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.docx
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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
团体标准《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
1、编制背景
变压器诞生于法拉第发现电磁感应现象约半个世纪后的1884年，在接下来的这一百多年里，作为变压器技术之一的绝缘冷却液介质，始终伴随着变压器技术的发展而不断被推陈出新。
目前液浸式变压器所普遍采用的绝缘汕，按其基础油的来源可分为天然油和化学合成汕两大类。
天然油主要指从石油中经过加工而成的烧类油和源于植物种子的髙燃点天然酯植物油，如变压器汕、卩油，R-terap油及FR3油等。
化学合成油主要是指通过化学反应制得的一类髙燃点油，如硅油、N4idel7131及ECO-FR油等。
从1882年ElihuThomson发现矿物油作为绝缘冷却介质可减少变压器体积并提髙效率，并取得这一成果的专利，到1999年ABB公司推出使用髙燃点植物油变压器，这一百多年来变压器绝缘冷却介质在不断的朝着不燃或难燃、环保无毒的方向发展。
氟碳化合物除了有优良的电气强度和导热性能，还具有无毒、不燃、稳左的化学性质等特点，完全满足难燃、环保等绝缘冷却介质的发展方向。
深圳市奥电高压电气有限公司（以下简称“深圳奥电“）于2004年开始着手对氟碳绝缘冷却液（简称“氟碳液“）和蒸发冷却变压器的研究工作。
经过十多年不懈地努力，现已完成了氟碳液的研发以及10kV、llOkV和220kV蒸发冷却变圧器的研制工作，英中10kV蒸发冷却变压器已挂网运行11年、HOkV蒸发冷却变压器已挂网运行5年。
为了指导和规范变压器等电气设备用氟碳液的使用，确保其质量要求满足电气设备的运行需要,在总结氟碳液和蒸发冷却变压器研制及运行经验基础上，编制了氟碳绝缘冷却液标准。
2、任务来源
1）根据中国电力企业联合会2017年11月13日下发的《中电联关于印发2017年第四批中国电力企业联合会标准制订计划的通知》（中电联标准（2017）279号），由深圳奥电负责起草《奥氟绝缘冷却液质量标准与运行维护管理导则》，计划编号为“T/CEC20174066”，技术归口为中国电力企业联合会。
2）根据中国电器工业协会2017年12月18日下发的《关于下达2017年第五批中电协团体标准制左计划的通知》（中电协（2017）220号），由深圳奥电负责起草《奥氟绝缘冷却液质量标准与运行维护管理导则》，计划编号为“CEEIA2017036”。
3、编制过程
1）2016年10月，国家标准委召开会议，组织中国电力企业联合会和中国电器工业协会等相关单位讨论编写蒸发冷却变压器的系列团体标准。
2）2017年11月，中国电力联合会印发标准制订计划的通知，确左将蒸发冷却变压器系列团体标准列入2017年第四批团体标准的制订汁划。
2017年12月，中国电器工业协会下发标准制订计划的通知，确左将蒸发冷却变压器系列团体标准列入2017年第五批团体标准的制订讣划。
3）2018年5月9日，电力行业电力变压器标准化技术委员会在深圳组织召开了蒸发冷却变压器系列团体标准编制工作启动会，共8家单位10位专家学者代表参会，会上对由深圳奥电负责起草的《奥氟绝缘冷却液质量标准与运行维护管理导则》进行了讨论，并提岀修改意见和建议。
会后编写组根据启动会议讨论结果修改，形成了初稿。
4）2019年3月22日，电力行业电力变压器标准化技术委员会在深圳召开第二次蒸发冷却变压器系列团体标准编制工作会议，共13家单位15位专家学者代表对团体标准（初稿）进行了讨论与审核，并提出了相关修改意见。
会后编写组根据会议讨论结果修改，形成了讨论稿。
会议上，专家学者提岀将《蒸发冷却电力变压器》、《蒸发冷却电力变压器运行规程》、《氟碳绝缘冷却液》、《氟碳蒸发冷却电力变压器试验方法》四项标准做成蒸发冷却变压器电力变压器的系列标准，其中《氟碳绝缘冷却液》作为本系列标准的第2部分。
5）2019年8月21日至8月22日，电力行业电力变压器标准化技术委员会在深圳组织召开了第三次蒸发冷却变圧器系列团体标准编制工作会议，有12家单位15专家学者参加会议，对《蒸发冷却电力变压器第2部分：
氟碳绝缘冷却液》（讨论稿）进行了充分讨论，并提出修改意见，标准编写组针对会议意见修改后形成征求意见稿。
6）2019年X月X日，电力行业电力变压器标准化技术委员会在XX组织召开了《蒸发冷却电力变压器第2部分：
氟碳绝缘冷却液》（征求意见稿）标准征求意见讨论会，会议对公开征求的意见及与会代表提出的修改意见进行了充分讨论，修改后形成了送审稿。
7）2019年X月X日，电力行业电力变压器标准化技术委员会在XX组织召开了《蒸发冷却电力变压器第2部分：
氟碳绝缘冷却液》（送审稿）标准审查会，对送审稿进行了认頁•审査，根据审查意见修改后形成了送审稿。
4、编制原则和思路
本标准是在参考变压器用矿物油的相关标准，并结合氟碳液的研究及其在变压器上的应用的经验基础上编制的。
5、制定内容及说明
第1章范围
本章规左了本标准的适用范11。
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、馅程、氧指数等术语进行了左义。
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左。
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立的影响），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lo
表1运行变压器中不同取样方法氟碳液的水含址
取样方式
实测值/（mg/kg）
]#样
2#样
3#样
敞口
11.1
11.2
10.8
密封
10.9
11.5
11.4
注：
表格内测试数抵由深圳奥电提供。
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髙的中下层流向上层，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而，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°C±3°C）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
顶层
底部
顶层
底部
水含ft/（nig/kg）
8.6
8.5
12.7
12.1
11.6
10.8
击穿电压/kV
45.8
52.1
44.4
42.3
51.5
4&7
介质损耗因数
0.00142
0.00146
0.00211
0.00228
0.00133
0.00138
注：
表格内测试数据由深圳奥电提供。
第5章质量要求
本章提岀了新的、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泄。
1、参考GBZT2536《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，对新氟碳液提岀了明确的质量要求。
1.1外观
外观是氟碳液质量最直接的和最基本的要求，是通过目测来评左样品的。
选取20个液样，根据目测结果，将产品外观规泄为：
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
样品編号
外观实测值
1
清澈透明、无沉淀物和悬浮物
11
淸澈透明、无沉淀物和悬浮物
2
晴澈透明.无沉淀物和悬浮物
12
淸澈透明.无沉淀物和悬浮物
3
淸澈透明、无沉淀物和悬浮物
13
淸澈透明.无沉淀物和悬浮物
4
清澈透明、无沉淀物和悬浮物
14
洁澈透明、无沉淀物和悬浮物
5
清澈透明、无沉淀物和悬浮物
15
淸澈透明.无沉淀物和悬浮物
6
活澈透明、无沉淀物和悬浮物
16
淸澈透明、无沉淀物和悬浮物
7
清澈透明、无沉淀物和悬浮物
17
淸澈透明、无沉淀物和悬浮物
8
晴澈透明.无沉淀物和悬浮物
18
淸澈透明.无沉淀物和悬浮物
9
清澈透明、无沉淀物和悬浮物
19
洁澈透明、无沉淀物和悬浮物
10
清澈透明、无沉淀物和悬浮物
20
洁澈透明、无沉淀物和悬浮物
注：
表格内测试数据由深圳奥电提供。
1.2运动黏度
作为起绝缘和散热作用的介质，貝运动黏度指标对保障电气设备安全可靠运行，尤苴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°C：
结合目前中国境内各地
户外温度的情况和GB/T1094」《电力变压器第1部分总则》中规左的户外变压器的环境温度一般不低于-254C,因此，选取-40°C和室温25°C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新氛碳液运动黏度试验数据
样品编号
试验温度
运动黏度实测值/（mm2/s）
1
•4（rc
3.770
259
0.7931
9
-40*C
3.789
259
0.7891
3
■40C
3.783
259
0.7982
注：
表格内测试数据由第三方检测机构提供c
三个样品£40°C的运动黏度平均值为3.025mm2/s,在25°C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，规左：
•40°C的运动黏度规泄为：
W5mn*/s,25°C的运动黏度规立为：
mm?
/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/kgo本标准将水含量指标规左为：
W20mg/kg°
表5新氟碳液水含绘试验数据
样品
编号
水含量实测值mg/kg
数据
出处
样品编号
水含量实测值mg/kg
数据出处
样品编号
水含量实测值mg/kg
数据出处
1
10.1
第三方
18
13.8
奥电
35
12.1
奥电
2
10.5
第三方
19
11.4
奧电
36
9.9
奥电
3
10.9
第三方
20
12.6
奥电
37
10.2
奥电
4
11.6
第三方
21
13.2
奥电
38
113
奥电
5
12.5
第三方
22
10.7
奥电
39
9.6
奥电
6
113
奥电
23
11」
奥电
40
10.7
奥电
7
12.2
奥电
24
12.4
奥电
41
10.3
奥电
8
12.7
奥电
25
14.2
奥电
42
11.1
奥电
9
12.4
奥电
26
13.2
奥电
43
12.5
奥电
10
13.5
奥电
27
12.7
奥电
44
9.3
奥电
11
11.9
奥电
28
11.6
奥电
45
11.2
奥电
12
11.2
奥电
29
11.9
奥电
46
10.8
奥电
13
10.5
奥电
30
11.4
奧电
47
13.7
奥电
14
12.9
奥电
31
12」
奥电
48
11.6
奥电
15
12.7
奥电
32
11.8
奥电
49
10.1
奥电
16
10.6
奥电
33
9.8
奥电
50
12
奥电
17
14.4
奥电
34
12.5
奥电
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.lkV,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泄为：
＞40kVo
表6新氟碳液击穿电压试验数据
样品编号
击穿电压实测值kV
数据出处
样品编号
击穿电压实测值
kV
数据出处
样品编号
击穿电压实测值kV
数据出处
1
42
第三方
18
47.2
奥电
35
42.4
奥电
2
4&4
第三方
19
44.7
奥电
36
4&4
奥电
3
4&3
第三方
20
45.9
奥电
37
42.1
奥电
4
46.9
第三方
21
47.5
奥电
38
53.2
奥电
5
49.2
第三方
22
40.8
奥电
39
48
奥电
6
52.4
第三方
23
46.8
奥电
40
51.5
奥电
7
40.4
第三方
24
41.4
奥电
41
53.7
奥电
8
45」
第三方
25
53.8
奥电
42
41.4
奥电
9
45.9
第三方
26
52.5
奧电
43
42.8
奥电
10
45.2
奥电
27
49.2
奥电
44
52.9
奥电
11
44.8
奥电
28
4&9
奥电
45
46.1
奥电
12
42.6
奥电
29
43.4
奥电
46
4&2
奥电
13
51.4
奥电
30
48.8
奥电
47
55.1
奥电
14
43.4
奥电
31
45.9
奥电
48
49.7
奥电
15
44」
奥电
32
41.9
奧电
49
4&2
奥电
16
46.8
奥电
33
43.2
奥电
50
443
奥电
17
463
奥电
34
45」
奥电
矿物绝缘汕变压器在运行过程中，油中若存在空气泡，在髙压电场作用下，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
0
35.8
37.3
10
3&5
41.2
20
42.8
43.5
30
46.2
45.9
40
48.9
513
50
52.0
55.4
注：
表格内测试数据由深圳奥电提供。
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/C
液态击穿电压值/RV
气液两相共存态击穿电压值/kV
第一组
第二组
第一组
第二组
30
41.3
43.2
42.5
41.9
40
47.6
46.7
44.6
42.7
50
46.7
49.1
47.8
51.1
60
4&8
47.2
50.8
51.0
70
5&9
55.2
60」
59.8
80
55.1
56.8
56.6
54.9
90
56.7
57.1
52.1
55.3
100
5&1
62.9
55.9
59.2
注：
表格内测试数据由深圳奥电提供。
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，未对该指标作岀具体的规左。
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眾为：
W0.005o
表9新氛礙液介质损耗因数试验数据
样品
编号
介质损耗因数
实测值
数据
出处
样品编号
介质损耗因数
实测值
数据
出处
样品编号
介质损耗因数实测值
数据
出处
1
0・0001（20'C）
第三方
17
0.00132
奥电
34
0.00066
奥电
2
0.000015（20*0
第三方
18
0.00043
奥电
35
0.00052
奥电
3
0.000035（20*0
第三方
19
0.00112
奥电
36
0.00184
奥电
4
0.00062（20°C）
第三方
20
0.00138
奥电
37
0.00092
奥电
5
0.00146
第三方
21
0.00088
奥电
38
0.00242
奥电
6
0.00084（20°C）
第三方
22
0.00059
奥电
39
0.00051
奥电
0.00151
第三方
23
0.00062
奥电
40
0.00078
奥电
7
0.00111
第三方
24
0.00148
奥电
41
0.00169
奥电
8
0.00066
奥电
25
0.00139
奥电
42
0.00082
奥电
9
0.00058
奧电
26
0.00035
奥电
43
0.00117
奥电
10
0.00057
奥电
27
0.00044
奥电
44
O.OOO85
奥电
II
0.00152
奥电
28
0.00052
奥电
45
0.00169
奥电
12
0.00036
奥电
29
0.00171
奥电
46
0.00321
奥电
13
0.00098
奧电
30
0.00052
奥电
47
0.00146
奥电
14
0.00044
奥电
31
0.00152
奥电
48
0.00095
奥电
15
0.00CH8
奧电
32
0.00067
奥电
49
0.00151
奥电
16
0.00067
奥电
33
0.00123
奥电
50
0.00237
奥电
注：
没特别说明的数据都是90C时的试验数据c
1.7憾程
物理参数，为电气设备设计和维护人员提供基础数据。
根据GBAT7534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泄。
1.8腐蚀性硫
腐蚀性硫是评左绝缘介质的一项重要质量指标。
参照SH门'0804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。
氧指数越髙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份新氛碳液样品行检测，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泄为：
＞50%。
1.10氧化安泄性（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左性和抗氧化性。
根据氟碳液气化温度低的特点，参考GB/T8018汽汕氧化安左性检测方法，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（lOOOmin）,仍未发现该3个样品有分解的迹象。
因此，本标准将氧化安立性（诱导期）指标规定为：
＞1000mim
2、氟碳液必须符合规立的质呈:
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左为：
M45kV：
介质损耗因数指标规泄为：
W0.005。
表1（）氛碳液净化处理后试验数据（机械过滤）
样品编号
处理前
处理后
击穿电压/kV
介质损耗因数
击穿电压/kV
介质损耗因数
1
40.7
0.00445
46.1
0.00184
2
25.7
0.00376
59.8
0.00112
3
30.4
0.00392
54.8
0.00154
4
33.8
0.00384
47.8
0.00151
5
：
27.4
0.00423
48.9
0.00181
6
33.4
0.00331
54.4
0.00155
7
41.8
0.00387
45」
0.00139
8
29.8
0.00381
51.3
0.00205
9
26.5
0.00313
49.2
0.00169
10
44.6
0.00358
52.1
0.00121
注：
表格内测试数据由深圳奧电提供。
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左为：
W15mg/kg。
表11氛碳液净化处理后试验数据（氮气干燥）
样品编号
处理前水含量/（mg/kg）
处理后水含B/（mg/kg）
1
21.6
10.2
2
22.4
10
3
20.7
10.4
4
22.9
9.8
5
20.8
10.1
6
21.9
12.8
7
23.4
9.8
8
22.8
9.9
9
20.6
8
10
23.1
10.2
注：
表格内测试数据由深圳奥电提供。
3、参考GBAT7595《运行中变圧器油质量》，根据收集到的变压器中氟碳液的实测数据
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