天然酯和合成酯液浸变压器油中溶解气体分析导则（GuideforInterpretationofGasesGeneratedinNaturalEsterandSyntheticEster-ImmersedTransformers）IEEEC57.147

变压器用天然酯绝缘油验收和维护导则（GuideforAcceptanceandMaintenanceofNaturalEsterFluidsinTransformers）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。3.1天然酯绝缘油（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。3.2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。3.3菜籽基天然酯绝缘油rapeseed-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。3.4高油酸基天然酯绝缘油higholeicbasednaturalesterinsulatingoil一种具有高（大于75%）油酸（单不饱和脂肪酸，C18:1）成分的天然酯绝缘油。3.5特征气体characteristicgas对判断充油电气设备内部故障有价值的气体，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）。3.6总溶解性可燃性气体totaldissolvedcombustiblegas氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔和一氧化碳气体含量的总和。3.7溶解气体分析（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。产气原理4.1概述天然酯是由一系列脂肪酸的甘油三酯组成的混合物，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；——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。4.2杂散产气杂散产气是指从没有故障的正常操作和过载情况下的绝缘油中产生的气体。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。4.3其他气体源除变压器内部故障产生的气体外，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。4.4可燃性气体天然酯在高温下会产生可燃性气体。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。4.5纤维素绝缘纸热分解天然酯变压器中的纤维素绝缘纸绝缘过热会产生CO和CO2气体。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。4.6电故障由附录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。4.6.1局部放电天然酯变压器局部放电产生的可燃性气体主要是氢气和甲烷。4.6.2电弧分解天然酯变压器放电产生的气体主要包括氢气、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。4.7热故障在足够高的温度下，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。4.7.1酸性产物天然酯热解主要反应之一是甘油三酸酯分解成两个游离脂肪酸、丙烯醛和来自第三脂肪酸的乙烯酮。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。4.7.2碳氧化物碳氧化物为一氧化碳及二氧化碳，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。4.7.3乙烯产物在温度比矿物油低50℃～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。4.7.4甲烷和乙烷产物在温度比矿物油低为50℃～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。检测周期5.1投运前的检测新的或大修后的66kV及以上的天然酯变压器，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，试验后取样时间应为同容量矿物绝缘油变压器规定时间的1.5倍，且不得少于24小时。5.2新投运时的检测新的或大修后的35kV及以上的天然酯变压器至少应在投运后第1天、4天、10天、30天各做一次检测。5.3运行中的定期检测表1运行中的检测周期电压等级容量检测周期110kV(66kV)-1年220kV-半年5.4特殊情况下的检测特殊情况下应按照以下要求进行检测：（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。取样6.1取样按照GB/T7597中变压器油中溶解气体分析取样的有关规定进行，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。6.2样品的标签、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。气体组分含量检测方法7.1油中溶解气体油气分离方法、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。7.2机械振荡法油中溶解气体各组分浓度计算公式（式7-1）

式中：Xi——101.3kPa和293K（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，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·sKi——组分i的气体分配系数Vg'——50℃、试验压力下平衡气体体积，V'1——50℃时的油样体积，P——试验时的大气压力，kPa；0.927——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ℎ50℃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）见附录H中的表H.1。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：——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]H2≤30C2H2≤0.1总烃≤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：………………（11.1） 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：………………（11.2）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。

（资料性附录）DGA数据库的统计分析A.1数据准备表4中提到的来自多个源的DGA数据文件，仅提取属于酯基绝缘油的变压器的数据。在对每个来源的数据进行初步检查后，编写了脚本来进行以下任务：——将变压器序列号改为匿名序列号；——将不同名称的变量映射到具有标准名称的字段中；——删除嵌入的标点符号和垃圾字符；——将类别变量（如冷却类型，kV类别，流体类型等）重新编码为一组通用名称；——将采样日期更改为通用格式。数据脚本生成了一个组合的数据文件，它被手动检查和编辑，以生成用于统计分析的主数据文件。A.2统计分析初步探索性分析显示，数据中存在一些极端的可燃性气体浓度，明显来自故障后样品。经过考虑，决定以H2+CH4+C2H4+C2H2>10,000μL/L作为假定的故障后样品排除所有样品。这排除了所有天然酯绝缘油样品中大约千分之一。编写了一个R脚本来进行统计分析，并将结果显示在可以复制并粘贴到报表中的表格中。R是一种开源的统计脚本语言，被专业统计学家和科学家广泛使用。所有常用的个人计算机操作系统都可以从R项目统计计算（/)）免费获得。统计脚本生成了所有特征气体的基本描述统计信息。一组统计数据基于整个数据集，另一组统计数据仅基于每个变压器的最新样本。虽然对最新样本的限制似乎是合理的，作为避免偏见的一种方式，这一点并没有什么区别，但是对于这种分析，数据库中只包含几个样本，每个来自3900个变压器。对于数据的各种子集，即合成酯，高油酸向日葵和大豆基天然酯绝缘油体都产生了描述性统计。对于氢（H2），甲烷（CH4），乙烷（C2H6），乙烯（C2H4），乙炔（C2H2）和一氧化碳（CO），衍生出基于常规第90，第95和第98百分位数的候选DGA限值。对所有流体类型子集计算极限。使用平滑自举来估计每个限制的95％置信区间，大致表明当从类似数据库导出相应限制时可预测的变异程度。这涉及创建一个新的数据集，通过从原始数据集中替换进行采样并将随机模拟测量噪声（相对±10％）添加到每个气体浓度中，再次限制万次。表A.1和表A.6基于先前描述的分析方法报表了天然酯绝缘油的描述性统计信息和百分位数值。表A.1大豆基天然酯绝缘油数据库特征气体的描述性统计[μL/L]气体记录数量最小值Min下四分位数Q1中位数Mediam上四分位数Q3最大值Max四分位数差IQR最大包含Max_exclH2437808245548534726149CH44378025102126846056C2H643780328106288110330000C2H44378013749626200000C2H2437800001638010346CO43780254782103405722648CO243781726546510398989077424353表A.2基于95%置信区间的大豆基天然酯绝缘油特征气体百分位数限值[μL/L]气体H2CH4C2H6C2H4C2H2CO90%1122023218116195%置信区间（105-118）（19-22）（219-247）（17-20）（1-1）（150-179）95%1714138936346295%置信区间（160-188）（34-49）（351-444）（33-44）（2-3）（385-562）98%28811184111810147195%置信区间（261-351）（95-124）（764-934）（88-155）（7-13）（1085-1684）表A.3高油酸葵花基天然酯绝缘油数据库特征气体的描述性统计[μL/L]气体记录数量最小值Min下四分位数Q1中位数Mediam上四分位数Q3最大值Max四分位数差IQR最大包含Max_exclH24760031117551123CH44760027718775C2H647600161515064C2H44760014172041C2H24760000281900CO47601459129.23122115.2113CO247613142.8325156798931424.2845表A.4基于95%置信区间的高油酸葵花基天然酯绝缘油特征气体百分位数限值[μL/L]气体H2CH4C2H6C2H4C2H2CO90%35255816049795%置信区间（24-45）（18-30）（36-84）（12-23）（0-0）（314-583）95%603713140071595%置信区间（48-84）（31-41）（92-152）（25-43）（0-1）（595-938）98%12645175463133595%置信区间（78-482）（40–210）（147–230）（43–54)）（1–14）（894–2093）A.3分析结果大豆基、高油酸葵花基天然酯绝缘油的分析结果列于表A.1至表A.4。每种绝缘油类型均有一个特征气体描述统计表和一个特征气体百分位数限值表。用于描述性统计的列名包括N（计算中包括的样本数），Min（最小值），Q1（第一个四分位数，即第25个百分位数），中位数（第50个百分位数），Q3（第三个四分位数，第75百分位数），Max（最大值），IQR（四分位数范围，即Q3-Q1）和Max_excl（从计算中排除的值的最大值）。召回将H2+CH4+C2H4+C2H2>10,000μL/L作为假定的故障后样品的样品。对于基于百分位数的限制，列名称分别为P90，P95和P98，指定第90，第95和第98百分位数。每个百分位数都伴随着估计的95％的置信区间，能粗略显示如果从不同但类似的数据库导出，该值可以预期有多大变化。大豆基天然酯绝缘油的极限置信区间狭窄，因为这种流体的样品数量很多。对于合成酯液体，少量样品（157）导致这些高百分位数的不确定，因此相邻百分位数的置信区间重叠。一些P98极限是非常不确定的，即来自另一个类似小样本的P98限制可能会有很大差异。（资料性附录）ASTMD7150杂散气体结果ASTMD7150强调绝缘液体在可控条件下。这些气体可能会被误认为故障产生从而导致采取一些不必要的措施。表B.1报告了几种天然酯液体的结果，可用于与样品结果进行比较，以帮助识别与其他问题有关的非故障相关气体。表B.1ASTMD7150改性杂散气使用空气喷射（24小时试验）[μL/L]天然酯类型高油酸葵花基天然酯绝缘油大豆基天然酯绝缘油菜籽基天然酯绝缘油α-亚麻酸含量大约0.2%大约7%大约9%H2357316289CH4211060C2H645633694C2H48719C2H2000CO203408503CO287613301696（资料性附录）暴露于荧光灯下引起的杂散气体荧光灯样品制备按照ASTMD7150测试方法（荧光灯制备前空气喷射，1天，120℃）进行改性，另外将暴露于光源下的天然酯产生乙烷试验数据作为一个比较。ASTMD7150中的样品暴露时间被缩短到一天。大豆基天然酯绝缘油含有约7％的α-亚麻酸。这个实验室试验主要用于说明，天然酯植物油需要避免阳光及荧光照射。如果发生暴露，那么可能会被误认为是变压器故障而产生的气体。表C.1暴露于荧光灯下的大豆基天然酯绝缘油的DGA结果[μL/L]气体ASTMD7150仅荧光灯光源ASTMD7150和荧光灯光源控制控制样本H2149257762CH4352373C2H66156422192C2H47620C2H2000CO220197474CO29429961998（资料性附录）实验室热解实验信息在使用实验配置的实验室中进行的这些研究（Hanson等人[B10]，Hanson[B11]）总结在以下部分。该实验并未涵盖运行中的变压器的一些材料，因此这些结果并不能代表变压器现场运行的条件。这种设备具有纤维素绝缘纸材料和可与绝缘液体反应以产生不同气体和气体浓度的材料。实验设备和配置在引用来源中提供，并在本附件中概述。1)允许在250℃至700℃的温度下观察和测量由绝缘液体形成的气体。2)在固定体积系统中测量相对气体压力。3)在大气压力下进行可膨胀体积系统的研究。4）允许采集和分析液体和气体样品。该装置包括保持在大气压力下的膨胀室。该室包括用于隔离的阀；压力表限定体积的气体空间，可由膨胀室的隔离阀密封；液体储存器以及将液体通过管道从储存器循环到烤箱并再次返回到炉中的泵。关于大豆基天然酯绝缘油，高油酸葵花基天然酯绝缘油，菜籽基天然酯绝缘油和矿物绝缘油的研究数据见表D.1至表D.5。该数据表示每次试验产生的总气体。总计是从气相测量的气体和溶解在绝缘液体中的气体的组合。选择了8小时的时间进行试验，因为它允许在250℃下检测气体并在700℃下管理气体。绝缘液体积为1.5升。注意，在700℃下，对于天然酯产生超过100升的气体体积。实验数据给出了绝缘液体在实验室条件下如何反应的指示。由此可以推断，当暴露于相似的温度时，液体将产生类似于实验中呈现的气体。变压器结构、气源类型、曝光时间和暴露量等条件都可能影响各种气体和浓度，从而在诊断潜在的变压器故障时变化可以被预见。表D.1大豆基天然酯绝缘油热解实验室经验[μL/L]250°C300°C350°C400°C450°C500°C550°C600°C650°C700°CH2183242453448145789206444963095166318986155336773CH4918361635427322654263892555117517622115591740C2H632140449589612584467905180022666376516351811721018C2H423959126206657054937163774291359999737426253C2H200000003573821333494CO138250388126715983484632144765888535474978295315715859CO252856566013241506316633283110067586381768390639506162酸值（mgKOH/g）0.0260.0490.0840.3289035>10>10>10>10>10图D.1大豆基天然酯绝缘油热解的TDCG%（总溶解可燃性气体）表D.2高油酸葵花基天然酯绝缘油热解实验室经验[μL/L]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图D.2高油酸葵花基天然酯绝缘油热解的TDCG%表D.3菜籽基天然酯绝缘油解实验室经验[μL/L]250°C300°C350°C400°C450°C500°C550°C600°C650°C700°CH2212295323609100756613528307277533416978574206957CH4471271132813987290643685102650547697098414354645C2H6306829303203452711401475014510722848721589192812718750C2H49544210758245262048194168441151703015634413530C2H2000000033383583648392CO5891460145133529749467989637160796317808790660312585097CO25879689951888635585329262718221422710746095957895977酸值（mgKOH/g）0.0780.0950.1240.40354246839>10>10>10>10图D.3菜籽基天然酯绝缘油解的TDCG%表D.4矿物绝缘油热解实验室经验[μL/L]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图D.4矿物绝缘油热解的TDCG%本附件中提供了由实验热解DGA数据计算出的DuvalTriangle比率。每个比例如图D.5、图D.6和图D.7所示，用于实验绝缘液体来表示比例随温度变化。这些比率对于评估可能的故障状况的DGA结果可能是有用的。比率计算和方法使用见附件G。（资料性附录）EPRI实验室热解和电弧实验信息E.1EPRI实验室热解实验总结该实验与附件D中概述的不同之处在于，实验装置包含流体与典型的变压器内部材料（如导体和纤维素绝缘纸）的典型比例。表E.1和表E.2在类似实验条件下比较矿物油和大豆基酯绝缘液体，对天然酯绝缘液的DGA解释进行了全面综述。实验室实验使用的测试装置包括容量为1.8升的不锈钢容器和用VitonO型圈密封的铝制顶盖。该容器装有进出口和阀门，使用带有隔膜的样品端口进行液体取样。测试电池内部组分含有1.0L（约）未使用的天然酯900g或矿物油870g。铜导体用计算出的21g纸的热升级纸包裹。导体共有14匝，两层缠绕在3.5英寸直径的块上，其比例与16,400L比例缩小至1.2L油相同。用氮气吹扫液体以除去溶解的气体。液体以足够慢的速度在热点区域上循环，以防止温度显着下降。将液体加热至预选温度一段设定的时间间隔。在加热时间结束时，用注射器除去油样，并分析DGA。每个油分别加热到200℃的下列热点5天；300℃一天；500℃二十分钟。E.1.1矿物油与大豆基天然酯绝缘油的比较结果表E.1提供了实验室热点热解实验中矿物油和大豆基天然酯绝缘油的比较，其中热点不包括附近的纤维素绝缘纸。实验使用通常在实验室实验环境的电气变压器中找到的比例缩小的材料。表E.1大豆基天然酯绝缘油的实验室数据EPRI数据200°C300°C500°C矿物油大豆油矿物油大豆油矿物油大豆油H243234609001300CH45604322077068007900C2H62901400170170090003000C2H430352207701400062000C2H20000020CO280200420430014011000CO2240062002500017000300077000E.2电弧实验室实验总结台式电弧装置设计用于模拟有载分接开关的触点之间的电弧。定制的金属容器（18.9L/5加仑）配有阀门，样品端口，吹扫口和电子进料，允许两个浸入液体中的硅酸盐接触之间产生电弧。用气动执行机构和商用焊接机组电源调节电弧率。设备装有试验绝缘液体，然后密封。在当前设置为140安培时，开关速率设置为每分钟50次，总共5000次运转。液体温度在20℃至24℃，顶部空间用氮气吹扫，然后进行测试。表E.2EPRI运行结果矿物油大豆油H21430380CH415935C2H64015C2H4572410C2H235101440CO080（资料性附录）大卫三角形法当DGA结果高于最低气体浓度并且设备中存在可疑故障时，可以应用大卫三角形法（参见图G.1）。大卫三角区域是基于天然酯日益增长的水平，通过对特定天然酯类型和观察设备气体来源的DGA结果的实证检验建立区域。随着时间的推移，新的数据和信息变得可用，这些区域会被更新。使用表F.1中找到的比例评估甲烷（CH4），乙烯（C2H4）和乙炔（C2H2），每个比例项绘制在F.1的实施例中所示的三角形图中。表F.1三角形公式三角轴公式%CH4=CH4/(CH4+C2H4+C2H2)%C2H4=C2H4/(CH4+C2H4+C2H2)%C2H2=C2H2/(CH4+C2H4+C2H2)F.1实例根据表F.1计算示例参数。示例参数绘制在Duval三角形上，如虚线图所示。D2区域符号与表F.2中的故障描述代码相匹配，表示可能的高能量放电作为放气源。基于最近对液体行为的理解的DuvalTriangle图像如图F.2，图F.3和图F.4所示。表F.2示例的数据示例的参数三角形轴%CH410%C2H450%C2H240图F.1标绘的示例参数的大卫三角形表F.3大卫故障类型符号符号故障介绍PD局部放电D1低能量的放电D2高能量的放电DT热故障或者放电T1热故障，T<300℃T2热故障，300℃<T<700℃T3热故障，T>700℃图F.2大豆基天然酯绝缘油的大卫三角形图F.3高油酸葵花型天然酯的大卫三角形（资料性附录）特征气体法不同故障类型产生的主要特征气体和次要特征气体可归纳为表G.1，由此可推断设备的故障类型。表G.1不同故障类型产生的气体故障类型主要特征气体次要特征气体油过热C2H6、COH2，CH4，C2H4油和纸过热C2H6、COH2，CH4，C2H4局部放电H2、CH4，C2H2C2H4，C2H6火花放电C2H2H2，CH4，C2H4，C2H6油中电弧C2H2，C2H4H2，CH4，C2H6油纸击穿C2H2H2，CH4，C2H4，C2H6注1：油过热，至分为两种情况，即低温过热（低于700℃）和高温（高于700℃）。（资料性附录）绝缘油中气体分配系数天然酯绝缘油中各溶解气体组分的气体分配系数见下表H.1。表H.150℃下天然酯中各溶解气体组分的气体分配系数天然酯绝缘油H2COCO2CH4C2H4C2H6C2H2大豆基天然酯绝缘油FR3NP泽电菜籽基天然酯绝缘油RAPO（资料性附录）实例学习G.1大豆基天然酯绝缘油的实例分析采用大豆基天然酯绝缘油的230kV，8MVA的配电变压器，作为现场备用变压器的三个单相变压器组投入使用。在变压器通电之后，立即采集了几个样品，以确定趋势线的基线，并对其进行监测。样品1发现了少量的乙炔，这引起了对发展中问题的关注。样品数据如表G.1所示。表G.1DGA数据[μL/L]样品数据(μL/L)12345样品日期2005.12.282006.1.182006.8.32007.7.312007.8.16样品之间的天数-2019535816H26516280268O2324417355457121539N25008562708600864257150300CH40125560CO1110318691CO23095769377561582C2H42234649C2H602193135C2H2222226217表G.2DGA变化率(μL/L/天)样品日期2006.1.182006.8.32007.7.312007.8.16H2--0.8O2-75.5-6.10.551.7N2631.2-13.4-48.9483.1CH40.10.00.10.3CO-0.3CO213.41.9-0.551.6C2H40.00.00.10.2C2H0.3C2H20.00.00.6-0.6随后的样品＃3，＃4和＃5从DuvalTriangle方法报道了类似的DGA气体曲线。这些样品的单个气体浓度变化率有所增加。样品＃4表示电弧活动，因此为确认故障，样品＃5被很快取得。变压器所有者决定拆除变压器进行维修，并安装备用变压器。表G.2中的可燃性气体浓度变化率在气体中呈上升趋势。一氧化碳和二氧化碳气体浓度略有增加，这些浓度可能与来自放气源的纤维素绝缘纸老化或过热有关。分析包括使用DuvalTriangle方法。由于低可燃性气体浓度，DuvalTriangle方法不能用于较早的三个样品。气体源通过屏蔽接地导体具有高电流安培数。接地导体沿着接近燃烧的薄纤维素绝缘纸包裹物方向运行。松动的屏蔽接地连接将从增加的屏蔽电位闪络产生乙炔导致气体浓度增加。随后内部检查发现故障是屏蔽层接地松动。表G.3大卫三角形计算比率2007.7.312007.8.16%CH416.8%18.4%%C2H414.1%15.0%%C2H269.1%66.6%诊断代码低能量的放电D1低能量的放电D1图G.1大豆基天然酯绝缘油实例的大卫三角形结果本实例研究的另一个方面是乙烷在正常运行过程中的演变。原来装有大豆基天然酯绝缘油的四台变压器没有显示出乙烷产生。在T1变压器维修和绝缘油更换之后