标准规范下载简介

GB 1094.14-2011-Z 电力变压器 第14部分：采用高温绝缘材料的液浸式变压器的设计和应用

必要时，温控器及温度指示器宜适合于更高温度下工作且具有更大的温度测量范围，更大的范围是 由特殊应用决定的。特别是要对其报警值和动作值仔细调整好。

采用高温绝缘系统的变压器，其内部所 产生的气体可能与常规绝缘系统不同，因此，保护继电器宜 与绝缘液体、运行温度和可能产生的气体相容

预计绝缘液体运行温度高于常规矿物油的变压器，连接外部附件的电缆应与箱盖、箱壁隔热或采用 能长期耐受相应温度的型号

液体组成的高温绝缘系统的绝缘性能可 规系统不同。因此在设计阶段，要对这些变化的影响进行全面的分析。设计宜保证变压器在 温度范围内，绝缘性能不产生不可接受的劣化

绕组热点温度值及其位置，对变压器能否正常地运行至关重要。对任何一台变压器这些都是设计 特性，宜有一个准确的并已通过模型试验得到确认的绕组热模型。在局部混合绝缘系统中，将存在着几 个热点（每一种绝缘类型有一个热点），因而都要仔细考虑。见图5b）及图6。 重要的是要注意到，在很多情况下绕组内部冷却通道中的液体温度比油箱中的项层液体温度高，因 为绕组热点是由紧邻绕组的液体温度决定的，所以宜考到这点。绝缘绕组中的绕组导体对液体的温 差通常是等于跨固体绝缘的温差及跨液体边界层的温差之和。在高温绝缘系统中GTCC-049-2018 机车车辆制动夹钳单元-铁路专用产品质量监督抽查检验实施细则，跨液体边界层的温 差通常比常规绝缘系统要大。这意味着在大多数情况下，绕组表面的温度是受绝缘液体的热能力限 制的。

在D点（见图5）处的绕组表面的最高温度是由冷却通道中的液体温度与跨液体边界层温升之和给 出的。它与绕组表面处的传导系数和穿过绕组表面的热流密度有关。要求绝缘液体能承受此最高的绕 组表面温度而其老化不加快，且不出现不可接受的气体或气泡。

说明： X轴一 距导线表面的距离； Y轴 温度； A 导体厚度； B 固体绝缘材料的厚度； B 高温绝缘材料的厚度； B2 常规绝缘材料的厚度； C 液体边界层厚度； D 绕组表面温度： E 冷却通道中的液体温度； g: 额定电流下绕组平均温度与液体平均温度之间的温差； H 热点系数； P 与固体绝缘材料接触处的热点温度； P 与高温绝缘材料接触处的热点温度； P2 与常规绝缘材料接触处的热点温度； 46 固体绝缘内部的温差； 401 高温绝缘内部的温差； 42 常规绝缘内部的温差； 48 液体边界层内部的温差； . 固体绝缘材料的热传导率； 专 高温绝缘材料的热传导率； 入2 常规绝缘材料的热传导率。

D)两种固体绝缘材料

图5导体对液体的温差

9.1用户应提供的信息

9.1.1环境温度和负载周期

9. 1. 2谱波电流

9.1.3其他特殊使用多

9.2制造方应提供的信息

9. 2. 2 参考温度

当变压器绕组具有不同的绝缘系统温度时，具有较高绝缘系统温度的绕组的参考温厚 的参考温度。

[10. 1. 2普告牌

如果油箱表面温度高于60℃， [起注意，避免触及这类表面。当表面可触及 照有关标准以及特殊设计温度，在变压器 当的警告标志

10. 2变压器说明书

油不同，故变压器说明书应重点突出介绍有关其气 多潮过程的不同特点。对现场 作出说明

11.2例行试验、型式试验和特殊试验的要求

试验、型式试验和特殊证

[11. 2. 1概述

[11. 2. 2例行试验

[11. 2. 3型式试验

[11. 2. 4特殊试验

绕组对液体温差大的紧凑型强迫油导向循环冷却方式变压器的热时间常数比常规变压器要小。因 比，应尽可能缩短从试验电源切除到绕组电阻测量之间的时间间隔。 从试验电源切除到第一个读数测出时的时间间隔，理想地说宜小于1min。如果做不到这一点，则 允许在切断试验电源的同时，还切除冷却风扇和油泵的电源，以降低冷却曲线的测量不确定性。

3.2局部混合绝缘系统的温升试验结果估算

一一油箱内顶层液体温度； 一一油箱内底部液体温度。 为了得到绕组两个不同部分分界处的冷却通道液体温度（图6中的点C），将液体温 部分：

到绕组两个不同部分分界处的冷却通道液体温度（图6中的点C），将液体温差分为两个

图6局部混合绝缘系统中的绕组温度分布图

11.4绝缘的型式试验

要时，绝缘系统的介电性能宜适合在高温下考样

对变压器进行监测和诊断，是对变压器的危险性进行分析和进行良好管理的战略手段之一，由此宜 提出合适的维修计划和使变压器具有更可靠的运行寿命。由于以往的一些重要数据至今仍不大适用， 对高温变压器，监视其绝缘系统的性能将是一项更重要的任务。 欲得到一个良好的通用诊断方法，可参阅IEEE62。

12.2矿物油浸渍式变压器

由于矿物油的温度限制，在含有纤维素的绝缘系统中，其高温固体绝缘材料用量少，一般只占绝螺 材料总量的很小部分。因此，由于发热、局部放电和燃弧而产生的气体的成分很可能接近正常条件下运 行的常规变压器的情况。 在混合绝缘系统的变压器中，最可能产生气体的来源是矿物油。当出现过热、热故障、局部放电或 然弧时，有可能使高温固体绝缘分解，从而产生气体和其他衍生物（如，水分、微粒、嘴、金属成分等）。 也可能要求定期地进行油样分析。IEC60422提供了对矿物油进行监测和维护的导则。

12.3高温绝缘液体浸渍式变压器

与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文

表4和表5中所列的温度限值是根据固体和液体绝缘材料在给定的绝缘系统中的热性能给出的。 本指导性技术文件规定了几个行业上不熟悉的新的绝缘系统。表B.1的目的是通过与采用常规绝缘 系统的理论上平均水平的变压器进行比较，给出新绝缘系统的温升限值。表B.1从理论上说明了与每 个绝缘系统相应的液体温升对应的可能的绕组梯度和热点温度系数。从结果上看，某些温升可能是不 现实的。此外，为了简化，平均液体温升取顶层液体温升的80%。 表B.1中将相对不熟悉的高温系统的关键温度与熟悉的常规系统进行了比较。此外，表B.1并不 希望包含所有可能的常规设计，只是集中在几种容易区分的设计上。

表B.1理论上可能的变压器温升比较

这些估计的温升值并不推荐为实用值，但却是用项层液体温升推导出的绕组热点逻辑结果，说明了热点 典型的大的裕度。

附录C （资料性附录） 气泡生成温度的计算

用户与设计人贯宜考虑高温变压器内部会产生气泡的可能性。以往天量的关于过载条件的研究报 告都是关于纤维素绝缘变压器的，但对于预定在高温下运行的变压器来说，生成气泡的原则大致相同。 近10年来的研究表明，最大的一个决定性因素不是温度，而是固体绝缘内的含水量。本附录是以 Oommen的研究为基础编制的，并被选作唯一的经验公式以描述这个现象。 曾经认为气泡生成条件是：要求总气体或蒸汽压力值必须超过施加于气泡上的外施压力。总气体 或蒸汽压力值可由气泡的气体组分含量（由占多数的溶解氮气和某些生成气体）和由与发热导线接触的 低绝缘材料因受热而释放出的水蒸气来计算。 现在，专家们认同气泡是由空穴表面扩张而成形的。空穴含有初始的气体或蒸汽组分。当将此论 点用于纸包导线时，就可假定细小的空穴存在于纸的表面处，且其内最初含有少量的水蒸气和溶解气体 主要是氮气）。在高温条件下，导线和纸过热且空穴膨胀，水蒸气开始注入空穴内。随着空穴变大，水 蒸气越来越多。而在此有限的期间内，氮气含量很难出现变化。因此，气泡成形即表示水蒸气释放出， 而不是油中氧气释放出。生成气体的作用基至变得不太重要，

决定气泡成形的基本公式按式（C.1）：

式中： Piat一内压力； P一外压力； 。一表面张力； R一气泡半径。 图C.1是此结果的曲线图表示。上面一条曲线指脱气的油，下面的曲线指含气量饱和的油。注意 在含水量低时，不论是脱气油还是气体饱和油，二者的气泡生成温度实际上几乎相同。当纸的含水量为 2%（此值大致与一台老化的纤维素绝缘变压器相对应）时，气泡生成温度略高于140。而当含水量大 0.5%时，气泡生成温度便高于200℃，

说明： X轴—纸的含水量百分数； Y轴气泡生成的热点温度(); 上曲线—不含气体的系统； 下曲线含气量饱和的系统，

说明： X轴纸的含水百分数； Y轴气泡生成的热点温度(); 上曲线—不含气体的系统； 下曲线—含气量饱和的系统

C.3气泡生成的数学公式

图C.1气泡生成的温度曲线图

可以将热点温度着成是含水量、含气量和总外施压力（等于大气压力与油位差之和）三 气泡生成温度可用式（C.2）估算

C.3.1.1纸中含水确定

在已有几种方法来确定变压器内纸绝缘的含水量。其中两种间接法是：时域或频域中的介 法和水分平衡曲线分析法。

现在已有儿种方法来确定变压器内纸绝缘的含水量。其中两种间接法是：时域或 应分析法和水分平衡曲线分析法。

C.3.1.2介电应分析法

C.3.1.3 水分平衡曲线

.14—2011/IEC/TS600

在达到恒定负载的稳态条件下，便可得到纸和油中水分平衡的条件。在每个温度下，会确立新的一 组值。利用这样一组平衡曲线，可根据容易测定的油中含水量来估算纸的含水量。 图C.2示出了由Oommen给出的油一纸绝缘系统的平衡曲线图GTCC-100-2018 动车组异步牵引电动机-铁路专用产品质量监督抽查检验实施细则，它是从纸和油在不同湿度和温度 以及其组合下的饱和含水量的试验数据得到的

图C.2纤维来和矿物油中的水平衡曲线图

在变压器生产制造中对其器身进行干燥时，其目的是使固体纤维素绝缘中的水分含量一般小于 0.5%。但是，固体绝缘的含水量会随运行时间增加而增加，这是由于纤维素基绝缘在老化过程中会产 生水。水分会使油的绝缘强度降低，且当含水量大于30mg/kg时，油会很快地受到损害。 在使用水分平衡曲线图时，对变压器来说，实际上最关心的区域，显然是左下角处一块相当小的矩 形区域。有时，也采用对数坐标以改善此关心范围内的可读性。图C.3是这些曲线的示例。

C.3.2纤维素基绝终变压器的计算举例

图C.3纤维素和矿物油中的水分平衡对数坐标曲线图

设纸绝缘中的含水量为1.2%。为了计算大型电力变压器从线图产生出的气泡生成温度，设气泡 出现位置距顶层液面2.5m深度处，故必须将液体高度引起的压力与液面上气体空间压力相加以得到 计算用的总压力。假定采用如下的各参数值： 纸的含水量WwP：1.2%； 外界压力：100kPa; 液体压力(2.5m）：21.6kPa; 总压力Ppre：121.6kPa： 含气量V：4.0%。 按式（C.2)计算，气泡生成温度为166℃。当含气量为8%时，气泡生成温度只下降1℃。但是，若 含水量达4%时，则气泡生成温度降至121℃。当含水量为0.5%且含气量仍为8%时，则气泡生成温 度大约是204℃。图C.4表示含气量为4%时的同一例子的曲线图。由此看出，含水量是确定气泡生成 温度的一个最关键的参数。

说明： X轴 温度（）： Y轴一 一纸的含水量（%）， 图C.4由计算例子所列各参数值得出的纸的含水量与气泡生成温度之间的关系曲线

GB／T 30966.5-2022 风力发电机组 风力发电场监控系统通信 第5部分：一致性测试.pdf说明： X轴温度(℃); Y 轴—纸的含水量(%)