IEC 627702024 用于电工技术应用的流体 - 变压器和类似电气设备的未使用的天然酯标准立项发展报告

电工技术用流体变压器和类似电气设备的未使用的天然酯标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:FluidsforElectrotechnicalApplications-UnusedNaturalEstersforTransformersandSimilarElectricalEquipment摘要随着全球能源结构转型与“双碳”战略的深入推进，电气设备领域对环保型绝缘介质的市场需求持续增长。天然酯（植物绝缘油）凭借其优异的生物降解性、高燃点安全性能及良好的电气特性，已成为传统矿物绝缘油最具前景的替代方案。国际电工委员会（IEC）于2024年10月8日正式发布IEC62770:2024《用于电工技术应用的流体——变压器和类似电气设备的未使用的天然酯》，该标准取代此前版本，系统规定了变压器及类似电气设备用未使用天然酯的技术要求、试验方法、分类体系及质量监控规范，为全球天然酯的生产制造、质量验收和运行维护提供了统一的技术依据。本报告围绕该标准的立项背景、修订历程、核心技术内容、主要参与单位及应用前景展开系统论述。报告指出，IEC62770:2024的发布不仅填补了现行标准在低温和高氧化稳定性场景下的技术空白，更对推动我国植物绝缘油产业化进程、完善电工流体标准化体系、促进电力装备绿色低碳转型具有重要的战略指导意义。关键词：天然酯；绝缘流体；变压器；IEC62770；标准化；植物绝缘油；电气设备Keywords:Naturalesters;Insulatingfluids;Transformers;IEC62770;Standardization;Vegetableinsulatingoil;Electricalequipment一、引言1.1标准化背景变压器作为电力系统中的核心输变电设备，其安全稳定运行直接关系到电网的可靠性与供电质量。绝缘流体（俗称“变压器油”）在变压器中承担绝缘、散热和灭弧等关键功能，其性能优劣直接影响设备的使用寿命和运行安全性。长期以来，矿物绝缘油凭借其良好的电气性能、稳定的化学特性和成熟的生产工艺，一直是电力变压器的主导绝缘介质。然而，矿物油存在生物降解性差、火灾隐患较大（燃点一般在160℃左右）、资源不可再生等固有缺陷，且一旦发生泄漏将对土壤和水源造成长期环境污染。随着全球对环境保护和可持续发展的关注度持续提升，研发和推广环境友好型绝缘介质已成为国际电工领域的重要发展方向。天然酯（NaturalEsters），即由植物油经过精炼改性处理后得到的酯类绝缘液体，因其生物降解率可达98%以上、燃点高于300℃（属K类高燃点绝缘液）、原料来源可再生等一系列突出优势，自20世纪90年代以来在欧美发达国家的配电变压器和部分大型电力变压器中获得了越来越广泛的应用。1.2标准立项的必要性尽管天然酯的应用实践不断深化，行业内对产品质量控制和性能评测的需求亦日趋精细化，但既有国际标准对某些关键性能指标的规定尚不完善，难以为新产品验证和特殊工况应用提供充分依据。在此背景下，IEC第10技术委员会（IEC/TC10——电工用流体）基于对行业技术发展动态和市场需求变化的系统研判，适时启动了IEC62770的制修订工作。该项标准的立项旨在实现以下目标：1.统一技术规范：建立适用于变压器及类似电气设备的未使用天然酯的统一质量评价体系，明确各项性能指标和试验方法；2.保障产品可靠性：通过严格的性能指标限定，确保天然酯产品在电气、热力和化学等多重应力作用下的长期稳定运行；3.促进国际贸易：消除各国在天然酯产品技术要求和测试方法上的差异壁垒，促进全球范围内的贸易往来和技术交流；4.支撑绿色转型：为电力行业实现“双碳”目标提供标准支撑，推动环保型绝缘介质的广泛应用。1.3标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|IEC62770:2024||英文名称|Fluidsforelectrotechnicalapplications—Unusednaturalestersfortransformersandsimilarelectricalequipment||发布日期|2024年10月8日||发布机构|国际电工委员会（IEC）||技术委员会|IEC/TC10（电工用流体）||国际分类号|绝缘流体综合||标准状态|现行||语言|英语、法语|二、标准修订历程与技术进展2.1版本沿革IEC62770的制修订工作经历了持续完善的过程。2013年，IEC首次发布IEC62770:2013《用于电工技术应用的流体——变压器和类似电气设备的未使用的天然酯》，该版本基于当时天然酯的生产工艺和应用经验，初步确立了产品分类和基本性能指标框架。标准发布后，为全球天然酯的生产和应用提供了重要的技术指导，有力推动了天然酯在配电变压器中的推广应用。2.2修订动因自2013版标准发布以来，全球天然酯技术经历了快速发展，主要表现在以下几个方面：-生产工艺优化：精炼和改性技术的进步使天然酯的抗氧化性能和低温流动性显著改善；-应用范围扩展：天然酯的应用从配电变压器延伸至高压大型电力变压器、电抗器等更广泛的设备领域；-运行经验积累：全球范围内天然酯变压器的运行数量已超过300万台，积累了丰富的实际运行数据和经验反馈；-试验方法进步：IEC60156（击穿电压）、IEC62021（酸值）、IEC61125（氧化稳定性）等关联试验方法标准不断修订更新。基于以上技术发展态势，IEC/TC10于2018年正式启动IEC62770的修订工作，经过多轮工作组会议和国际范围内的意见征询，最终于2024年完成修订并发布。2.3主要技术修订内容与2013版相比，IEC62770:2024在以下核心技术内容上进行了显著修订和优化：|修订领域|2013版主要局限|2024版主要改进||----------|---------------|---------------||分类体系|仅按基础油来源简单划分|引入更细化的分类维度，综合考虑酯的类型、添加剂体系及性能等级||低温性能|倾点指标较为宽松|增设低温粘度限值要求，修订低温条件下的流动性评价体系||氧化稳定性|测试条件相对单一|更新氧化稳定性试验条件与判定指标，与IEC61125最新修订保持一致||水分控制|指标相对笼统|细化不同电压等级和应用场景的水分含量限值||添加剂规范|未充分明确允许的添加剂种类|明确允许使用的添加剂类型及添加量上限||试验方法引用|部分引用较为陈旧版本|全面更新为最新版本的标准引用||取样与检验规则|要求较为简略|完善抽样方案、一致性评价和合格判定程序|三、标准主要内容分析3.1范围界定IEC62770:2024规定了交付时（即未使用状态）的天然酯的技术要求和试验方法，适用于变压器及类似电气设备（如电抗器、互感器、开关设备等）中使用的天然酯类绝缘液体。该标准所涵盖的天然酯定义为：由植物来源的甘油三酯经精炼处理后获得的合成或天然酯类液体，其化学组成以脂肪酸甘油酯为主。3.2分类体系标准依据天然酯的来源、化学结构和性能特征，将其划分为以下类型：-TypeA——大豆基天然酯：以大豆油为主要原料，具有良好的综合性能和成熟的生产工艺；-TypeB——其他植物油基天然酯：以菜籽油、葵花籽油、棕榈油等为原料生产的天然酯产品；-TypeC——合成天然酯：通过酯化反应合成的酯类绝缘液体，具有更优异的性能一致性。不同类型的天然酯在粘度、倾点、氧化稳定性等关键指标上存在一定差异，标准针对各类型分别规定了相应的技术指标限值。3.3核心技术指标IEC62770:2024对未使用天然酯的理化性能、电气性能和化学性能提出了全面的技术要求，主要包括：（1）理化性能指标|性能参数|指标要求|试验方法||----------|----------|----------||外观|清澈透明、无悬浮物和沉淀|目视检查||密度（20℃）|≤0.96g/cm³|ISO3675/ISO12185||运动粘度（40℃）|≤50mm²/s|ISO3104||运动粘度（-10℃）|特定限值（新增）|ISO3104||倾点|≤-10℃（部分类型）/≤-15℃（新增要求）|ISO3016||闪点|≥250℃|ISO2719||燃点|≥300℃|ISO2592||酸值|≤0.06mgKOH/g|IEC62021-1||水分含量|≤200mg/kg（交付时）|IEC60814||界面张力|≥22mN/m|ISO6295|（2）电气性能指标|性能参数|指标要求|试验方法||----------|----------|----------||击穿电压（2.5mm间隙）|≥30kV（处理前）/≥45kV（经处理后）|IEC60156||介质损耗因数（90℃）|≤0.05（新增更严格要求）|IEC60247||体积电阻率（90℃）|≥10GΩ·m|IEC60247||相对介电常数（90℃）|报告值|IEC60247|（3）化学性能指标|性能参数|指标要求|试验方法||----------|----------|----------||氧化稳定性（164h，新增更严格条件）|酸值增幅≤0.3mgKOH/g，介质损耗增幅≤0.02|IEC61125||总硫含量|≤0.05%|ISO14596||腐蚀性硫|无腐蚀性|DIN51353/IEC62535||抗氧化添加剂含量|符合制造商声明范围（新增）|气相色谱法|3.4新增技术要点IEC62770:2024在继承前版标准框架的基础上，重点引入以下新技术要求：1.低温粘度限值：针对寒冷地区应用场景，新增了低温下的粘度要求和测试方法，确保天然酯变压器在低温环境下的可靠启动和运行；2.更严格的氧化稳定性判据：修订了氧化稳定性试验的持续时间和判定标准，以更好反映天然酯在长期运行中的老化行为；3.添加剂管理规范：明确了允许使用的抗氧化剂和其他功能性添加剂的类型及含量范围，保障产品质量的一致性和可追溯性；4.健康安全与环境要求：增加了对产品的生物降解性声明、毒理学安全性评价和环境兼容性信息提供要求。四、主要参与单位4.1国际电工委员会电工用流体技术委员会（IEC/TC10）IEC/TC10是负责电工技术领域液体和气体绝缘介质标准制定的专业技术委员会，其秘书处由意大利电工委员会（CEI）承担。该委员会的工作范围涵盖矿物绝缘油、天然酯、合成酯、硅油及绝缘气体的分类、性能要求、试验方法和应用指南。目前，IEC/TC10下设多个工作组（WorkingGroup）和维护组（MaintenanceTeam），其中负责IEC62770维护修订的核心工作组汇聚了来自全球领先绝缘油生产商、变压器制造企业、电力公司、独立检测机构及科研院所的权威专家。在IEC62770:2024的修订过程中，来自以下机构的专家发挥了关键作用：-嘉吉公司（CargillInc.，美国）：全球领先的天然酯绝缘液生产商，拥有超过20年的天然酯研发和应用经验；-ABB集团（瑞士）：全球领先的电力和自动化技术集团，在天然酯变压器设计和制造领域处于行业前沿；-西门子能源（德国）：在高压直流变压器等高端装备中推广应用天然酯技术；-3M公司（美国）：在合成酯和功能添加剂领域拥有深厚技术积累；-国家电网有限公司（中国）：开展了大量天然酯变压器的试点应用和运行评估工作。4.2重点参与单位——嘉吉公司（CargillInc.）在此重点介绍全球最大的天然酯绝缘液生产商——嘉吉公司在标准修订和产业推进中的核心作用。嘉吉公司总部位于美国明尼苏达州，是一家拥有超过150年历史的国际食品、农产品及工业品企业集团。其旗下的IndustrialSpecialties事业部自20世纪90年代末开始致力于天然酯绝缘液的研发和产业化，旗下Envirotemp™FR3™植物绝缘油是全球应用最广泛的天然酯产品之一。截至2023年底，全球安装使用FR3™天然酯的变压器数量已超过150万台，覆盖配电变压器、电力变压器、牵引变压器等多个应用领域。在IEC62770的历次制修订工作中，嘉吉公司作为主要的行业技术贡献者，在以下方面发挥了关键作用：1.基础数据支持：嘉吉公司通过全球范围内的产品测试数据和长期运行跟踪数据积累，为标准中各项性能指标限值的确定提供了庞大的实验数据支撑；2.关键技术发起与验证：嘉吉公司主导开展了天然酯氧化稳定性与变压器寿命关联性的系统研究，为2024版中氧化稳定性指标的修订提供了核心技术支持；同时协同推进了低温粘度限值的验证工作，解决了标准制定过程中关于低温性能要求的争议；3.应用经验转化：公司将其在全球数十个国家和地区积累的天然酯变压器设计、运行和维护经验转化为标准条款建议，使标准内容更加贴近工程实际需求；4.检测方法贡献：联合第三方检测机构开发了多项适用于天然酯特性的专用检测方法，推动纳入国际标准体系。嘉吉公司的技术团队深度参与了IEC/TC10的多项工作，其专家长期担任相关标准工作组的召集人或技术负责人，对天然酯领域国际标准的制定方向和节奏具有重要影响力。通过IEC62770:2024的发布，嘉吉公司将其在天然酯领域的工程实践经验系统性地凝练为全球电工行业共同遵循的技术规范。五、标准实施与中国相关进展5.1国际应用前景IEC62770:2024的发布将产生深远的国际影响，具体表现在以下几个层面：-促进天然酯在高压领域的应用扩展：随着标准对氧化稳定性和电气性能指标的进一步完善，天然酯在110kV及以上高压变压器中的应用将获得更可靠的技术保障；-推动新能源领域应用：天然酯凭借其高燃点特性，在风电、光伏等新能源场站的箱式变压器和紧凑型变电站中具有显著优势，新版标准的发布将进一步推动相关应用；-助力环保法规的落实：欧盟《化学品注册、评估、授权和限制法规》及各国环保法规的日趋严格，将持续推动天然酯等环保型绝缘液体的市场替代步伐。5.2中国相关标准及转化情况在中国，天然酯绝缘液体的标准化工作亦取得积极进展。2014年，中国发布了GB/T7596-2014《电厂运行中汽轮机油质量标准》配套标准；2018年，发布了GB/T35479-2018《变压器用天然酯（植物绝缘油）》国家标准；2021年，国家能源局发布了DL/T2186-2021《天然酯（植物绝缘油）变压器技术条件》行业标准。此外，中国还制定了NB/T42143-2018等涉及植物绝缘油制备和检测的配套标准。上述中国标准在制定过程中充分参考了IEC62770:2013的技术框架，并结合中国电网运行的实际情况进行了适当调整。随着IEC62770:2024新版标准的发布，中国相关标准化技术委员会（如全国电气化学品标准化技术委员会、全国变压器标准化技术委员会）已启动了对应标准的比对评估工作，并计划适时开展国家标准和行业标准的修订更新，以保持与国际标准的协调一致。在产业实践方面，中国在天然酯变压器的自主研发和工程应用方面取得了显著进展：-重庆大学等高校在植物绝缘油基础研究领域开展了长期系统的科研攻关，建立了较完整的理论体系；-中国石化、中国石油等大型油品企业已建成天然酯中试及产业化生产线；-国家电网、南方电网在