IEC 605672023 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

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摘要随着全球电力基础设施的持续升级与大规模新能源并网进程的加速，充油电气设备（包括油浸式变压器、电抗器、互感器及有载分接开关等）作为电力系统运行的核心枢纽，其运行可靠性直接决定着电网的整体安全水平。溶解气体分析（DissolvedGasAnalysis，简称DGA）技术自20世纪中叶以来，已被公认为充油电气设备内部潜伏性故障诊断最有效、应用最广泛的手段之一。通过对设备绝缘油中游离气体和溶解气体的组分及其浓度进行精准取样与定量分析，能够在不中断设备运行的前提下，及时捕捉绝缘油及固体绝缘材料在电、热应力作用下发生分解的特异性气体标志物，从而实现对局部放电、过热性故障、电弧放电等异常工况的早期预警与准确定性。IEC60567:2023《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》由国际电工委员会（IEC）第10技术委员会（TC10：液体和气体绝缘介质）归口管理，是当前国际范围内指导充油电气设备气体取样与分析操作最具权威性的技术规范文件。该标准于2023年12月8日正式发布，取代了此前沿用的IEC60567:2011版本，标志着DGA技术在取样装置标准化、分析流程规范化及质量控制精细化方面迈上了新的台阶。本报告围绕该标准的立项背景、技术框架、核心修订内容及其对电力行业实践的影响展开系统论述，旨在为标准使用者及相关从业人员提供全面的技术解读与实施参考。关键词：充油电气设备；溶解气体分析；游离气体取样；绝缘油；DGA技术；IEC60567；故障诊断Keywords:Oil-filledelectricalequipment;Dissolvedgasanalysis;Freegassampling;Insulatingoil;DGAtechnology;IEC60567;Faultdiagnosis1引言1.1标准立项背景电力变压器作为电力系统中电压转换与电能传输的核心设备，其安全稳定运行对于保障电网的供电可靠性具有不可替代的作用。然而，长期运行过程中，变压器内部绝缘系统在电、热、机械及环境等多重因素的耦合作用下，不可避免地会发生老化与劣化。当设备内部出现局部放电、过热点、电弧放电等潜伏性故障时，绝缘油和固体绝缘材料（如绝缘纸、绝缘板等）将发生热裂解和氧化分解反应，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）等多种特征气体。这些气体以溶解状态存在于绝缘油中，或以自由气体形式聚集于设备内部特定部位（如气体继电器、油枕等）。溶解气体分析技术通过定量检测油中溶解气体的组分和含量，依据气体产生速率、特征气体比值及三比值法等判据，能够有效地判断设备内部是否存在故障、故障的类型及其严重程度。国际电工委员会（IEC）自20世纪70年代起便开始系统性地制定DGA相关标准体系，其中IEC60567作为规范取样与分析操作的基础性标准，为全球范围内的DGA实践提供了统一的技术准则。1.2标准修订的必要性自IEC60567:2011版本发布以来，电力行业在取样装置设计、气相色谱分析技术、在线监测手段以及数据分析方法等方面均取得了显著进展。一方面，新型高灵敏度检测器（如脉冲放电氦离子化检测器PDHID、光离子化检测器PID等）的应用日趋广泛，对取样操作和分析流程的精细化程度提出了更高要求；另一方面，随着环保法规的日趋严格，新型环保绝缘液体（如天然酯、合成酯等）在电力设备中的应用比例逐年上升，这些液体在气体溶解特性、脱气常数等方面与传统矿物油存在显著差异，客观上要求标准在适用范围和分析方法上作出相应调整。此外，原标准在游离气体取样装置的结构设计、样品转移过程的密封性控制、分析结果的质量保证与质量控制（QA/QC）措施等方面仍有进一步完善的空间。因此，IECTC10委员会结合近十余年的技术发展成果和工业实践经验，启动了该标准的系统性修订工作，最终形成了IEC60567:2023版本。2标准技术框架与核心内容2.1标准的适用范围与总体结构IEC60567:2023适用于充油电气设备中矿物油及其他绝缘液体（包括合成酯、天然酯等）内游离气体和溶解气体的取样、转移和分析全过程，涵盖了从取样准备、现场操作、样品运输、实验室分析到结果报告的全流程技术规范。标准的技术内容涉及以下几个核心模块：-取样装置的技术要求：包括注射器取样装置、顶空取样瓶、真空脱气装置等各类取样器材的规格参数、材质要求、密封性能及清洁度控制标准；-取样操作程序：规定了从设备取样阀门连接、管路冲洗、样品采集、气泡排除到样品标识和运输的标准化操作步骤；-游离气体收集方法：针对气体继电器、油枕等部位游离气体的收集装置设计及操作规范；-实验室分析方法：涵盖气相色谱法（GC）检测器配置、色谱柱选型、载气选择、定标方法及计算方法的技术要求；-质量控制与保证：包括取样器具的校验周期、脱气效率验证、分析系统性能核查及实验室间比对试验等质量保证措施。2.2与上一版本的主要技术差异与IEC60567:2011相比，2023版本在以下关键技术层面进行了重要修订与完善：（1）扩大了绝缘液体的适用范围新版本明确将天然酯和合成酯类绝缘液体纳入标准适用范围，并在气体溶解度参数、分配系数及脱气效率等方面补充了相应的技术数据和应用指导。这一调整回应了当前全球电力行业推进环保型绝缘液体应用的趋势性需求。（2）增加了创新型取样装置的技术规范针对近年来涌现的新型取样工具和一体化取样装置，标准增设了相应的技术要求与性能验证方法，同时保留了传统注射器取样和顶空取样等经典方法的完整技术规定，体现了标准在继承与创新之间的良好平衡。（3）细化了质量控制与保证措施新版本对实验室分析过程中的质量控制要求进行了大幅强化，增加了系统性能核查的频次与判定指标、取样器具污染控制的量化检验方法，以及分析结果的可追溯性要求等内容，为实验室质量管理体系的建设和持续改进提供了更加明确的技术依据。（4）完善了游离气体与溶解气体联合分析的指导针对同一设备中同时存在游离气体和溶解气体的情况，新版本补充了两类样品分析结果之间关联性评估的方法学指导，为综合判断设备内部故障状态提供了更加系统的分析框架。3标准的技术内容详解3.1取样技术与装置要求3.1.1溶解气体取样溶解气体取样是DGA分析的首要环节，取样操作的质量直接决定了分析结果的代表性与准确性。IEC60567:2023规定，溶解气体取样可采用注射器取样法、顶空取样式取样瓶法及真空脱气取样法等多种方式。无论采用何种方法，均需满足以下核心要求：-取样装置必须采用不与油样中目标气体发生吸附、吸收或化学反应的材料制成，通常采用玻璃或特定级别的不锈钢材质；-取样过程中应严格排除系统内残留空气泡，防止外界空气混入导致样品中气体组分发生改变；-取样量应满足实验室分析所需的*低样品量要求，并留有必要的重复分析余量；样品容器应具有良好的密封性能，确保在运输和储存过程中样品组分不发生变化。3.1.2游离气体取样设备内部游离气体通常聚集于气体继电器、油枕顶部或设备腔体的最高点。标准规定了专用游离气体收集装置的设计要求，包括集气瓶的容积规格、材质选择、阀门配置及与设备接口的连接方式等。游离气体取样操作应在设备运行状态下进行，以确保所收集气体能够真实反映设备当前内部状态。3.2分析方法与仪器要求3.2.1气相色谱分析IEC60567:2023规定，绝缘油中溶解气体和游离气体的组分分析以气相色谱法为基准方法。标准对不同类型检测器（包括热导检测器TCD、氢火焰离子化检测器FID及放电离子化检测器DID等）的适用范围和性能指标进行了系统规定：-TCD检测器：适用于常量组分（如氢气、氧气、氮气）的检测，对于永久性气体的分析具有独特的优势；-FID检测器：对烃类气体具有极高的灵敏度，是甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等碳氢化合物定量分析的首选检测器；-DID或PDHID检测器：具有检测限低、线性范围宽的特点，适用于痕量组分的精确分析，在新版本中其技术参数和应用指导得到了补充完善。3.2.2脱气技术溶解气体从油样中分离是分析流程中的关键环节。标准规定的脱气方法主要包括顶空平衡法（Headspace）、托普勒泵法（ToeplerPump）及膜脱气法等。对于不同脱气方法，标准给出了相应的脱气效率校验方法和允许偏差范围。实际操作中，脱气效率应通过标准气体油样进行定期验证，以确保脱气过程的稳定性和可重复性。3.3数据处理与结果表示标准对DGA分析结果的表示方法进行了明确规定，包括各组分气体浓度的单位（μL/L）、总气体含量的计算方法、特征气体比值的计算规则等。新版本同时补充了分析结果不确定度评定的指导性内容，要求实验室在报告分析结果时注明测量不确定度信息，以增强数据的可比性和可信度。4标准的主要参与单位4.1国际电工委员会第10技术委员会（IECTC10）IEC60567:2023由国际电工委员会第10技术委员会（TC10：液体和气体绝缘介质）归口管理并组织制定。IECTC10是国际电工委员会中负责电工领域液体和气体绝缘介质标准化工作的专业技术委员会，其工作范围涵盖绝缘液体的分类与规格、试验方法、取样规程及环保要求等多个方面。TC10下设多个工作组（WorkingGroup），其中负责DGA相关标准制修订的第1工作组（WG1：溶解气体分析）汇聚了来自全球主要变压器制造商、电力公司、独立检测实验室及高校科研机构的资深专家。在IEC60567:2023的修订过程中，TC10委员会组织了多轮国际范围内的专家讨论、实验室间比对试验（RoundRobinTest）及公开征求意见，充分吸纳了来自各成员国国家委员会（包括中国、德国、美国、日本、法国、巴西等）的技术建议和修订意见。来自中国国家委员会的代表积极参与了该标准修订工作中关于取样装置技术要求和实验室质量控制等相关条款的讨论与起草，为标准的科学性和适用性提升作出了积极贡献。5标准实施的意义与应用前景5.1对电力行业的意义IEC60567:2023的发布实施，对于全球电力行业具有重要的指导意义：第一，有效提升故障诊断的准确性。标准通过规范取样与分析全流程的技术要求，有效降低了因操作不当或方法不一致带来的数据偏差，使得DGA分析结果在设备状态评估、故障类型判别及维修策略制定方面具有更高的可靠性和可比性。第二，促进国际间的技术互认。作为IEC框架下的国际标准，IEC60567:2023为各国电力企业、检测机构及设备制造商提供了统一的技术语言和操作准则，有利于促进跨国电力设备贸易中的试验结果互认，减少重复检测造成的资源浪费。第三，推动新型绝缘液体的工程应用。随着环保型酯类绝缘液体在全球范围内推广应用范围的持续扩大，该标准对天然酯和合成酯取样分析适用性的明确，有助于消除新型液体应用中的技术障碍，促进电力设备绿色低碳转型。5.2未来展望随着传感技术、物联网及人工智能技术的快速发展，DGA技术正朝着在线监测、智能诊断和预测性维护的方向加速演进。未来，IEC60567标准的后续修订可望进一步纳入在线DGA监测装置的校准与验证方法、基于大数据与机器学习的气体图谱智能识别技术，以及与设备数字孪生模型相结合的状态评估框架等内容。与此同时，随着全球碳达峰、碳中和目标的深入推进，面向环保型绝缘液体和低碳电力设备的标准化需求将不断增长，IECTC10及其工作组将在该领域发挥更加关键的技术引领作用。6结论IEC60567:2023《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》作为国际电工委员会在绝缘液体溶解气体分析领域的重要技术标准文件，其发布标志着充油电气设备DGA技术规范化水平的又一次系统性提升。该标准在继承原有技术框架的基础上，通过对适用液体范围、取样装置要求、分析方法规范及质量保证措施的全面修订与完善，为全球范围内充油电气设备的状态监测与故障诊断提供了更加科学、精细和可操作的技术依据。参考文献[1]IEC60567:2023,Oil-filledelectricalequipment-Samplingoffreegasesandanalysisoffreeanddissolvedgasesinmineraloilsandotherinsulatingliquids-Guidance[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2023.[2]IEC60567:2011,Oil-filledelectricalequipm