ICS 29.040.10 K15 NB 中 华 人 民 共 和 国 能源行 业 标 准 NB/T 10201—2019 矿物绝缘油中纸热降解产生的二氧化碳和 2-糠醛的解释导则 Guidance on the interpretation of carbon dioxide and2 -furfuraldehyde as markers of paper thermal degradation in insulating mineral oil （IEC TR 62874 ：2015，IDT） XXXX-发布 2019-06-04发布 2019-10-01实施 国家能源局 发布 NB/T 10201—2019 I 前 言 本标准按照 GB/T 1.1 －2009给出的规则编写。 本标准使用翻译法 等同采用IEC TR 62874：2015《矿物绝缘油中纸热降解产生的二氧化碳和 2-糠醛 的解释导则 》。 与本标准中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下： GB/T 1094.7 -2008 电力变压器 第7部分： 油浸式电力变压器负载导则 （ IEC 60076 -7:2005，MOD）； NB/T 42140 -2017 绝缘液体 油浸纸和油浸纸板用卡尔 •费休自动电量滴定法测定水份 （ IEC 60814 ： 2014，MOD）。 本标准与IEC TR 62874：2015的编缉性差异如下： ——删除了其前言和引言； ——根据正文引用的需要，将参考文献中的部分标准列入到规范性引用文件 中，将已等同采标转化 为我国的标准代替原来的 IEC标准。 本标准的 附件A提供了参考资料。 本标准由中国电器工业协会提出。 本标准由全国绝缘材料标准化技术委员会（ SAC/TC51 ）归口。 本标准起草单位： 广东电网有限责任公司电力科学研究院、 桂林电器科学研究院有限公司 、中国电 力科学研究院 有限公司 、中国石油兰州润滑油研究开发中心、 嘉吉投资（中国）有限公司 。 本标准主要起草人： 付强、罗传勇、 于龙英、赵婕、 彭磊、林木松、 钱艺华、张丽、赵耀洪 、王健 一、蔡胜伟、 王会娟、 王锐锋。 NB/T 10201—2019 1 矿物绝缘油中纸热降解产生的二氧化碳和 2-糠醛的解释导则 1 范围 本标准提供了通过分析溶解于矿物绝缘油中的特征产物含量来 评估变压器 绝缘纸寿命的指导方法。 将糠醛（ 2-FAL）、CO2的测试结果和不同 种类电气 设备相应 注意值进行比较，可提供 绝缘纸热降解程度 的预测信息。通过定期监测油中的糠醛和 CO2含量，并将其与 正常老化情况下糠醛 CO2含量进行 对比， 可以在短时间内评估绝缘纸的老化 程度。 本标准规定 了绝缘纸热降解评估的统计方法， 与绝缘纸老化相关的浓度和增加率的 注意值是根据统 计数据库得出，附件 A提供了参考资料 。注意值仅供运行参考 ，而不能作为阈值。 本标准适用于 矿物绝缘油和 纤维素纸 的变压器和电抗器， 不适用于其它 绝缘液体 （如酯类、 硅油等） 或非纤维素绝缘纸（例如热改性纸 、合成纸 等），也不适用于绝缘 纸实际聚合度 （DP）的计算 。 本标准适用于故障和运维历史已知且运行期间持续监测的设备。 2 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/T 29305 新的和老化的纤维素电气绝缘材料的粘均聚 合度的测量（ IEC 60450 :2004，IDT） IEC 60076 -7 电力变压器 第7部分：油浸式电力变压器负载导则 IEC 60567 充油电气设备气体取样以及游离气体和溶解气体分析导则 IEC 60814 绝缘液体 油浸纸和油浸纸板用卡尔 •费休自动电量滴定法测定水份 IEC 60970 绝缘液体 粒子计数和尺寸分类的方法 IEC 61198 矿物绝缘油 2-糠醛和相关化合物的测定方法 IEC 60666 绝缘油中规定的添加剂的检验和测定方法 IEC 60599 使用中浸渍矿物油的电气设备溶解和游离气体分析结果解释的导则 IEEE Std C57.91 矿物油浸变压器及步进式调压器指南 3 概述 3.1 简介 本标准规定了绝缘纸热寿命评估的统计方法。 根据不同类型变压器数据统计得出相应注意值 （见附 件A）。 如6.1所述数据统计的方法 可用于计算同类型的变压器或电抗器的 注意值。不同运行环境和运行条 件的变压器注意值可能不同 。 注：关于呋喃化合物作为 绝缘纸降解诊断 特征产物 的情况说明 ，请参阅 CIGRE 494/2012 。 3.2 绝缘纸的热力和机械降解 NB/T 10201—2019 2 3.2.1 概述 变压器老化 的主要因素 包括：绝缘体系的 设计、材料和污染物，以及运行工况 。对于固体 绝缘（纸 或纸板）而言，老化直接影响其 机械性能和介电性能。对于变压器而言， 热老化主要影响绝缘纸 的机械 强度，即变压器抗短路能力的降低。 这一情况还有待 统计数据验证。 绝缘纸的 抗张强度、拉伸强度和抗折强度都随 老化时间增长而降低，并且温度 越高降低速率越 快。 绝缘纸的机械性能以 抗张指数或聚合度（ DP）表示，老化程度对其 有显著的影响。纤维素 是由多个 葡萄糖环组成的长链 化合物，其DP值即是分子链长的平均 数，通过测定 纸溶液的粘度 计算得出（见GB/T 29305）。 由于测试所需的绝缘 纸量较少，检测DP值比检测抗 张指数更方便 。因此，DP被广泛用于 绝缘纸老 化状态的评价。 纸的降解主要有三种过程：水解 、氧化和热解。 3.2.2 温度的影响 温度影响 纤维的降解速率 （见IEC 60076 -7和IEEE Std C 57.91）。 按照IEC 60076-7中Montsinger 建议，变压器的寿命可以 由式（1）表述： ……………………………… .. （1） 式（1）中： L—变压器寿命 ； p—常数； θ—以摄氏度为单位的温度。 该公式是 IEEE Std C 57.91中Arrhenius 定律的简化。 对变压器而言， 并无一个准确的 寿命终点的标准 ， 所以IEEE和IEC考虑使用老化速率来判断老化 ， 即Montsinger 公式寿命的倒数， 见式（2）： ……………………………… （2） 式（2）中： R—老化速率； C—常数。其值取决于许多参数，例如纤维素 纸的原始质量以及环境参数（系统中的 湿度 和氧含量），该影响因素参考 图1所示。 NB/T 10201—2019 3 图1 不同老化过程老化速率图 3.2.3 湿度和氧气的影响 湿度和氧气对 纤维素纸 的老化有重要 的影响（主要是氧化） 。湿度和氧气不仅降低绝缘纸的 机械强 度，而且会导致液 -固绝缘体系老化产物 的增加，因为绝缘 油和纸形成的降解产物 会导致绝缘纸的 进一 步降解。 在油-纸绝缘体系 的老化过程中会 形成许多副产物 ，如碳氧化合物、 水、酸、油泥和呋喃化合物。 部分降解产物，如呋喃化合物易溶于油，且稳定性好， 可作为老化诊断特征产物 。呋喃类化合物 是纤维 素和半纤维素水解以及纤维素氧化热解后的脱水反应形成 ，其测试方法见IEC 61198 。 在变压器中， 老化过程 （包括水解、氧化和热解） 是同时进行 的，形成了非线性的综合老化机制（见 图1），哪个过程起主导 作用取决于温度和 运行参数。由于油纸绝缘 降解过程 复杂，难以进行单一 活化 能计算。 3.3 绝缘纸老化的症状 3.3.1 概述 绝缘纸的老化 程度可通过直接检测 纸或通过测量溶解在油中的副产物来 获得。 纤维素降解主要影响 绝缘纸的机械性能（ 抗张强度、拉伸率、破裂强度、折叠强度等） （见图 2）， 但是对这些参数的直接测量需要大量 的纸样，在运行变压器无法实现 。然而，机械 特性和聚合度（ DP） 之间的关系是 公认的。纤维素的降解对绝缘纸的抗压力影响不大 。 NB/T 10201—2019 4 图2 绝缘纸机械性能与聚合度的关系 DP值是纤维素 链上糖苷环的平均数 。在天然纤维素中 DP值可以高达 10000，但经过 相应处理后的 纤维素纸 DP值降低至 1000左右（通常是 1200）。 根据GB/T 29305，通过检测溶解于铜乙二胺（ Cuen）中纤维溶液的粘度，再计算得出绝缘纸的 DP 值。 绝缘纸的老化副产物可 分为挥发性，可溶性和不溶性 三类，主要来源于 热解、水解或氧化 ， 3.3.2 挥发性副产物 碳氧化合物（ CO和CO2）是纤维素降解的最终产物，根据 IEC 60567 ，用溶解气体分析法（ DGA）可 进行测量。除纤维素降解外，绝缘油的氧化也可产生 CO和CO2。 绝缘纸含水量可高达几个百分点 。其中，大部分水分被绝缘纸所 吸附，只有小部分溶解在油中。油 中水分的 来源除绝缘纸外，还包括空气中的水分 。 油中的水分检测 方法见IEC 60814 。 3.3