蒸发冷却电力变压器 第2部分 氟碳绝缘冷却液标准编制说明Word格式文档下载.docx
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本章规定了本标准的适用范围。
第2章规范性引用文件
本章列出了与本标准相关的标准和文件。
引用的原则为:
在标准正文中有引用的标准和文件,按照国标、行标的顺序列出。
第3章术语和定义
本章主要对标准条文中所使用的氟碳绝缘冷却液、新氟碳绝缘冷却液、运行中的氟碳绝缘冷却液、馏程、氧指数等术语进行了定义。
第4章取样
根据氟碳液的特点及试验过程中总结的经验,本章对氟碳液的取样做出详细的规定。
由于氟碳液对水分不敏感,在取样过程中可不必密封取样(避免在环境湿度大于85%RH及雨天、雾天、雪天或大风天气取样,这类极端恶劣条件下,氟碳液的水含量可能会受一定的影响),可用密封性良好的聚乙烯塑料瓶盛装液样。
对运行中变压器内液样进行敞口塑料瓶取样和注射器密封取样的水含量检测数据如表1。
表1运行变压器中不同取样方法氟碳液的水含量
取样方式
实测值/(mg/kg)
1#样
2#样
3#样
敞口
11.1
11.2
10.8
密封
10.9
11.5
11.4
注:
表格内测试数据由深圳奥电提供。
由于氟碳液的密度较大,如被污染,化工桶和槽罐中的上部液样污染应最严重,取样时建议优先取上部液样。
运行变压器中的氟碳液如被污染,由于变压器内部温度有差异,液样先从变压器温度高的中下层流向上层,冷却后又从上层流回中下层,如此往复,整个运行变压器内的液样混合较均匀(不排除一些密度小的杂质会浮在液面,但这些杂质不影响绝缘),且从安全角度考虑,建议运行中变压器取样优先从下部和中部阀门取样。
为了验证运行蒸发冷却变压器中氟碳液的混合是否均匀,了解变压器不同深度液样的性质是否有差异,对比3台10kV蒸发冷却变压器温升试验后(顶层液温80℃±
3℃)顶层液样和底部液样的水含量、介质损耗因数和击穿电压的数据如表2。
表2温升试验后变压器不同部位液样各项检测
检测项目
1#变压器
2#变压器
3#变压器
顶层
底部
水含量/(mg/kg)
8.6
8.5
12.7
12.1
11.6
击穿电压/kV
45.8
52.1
44.4
42.3
51.5
48.7
介质损耗因数
0.00142
0.00146
0.00211
0.00228
0.00133
0.00138
第5章质量要求
本章提出了新的、注入变压器前的和运行中的氟碳液的质量标准和检验方法。
本标准中所列氟碳液的各项参数指标,是以样品的试验结果为基础,并参考变压器等电气设备用矿物油的相关标准,通过分析、归纳和总结,用相应的理化、电气或安全环保参数加以描述和制定。
1、参考GB/T2536《电工流体变压器和开关用的未使用过的矿物绝缘油》和氟碳液的实验数据,对新氟碳液提出了明确的质量要求。
1.1外观
外观是氟碳液质量最直接的和最基本的要求,是通过目测来评定样品的。
选取20个液样,根据目测结果,将产品外观规定为:
清澈透明、无沉淀物和悬浮物。
表3新氟碳液外观试验数据
样品编号
外观实测值
1
清澈透明、无沉淀物和悬浮物
11
2
12
3
13
4
14
5
15
6
16
7
17
8
18
9
19
10
20
1.2运动黏度
作为起绝缘和散热作用的介质,其运动黏度指标对保障电气设备安全可靠运行,尤其是确保在
低温环境下设备的安全启动意义重大。
根据GB/T3535的要求对三份样品进行倾点检测,实测值均小于-80℃;
结合目前中国境内各地户外温度的情况和GB/T1094.1《电力变压器第1部分总则》中规定的户外变压器的环境温度一般不低于-25℃,因此,选取-40℃和室温25℃两个温度点,按GB/T265进行氟碳液运动黏度检测的数据见表4。
表4新氟碳液运动黏度试验数据
试验温度
运动黏度实测值/(mm2/s)
1
-40℃
3.770
25℃
0.7931
3.789
0.7891
3.783
0.7982
表格内测试数据由第三方检测机构提供。
三个样品在-40℃的运动黏度平均值为3.025mm2/s,在25℃的运动黏度平均值为0.7935mm2/s,为了满足标准被“共同使用”的要求,将该项指标在以上平均值的基础上放大约20%并取整,规定:
-40℃的运动黏度规定为:
≤5mm2/s,25℃的运动黏度规定为:
≤1mm2/s。
1.3水含量
从表5中不同批次的50个新样水含量试验数据中可看出,所有样品的水含量均小于15mg/kg。
本标准将水含量指标规定为:
≤20mg/kg。
表5新氟碳液水含量试验数据
水含量实测值mg/kg
数据
出处
10.1
第三方
13.8
奥电
35
10.5
36
9.9
12.6
37
10.2
21
13.2
38
11.3
12.5
22
10.7
39
9.6
23
40
12.2
24
12.4
41
10.3
25
14.2
42
26
43
13.5
27
44
9.3
11.9
28
45
29
46
30
47
13.7
12.9
31
48
32
11.8
49
10.6
33
9.8
50
14.4
34
1.4击穿电压
击穿电压是评价绝缘介质电气性能的一项重要指标,可用来判断样品被污染的程度,该指标表明介质在该电压值附近发生电击穿的概率最大。
选取不同批次50个样品,根据GB/T507的方法,击穿电压值范围是41.4kV~55.1kV,见表6;
参考矿物绝缘油击穿电压值,本标准中将新氟碳液的击穿电压值规定为:
>40kV。
表6新氟碳液击穿电压试验数据
击穿电压实测值kV
数据出处
击穿电压实测值kV
数据出处
47.2
42.4
48.4
44.7
48.3
45.9
42.1
46.9
47.5
53.2
49.2
40.8
52.4
46.8
40.4
41.4
53.7
45.1
53.8
52.5
42.8
45.2
52.9
44.8
48.9
46.1
42.6
43.4
48.2
51.4
48.8
55.1
49.7
44.1
41.9
43.2
44.3
46.3
矿物绝缘油变压器在运行过程中,油中若存在空气泡,在高压电场作用下,空气泡中的电场强度比油中的电场强度要大很多,而空气的击穿电压远低于油,因此,空气泡首先电离,在电离时产生的电子能量较大,又使部分油分子离解程气体,继而发生恶性循环。
蒸发冷却变压器在运行过程中,氟碳液因吸收器身热量而气化,产生大量的气泡,这种气泡是气化的氟碳液而非空气,为了验证气泡的产生对蒸发冷却变压器的运行不造成影响,我们进行了气态和气液两相共存态氟碳液的击穿电压测试,数据见表7和表8。
表7气态氟碳液击穿电压试验数据
压力/kPa
击穿电压/kV
35.8
37.3
38.5
41.2
43.5
46.2
51.3
52.0
55.4
表8液态和气液两相共存态氟碳液击穿电压试验记录表
液体温度/℃
液态击穿电压值/kV
气液两相共存态击穿电压值/kV
第一组
第二组
41.3
42.5
47.6
46.7
44.6
42.7
49.1
47.8
51.1
60
50.8
51.0
70
58.9
55.2
60.1
59.8
80
56.8
56.6
54.9
90
56.7
57.1
55.3
100
58.1
62.9
55.9
59.2
从表7的数据可以看出,气态氟碳液的绝缘强度随着压力的增大而增强;
从表8的数据可以看出,相同温度时,氟碳液液态和气液两相共存态的绝缘强度相当,因此氟碳液中气泡对变压器的运行不会造成影响。
1.5密度
物理参数,为电气设备设计人员提供基础数据。
根据GB/T611检测。
考虑到不同氟碳液所含物质的种类及比列不同,未对该指标作出具体的规定。
1.6介质损耗因数
该参数是指绝缘介质在电场作用下,由于电导和极化的滞后效应,在其内部引起的能量损耗。
一般情况下,水、纤维、金属颗粒等极性杂质会使氟碳液的介质损耗因数增大。
选取不同批次的50个样品进行介质损耗因数检测,试验数据见表9。
参考油浸式变压器对矿物变压器油介质损耗因数值的要求,本标准将新氟碳液介质损耗因数规定为:
≤0.005。
表9新氟碳液介质损耗因数试验数据
介质损耗因数实测值
0.0001(20℃)
0.00132
0.00066
0.000015(20℃)
0.00043
0.00052
0.000035(20℃)
0.00112
0.00184
0.00062(20℃)
0.00092
0.00088
0.00242
0.00084(20℃)
0.00059
0.00051
0.00151
0.00062
0.00078
0.00111
0.00148
0.00169
0.00139
0.00082
0.00058
0.00035
0.00117
0.00057
0.00044
0.00085
0.00152
0.00036
0.00171
0.00321
0.00098
0.00095
0.00048
0.00067
0.00123
0.00237
没特别说明的数据都是90℃时的试验数据。
1.7馏程
物理参数,为电气设备设计和维护人员提供基础数据。
根据GB/T7534检测。
1.8腐蚀性硫
腐蚀性硫是评定绝缘介质的一项重要质量指标。
参照SH/T0804的方法,委托第三方检测机构对3个样品进行了检测,均未发现腐蚀性硫。
因此,本标准中新氟碳液腐蚀性硫指标规规定为:
无腐蚀性硫。
1.9氧指数
氧指数是指在规定的条件下,绝缘介质在氧、氮混合气流中进行有焰燃烧所需的最低氧浓度,以氧所占的体积百分数的数值来表示。
氧指数越高表明该绝缘介质的阻燃性能越好。
根据GB/T16581,委托第三方检测机构对3份新氟碳液样品行检测,试验结果氧指数均>50%,并超过该试验仪器的最高设置值。
因此,本标准中新氟碳液氧指数指标规定为:
>50%。
1.10氧化安定性(诱导期)
变压器等电气设备的使用寿命一般为20~30年,这就要求所使用的绝缘介质不仅要具有良好的电气性能,同时还要具有良好的化学稳定性和抗氧化性。
根据氟碳液气化温度低的特点,参考GB/T8018汽油氧化安定性检测方法,委托第三方检测机构对3个氟碳液样品进行检测,到达仪器可设置的最长时间(1000min),仍未发现该3个样品有分解的迹象。
因此,本标准将氧化安定性(诱导期)指标规定为:
>1000min。
2、氟碳液必须符合规定的质量要求才能注入到电气设备中,否则,氟碳液应进行净化处理并检验合格后方可使用。
当氟碳液中混入了固体杂质,会影响到氟碳液的击穿电压和介质损耗因数,氟碳液中的固体杂质宜用机械过滤的方式除去,表10列举了机械过滤前后氟碳液的击穿电压和介质损耗因数的试验数据。
根据这些实测数据,本标准将注入设备前的氟碳液击穿电压指标规定为:
≥45kV;
介质损耗因数指标规定为:
表10氟碳液净化处理后试验数据(机械过滤)
处理前
处理后
40.7
0.00445
25.7
0.00376
30.4
0.00392
54.8
0.00154
33.8
0.00384
27.4
0.00423
0.00181
33.4
0.00331
54.4
0.00155
41.8
0.00387
29.8
0.00381
0.00205
26.5
0.00313
0.00358
0.00121
当氟碳液水含量超过限值时,宜采用通入干燥氮气的方法除去水分。
根据表11的实测数据,本标准将注入设备前的氟碳液水含量指标规定为:
≤15mg/kg。
表11氟碳液净化处理后试验数据(氮气干燥)
处理前水含量/(mg/kg)
处理后水含量/(mg/kg)
21.6
22.4
20.7
10.4
22.9
20.8
21.9
12.8
23.4
22.8
20.6
23.1
3、参考GB/T7595《运行中变压器油质量》,根据收集到的变压器中氟碳液的实测数据和通过热老化模拟实验的数据,对设备投入运行前和运行中的氟碳液均提出了质量要求。
变压器投运后服役年限一般超过20年,为了验证氟碳液与绝缘纸及纸板的契合度,对比变压器油纸绝
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- 蒸发冷却电力变压器 第2部分 氟碳绝缘冷却液标准编制说明 蒸发 冷却 电力变压器 部分 绝缘 冷却液 标准 编制 说明