IEC 605672023 CMV 充油电气设备.矿物油和其他绝缘液体中游离气体和溶解气体的取样和分析.指南标准立项发展报告

IEC60567:2023CMV充油电气设备矿物油和其他绝缘液体中游离气体和溶解气体的取样和分析指南标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Oil-filledElectricalEquipment-SamplingofFreeGasesandAnalysisofFreeandDissolvedGasesinMineralOilsandOtherInsulatingLiquids-Guidance摘要随着全球电力工业的持续发展，充油电气设备作为电力系统核心组成部件的可靠性监测日益受到重视。变压器、电抗器等充油设备内部绝缘状态的评估，直接关系到电网的安全稳定运行。溶解气体分析（DissolvedGasAnalysis,DGA）技术作为国际上公认的最有效的充油电气设备内部故障诊断方法，其取样与分析过程的标准化直接决定了诊断结果的准确性与可比性。IEC60567:2023CMV标准是国际电工委员会（IEC）第10技术委员会（TC10，电工绝缘液体）发布的最新版本技术规范，替代了此前执行的IEC60567:2011版本。该标准全面规定了充油电气设备中游离气体和溶解气体的取样方法、试验流程、分析技术及结果评定指南，涵盖了从设备取样到实验室分析的完整技术链条。本报告对该标准的立项背景、技术内容、修订要点及行业应用价值进行系统阐述，旨在为标准使用者提供清晰的技术指引，同时为国内相关标准的修订完善提供参考依据。报告重点分析了新版标准在气体取样技术、分析精度控制、在线监测适配性等方面取得的技术进展，并对标准参与单位及其技术贡献进行了介绍。关键词：充油电气设备；溶解气体分析；游离气体取样；绝缘液体；故障诊断；IEC60567；标准化Keywords:Oil-filledelectricalequipment;Dissolvedgasanalysis;Freegassampling;Insulatingliquids;Faultdiagnosis;IEC60567;Standardization一、引言1.1研究背景电力变压器是电力系统中造价最高、运行维护难度最大的核心设备之一。根据国际大电网会议（CIGRE）的统计，变压器内部故障中约70%可通过油中溶解气体分析得以早期发现。充油电气设备在正常运行过程中，其内部的绝缘油和有机绝缘材料在电、热、机械等因素作用下会逐渐老化分解，产生氢气（H₂）、甲烷（CH₄）、乙烷（C₂H₆）、乙烯（C₂H₄）、乙炔（C₂H₂）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）等特征气体。不同故障类型（过热、放电、受潮等）所产生的气体组分及其比例关系各不相同，这一规律构成了溶解气体分析技术诊断设备内部状态的理论基础。然而，气体分析结果的准确性不仅取决于分析仪器的精度，更与取样过程的规范性、样品保存与运输条件、分析方法的选择等因素密切相关。国内外长期实践表明，取样环节引入的误差常常大于分析环节的误差，因此制定统一、严格的取样和分析技术标准，对于保障DGA技术的诊断可靠性具有至关重要的意义。1.2标准的历史沿革IEC60567标准的发展历程可追溯至20世纪70年代。最早的版本为IEC60567:1974，其后经历了1992年、2005年和2011年的多次修订。2011年版本（IEC60567:2011）确立了以注射器取样法、真空脱气法和顶空法为代表的气体取样与分析方法体系。随着近年来传感技术、自动脱气技术和在线监测技术的快速发展，以及行业内对微量气体检测精度要求的不断提高，IECTC10委员会于2018年启动了新一轮的修订工作，经过多轮国际研讨和技术论证，最终形成了2023年版本。1.3本次修订的主要驱动力本次修订主要基于以下技术背景和行业需求：（1）在线DGA监测技术的普及：随着在线监测装置在变电站的大规模部署，对取样方法和分析程序的适应性提出了新要求。2011版标准主要面向离线实验室分析场景，对在线监测设备的校准和技术要求涉及有限。（2）分析仪器检测精度的提升：气相色谱技术、光声光谱技术、传感器阵列技术的发展使得痕量气体（尤其是乙炔）的检测限从过去的ppm级提升至亚ppm级，亟需标准层面同步更新技术指标。（3）对取样环节质量控制的更高要求：实际工程中因取样不规范导致的误诊案例增多，行业呼吁强化取样器具的标准化要求和样品质量判定准则。（4）碳中和背景下对SF₆替代技术的影响：环境友好型绝缘液体（如天然酯、合成酯）的应用增长，其气体溶解特性与矿物油存在差异，标准需要涵盖更广泛的绝缘液体类型。二、标准内容概述与技术要点2.1标准范围与适用对象IEC60567:2023CMV适用于所有采用矿物油或其他绝缘液体作为绝缘介质的充油电气设备，包括但不限于电力变压器、配电变压器、电抗器、互感器、有载分接开关、套管及充油电缆等。标准同时涵盖了例行取样、故障诊断取样、验收试验取样等多种应用场景。值得注意的是，新版标准将适用范围从传统的矿物油扩展到其他绝缘液体（如高燃点油、天然酯、合成酯等），反映了绝缘液体多元化发展的行业趋势。2.2取样技术规范该部分详细规定了充油电气设备中气体样品的取样方法，主要包括以下关键环节：（1）取样位置的选择原则标准明确规定了不同设备类型和不同运行状态下最佳取样位置的选择方法。对于变压器本体，优先选择下部取样阀；对于有载分接开关，需单独取样以避免与本体油样混淆。标准特别强调，取样位置应能代表设备内部绝缘液体的真实状态，避免在死油区或循环不良部位取样带来的样本偏差。（2）取样容器与器具要求标准对取样容器的材质、容积、密封性能和气密性检验方法提出了明确规定。通常推荐采用100mL全玻璃注射器作为标准取样容器，并对其活塞润滑方式、密封圈材料、气密性测试方法（如浸水法）进行了详细规定。同时，标准也接纳了近年来广泛应用的真空瓶取样法，并对其真空度保持时间、负压值范围等技术参数予以规范化。（3）取样操作流程标准以流程图形式给出了从取样准备、设备连接、冲洗排油、气泡排除到样品密封的完整操作步骤，并针对不同取样场景（在线取样、离线取样、故障诊断紧急取样等）提供了差异化的操作指引。特别强调了取样过程中避免气泡混入、避免油样与空气接触时间过长、防止污染等关键质量保障措施。（4）样品标识与记录新版标准强化了样品溯源管理要求，规定了取样记录的必备信息项，包括设备标识、取样日期与时间、运行负荷、油温、取样位置、取样人等信息，并要求建立完整的样品链式custody记录。2.3游离气体的收集与处理当设备内部存在产气性故障或设备安装了气体继电器时，游离气体的收集与分析对于故障性质的快速判断具有重要价值。标准规定了以下方法：（1）气体继电器内游离气体的收集方法，包括专用收集瓶的安装方式、气体转移操作流程和样品保存条件；（2）游离气体与溶解气体的联合分析方法，通过两者组分浓度的对比，辅助判断故障的产气速率和严重程度；（3）游离气体样品中可能混入的空气组分的校正方法，标准给出了基于氮氧比例（N₂/O₂）的空气混入校正公式。2.4溶解气体的实验室分析方法标准对从绝缘油中提取溶解气体并进行分析的全过程进行了系统规范，主要包含以下两个阶段：（1）脱气（气体提取）阶段标准详细比较并规定了两种主要的脱气方法：-顶空法（HeadspaceMethod）：在恒温条件下使油样与载气（通常为高纯氮气或氦气）达到气液平衡，通过分析气相组分浓度推算油中溶解气体浓度。该方法操作简便，适合大批量样品分析，新版标准对其平衡温度（通常为50℃）、平衡时间、相比（气相与液相体积比）等参数给出了更为精确的推荐范围。-真空脱气法（Toepler泵法或真空喷射法）：利用真空条件下气体从油中析出的原理进行全量提取。该方法提取效率高、结果精度好，但对设备要求较高、操作复杂。标准对真空度控制范围、脱气次数、收集效率验证等给出了明确指标。（2）气相色谱分析阶段标准规定了用于DGA分析的气相色谱仪的配置要求、色谱柱选型、检测器类型（TCD、FID、FPD等）、载气纯度、标准气体的配制与标定方法、定量计算方法（外标法或内标法）以及检出限和重复性等技术指标。2023版新增了对光声光谱法（PAS）和傅里叶变换红外光谱法（FTIR）等非色谱分析技术的方法等效性验证要求。2.5质量保证与控制新标准在质量保证方面进行了显著加强：（1）建立了取样和分析全流程的质量控制指标体系，包括取样重复性（同一位点两次取样的气体浓度相对偏差应不大于±10%）、样品保存时间限制（注入式样品应在7日内完成分析）、脱气效率验证等；（2）规定了分析实验室应定期参加能力验证（ProficiencyTesting）计划的要求；（3）引入了测量不确定度评定的概念，要求实验室根据ISO/IEC17025建立测量不确定度评估程序。2.6与相关标准的关系IEC60567:2023CMV是充油电气设备DGA技术标准体系中的基础方法标准，与以下标准构成完整的技术链条：-IEC60599：矿物油浸电气设备溶解气体分析结果的解释指南（对应判断标准）-IEC60475：绝缘液体取样方法（对应取样通用标准）-IEEEC57.104：变压器油中溶解气体的解释指南（北美地区对应标准）-GB/T17623：绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法（中国对应标准）-GB/T7252：变压器油中溶解气体分析和判断导则（中国对应判断标准）三、标准修订的主要变化和亮点3.1结构体系的优化2023版标准在章节编排上进行了重要调整。相较于2011版的线性结构，新版标准按照技术流程重新组织了内容框架，分为：总则、取样准备、取样操作、样品运输与储存、游离气体收集、实验室脱气分析、在线监测适配、质量控制八个主要板块。这一调整使得标准的逻辑层次更加清晰，不同用户群体（现场运维人员、实验室分析人员、设备管理人员）可以快速定位所需的技术内容。3.2新增在线监测相关内容新版标准首次系统性地将在线DGA监测装置的取样与分析技术纳入规范范围。标准明确了在线监测装置与实验室离线分析之间的等效性验证程序，要求在线监测数据的准确性通过周期性的参考油样比对来保证。同时，针对在线监测中常用的渗透膜取样技术、直接油样注入技术等，标准给出了响应时间、灵敏度漂移、校准周期等技术要求。3.3取样技术细节的完善2023版标准对取样细节进行了大量补充和细化。例如，对注射器取样法中"冲洗三次"的具体操作给出了更清晰的描述；对真空瓶取样中真空度衰减允许值从2011版的"24小时内不超过5%"收紧为"7天内不超过3%"；增加了对取样用连接管路材料（应选用聚四氟乙烯或不锈钢材质，不应使用橡胶管）的明确规定。3.4分析方法的精度提升新版标准将各气体组分的定量检出限和重复性要求进行了全面提升。对于关键的故障特征气体——乙炔，标准要求实验室定量检出限应不高于0.5μL/L，重复性（相对标准偏差）应不大于3%。对氢气，由于其在油中扩散系数大、易逸散，标准对从取样到分析的时限提出了更严格的要求。3.5非矿物油绝缘液体的增补随着酯类绝缘液体（天然酯和合成酯）在环保型变压器中的推广应用，这些液体中气体溶解特性与矿物油的差异引起了标准化工作者的关注。新版标准增加了对酯类绝缘液体取样和分析的特殊说明，包括其较高的气体溶解度和较低的扩散系数对脱气过程的影响，以及分析酯类油样时应注意的色谱柱污染问题等。四、主要参与单位介绍4.1国际电工委员会第10技术委员会（IECTC10）IECTC10（Fluidsforelectrotechnicalapplications，电工应用绝缘液体技术委员会）是负责制定电工领域绝缘液体相关国际标准的专业技术委员会，其秘书处由意大利承担（Cei-ComitatoElettrotecnicoItaliano）。TC10的工作范围涵盖绝缘液体的取样、测试方法、规格要求和环保处理等领域，下设多个工作组（WorkingGroup）和项目组（ProjectTeam），其中负责IEC60567标准维护和修订工作的工作组汇聚了来自全球主要变压器制造商、电力公司、独立实验室和高校研究所的技术专家。TC10的成员包括中国、美国、德国、法国、日本、英国、意大利等主要工业国家的国家委员会代表和联络组织代表。由中国国家标准化管理委员会（SAC）委派的专家多年来积极参与TC10的各项标准化活动，在绝缘油测试方法标准领域贡献了中国的研究成果和实践经验。4.2中国参与单位概述在中国的标准化体系中，与IEC60567对应的工作由中国电力企业联合会（中电联）归口管理，主要起草单位为中国电力科学研究院有限公司（CEPRI，以下简称"中国电科院"）。中国电科院是国家电网公司直属的科研机构，成立于1951年，是中国电力行业多学科、综合性的科研开发机构和标准制定核心单位。中国电科院高压研究所绝缘油及化学实验室长期从事电力设备绝缘监督和油中溶解气体分析技术的科学研究与标准制修订工作。该实验室通过了中国合格评定国家认可委员会（CNAS）的实验室认可，拥有气相色谱-质谱联用仪、全自动顶空进样气相色谱仪、光声光谱气体分析仪等先进分析设备，具备按照IEC标准和GB标准开展绝缘油中溶解气体分析的检测能力和丰富经验。在IEC60567:2023版本的修订过程中，中国电科院的专家团队结合我国在特高压变压器运行维护中积累的DGA大数据和实践经验，提出了多项技术提案，包括提高样品保存时限的合理性论证、真空脱气法操作参数的优化建议，以及针对酯类绝缘液体的特殊分析条件推荐等。这些建议得到了TC10专家的认可并在标准文本中有所体现。此外，中国电科院还承担着将IEC60567转化为中国国家标准（GB/T）和电力行业标准（DL/T）的技术归口职责，组织国内相关单位参与标准草案的讨论和意见反馈，为我国电力行业与国际标准的接轨发挥了关键桥梁作用。五、标准的应用价值与行业影响5.1对电力设备运维管理的支撑作用IEC60567:2023CMV为电力设备运维中的气体分析提供了科学、统一的技术基准。对于电力公司而言，执行该标准有助于：-建立标准化的取样流程，减少取样环节的人为误差，提高检测数据的可信度；-通过统一的分析方法和质量控制要求，确保不同实验室间数据的可比性，为设备趋势分析和横向对比提供可靠基础；5.2对设备制造商和检测机构的技术指导对变压器制造企业而言，该标准为出厂试验阶段的气体分析提供了规范依据，有助于制造过程中的质量控制。对第三方检测机构而言，标准的更新对实验室设备配置、人员能力和质量管理体系提出了更高要求，推动检测服务水平的整体提升。5.3对国内标准体系建设的借鉴意义我国的GB/T17623-2017和GB/T7252-2016在框架上参考了IEC标准的总体思路，但在一些技术细节上与2023版IEC标准存在差异。例如，在取样容器的推荐品种、脱气方法的优选序列、部分气体组分的检出限要求等方面，国内标准仍有进一步提升的空间。因此，IEC60567:2023CMV的发布也将为我国相关标准的下一轮修订提供重要的技术参考。六、结论与展望IEC60567:2023CMV的发布标志着充油电气设备绝缘气体分析领域的国际标准化工作迈上了新台阶。该标准在继承和延续历次版本技术精髓的基础上，紧密结合行业技术发展趋势和工程实践需求，在在线监测适配、分析精度提升、绝缘液体类型拓展、质量控制强化等方面实现了系统性升级。标准的实施将显著提升DGA技术在全球范围内的应用水平和诊断可靠性，为电力设备的状态评估和寿命管理提供更加坚实的技术支撑。展望未来，随着数字化变电站和智能运维的深入推进，DGA技术将朝着在线化、智能化、多参量融合的方向持续演进。标准化工作也将面临新的挑战：如基于物联网的连续监测数据的质量评价与横向比对问题、人工智能辅助诊断方法对数据质量的新要求、新型环保绝缘液体在长期运行中气体产气特性的持续积累等。IECTC10及各国标准化机构需要保持密切协作，持续推进相关标准的研究与更新。我国应积极跟踪IEC60567:2023CMV的技术进展，加快国内对应标准的修订工作，同时加强在IEC框架下的话语权，将中国在特高压和智能电网领域积累的丰富实践经验贡献给国际标准化事业，推动全球电力设备运维技术水平的共同提升。参考文献[1]