DL T 1980-2019 变压器绝缘纸(板)平均含水量测定法 频域介电谱法.pdf

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1、DL / T ICS F 备案号： 中华人民共和国电力行业标准 DL / T 变压器绝缘纸（板）平均含水量测定法 频域介电谱法 Test Method of Average Moisture Content in Transformer Insulation Paper and Paperboard (Frequency Domain Dielectric Spectroscopy) 发布 实施 国 家能 源局 发 布 DL / T II 目 次 前 言 . III 1 范围 . 1 2 规范性引 用文件 . 1 3 方法概述 . 1 4 术语和定 义 . 1 5 仪器及材 料 . 1 6 测

2、量方法 . 3 7 精密度 . 3 9 报告 . 3 附录 A （规范 性附录）变压器、电抗器及套管的测量接线方法 . 4 附录 B （资料 性附录）不同含水量的油浸绝缘纸（板）的频域介电谱数据库 . 7 附录 C （资料 性附录）XY 模型评估变压器、电抗器和套管等设备绝缘纸（板）含水量方. 9 附录 D （资料 性附录）油浸变压器和电抗器绝缘的含水量判据 . 错误!未定义 书签。 DL / T 前 言 本标准按照GB/T 1.1-2009 标准化工作导则 第1 部分：标准的结构和编写的规则制订。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由中国电

3、力企业联合会提出。 本标准由全国电气化学标准化技术委员会（TC322 ）归口。 本标准起草单位：西安交通大学、深圳供电局有限公司、国网 陕西省电力公司电力科学研究院 、 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院、 中核武汉核电运行技术股份有限公司、 南方电网科学研究院 有限责任公司、 西安热工研究院有限公司、 国网山东省电力公司电力科学研究院、 中国电力科学研究院 有限公司、南京普锐迪电气科技有限公司。 本标准主要起草人：张冠军、穆海宝、田杰、张大宁、余鹏、韩彦华、刘孝为、李建生、陆云才、 云浩、张益舟、黄之明、傅明利、唐金伟、李烨峰、朱文兵、朱孟兆、辜超、李金忠、李平。 本标准为首次发布。 本标

4、准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心 （北京市白广路二条 一号，100761）。DL / T 1 变压器 绝缘纸 （ 板 ）平均含 水量测 定法 频 域介电 谱法 1 范围 本标准规定了用频域介电谱法测定油浸变压器、 电抗器和套管等设备绝缘纸 （板） 平均含水量的方 法概要、所用仪器及材料、测量方法等。 本标准适用于油浸变压器、 电抗器和套管等设备绝缘纸 （板） 平均含水量的测定， 包括取样获得的 绝缘纸（板）、新纸（板）样品检测和不取样现场设备整体检测。 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， 仅注日期的版本适用于本文件

5、。 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 1410 固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法 DL/T 449 油 浸纤维质绝缘材料含水量测定法 DL/T 474.3 现场绝缘试验实施导则 介质损耗因数tan 试验 DL/T 596 电 力设备预防性试验规程 IEC 60814 绝缘液- 油浸纸和纸板的水分含量测定法（卡尔费休法） Insulating liquids - Oil-impregnated paper and pressboard - Determination of water by automatic coulometric Kar

6、l Fischer titration 3 方法概述 对油浸变压器、 电抗器和套管等设备的绝缘纸 （板） 、 新纸 （板） 样品和现场设备进行频域介电谱 测量，将测量曲线与标准曲线数据库对比，得到被测样品或设备内绝缘纸（板）的平均含水量。 4 术语和定义 下列术语和定义适应于本标准。 4.1 介电响应 dielectric response 电介质在外施电压下电气性能参数随时间和频率变化的响应特性 ， 分别 称为时域介电响应和频域介 电响应。 4.2 频域介电谱 frequency domain dielectric spectroscopy 电介质的介电系数和介质损耗因数等介电参数随频率变化

7、的响应曲线。 4.3 XY模型 XY model 按油浸变压器和电抗器中油隙 、 撑 条及纸板之间尺寸关系的等比例简化模型 ，X 表 示绝缘系统中所 有纸板厚度之和与所有撑条厚度之和的比值 ，Y 表示绝缘系统中所有撑条宽度之和与所有纸板宽度之和 的比值。 5 仪器及材料 DL / T 2 5.1 频域介电谱测试仪 包含低压宽频信号源 、 高压宽频放大器和微电流检测模块等 。 在仪器运行稳定后 ， 应达到以下指 标： a) 频率测量 范围0.1mHz5kHz ； b) 介损测量 范围010 ； c) 电容量测 量范围10pF 10 0 F ； d) 电流测量 最大值及分辨率20mA/10pA ；

8、 e) 支持变压 器绝缘纸（板）含水量评估功能。 5.2 测量电极 测量电极 （在实验室测量使用） 为三电极结构， 包括高压电极、 被保护电极和保护电极， 电极如图 1 所示，典型 尺寸如表1所示 。测量电极应保持洁净、干燥，保存在干燥器中。 保护 电极 被保 护电极 高压 电极 d 1 d 2 d 3 d 3 d 1 d 2 图1 测量电极 示意图 表1 测量电 极典型尺寸 序号 d 1 （mm ） d 2 （mm ） d 3 （mm ） 1 25 38 50 2 50 60 80 3 76 88 100 5.2 试验条件 宜在环境温度不低于-5 、空气相对湿度不大于80% 的条件下 进行。

9、 5.3 试剂 石油醚：分析纯，沸程60 90 。 DL / T 3 无水乙醇：分析纯。 6 测量方法 6.1 取样检测 6.1.1 样品准 备 对于从油浸 设备中采取 的纸（板） 样品（含油 ）和新纸（ 板）样品， 可用预先干 燥过的锐利 金属工 具 （剃须刀片或剪刀） 割取 ， 样品尺寸应大于高压电极的外径 ， 然后将样品放入清洁的有自封功能的塑 料密封袋中 ， 排出空气后密封 ， 装入密 封瓶中保存 。 样品采集后应尽快测试 ， 建议存 放 时 间 不 超 过7 天。 6.1.2 测量步 骤 6.1.2.1 从干燥器中取出 测量电极， 用镊子将被 测样品放入测量电极中 ，使样品与 高压电

10、极、被保护 电 极和保护电极充分接触 ， 确保无气隙 ， 然 后 将 测量电极置于金属屏蔽盒中 。 样品应完全覆盖保护电极， 且不与屏蔽盒内壁接触。 6.1.2.2 将三电极中的被 保护电极与 测试仪测量 端相连，高 压电极与测 试仪高压端 相连，保护 电极与 屏 蔽盒及测试仪屏蔽端相连，测试连接线均采用同轴屏蔽线。 6.1.2.3 记录 环境温度，开启测试仪，稳定运行5min 后 开始测量， 得到被测样品的频域介电谱曲线，依 据仪器所配带的标准曲线数据库计算得到被测样品的含水量。 6.1.2.4 测试 完成后 ， 关闭 测试仪器电源 ， 并将测量 电极用石油醚清洗干净 ， 烘 干 后 置 于

11、 干 燥 器 中 保 存 。 6.2 不取样现场设备整体检测 6.2.1 试验准 备 试验前 ， 拆除与被测设备套管端部相连的所有引线 ， 清除设备周围的杂物 ， 并将设备充分放电 ， 必 要时对设备外绝缘表面进行清洁或干燥处理。 6.2.2 测量步 骤 6.2.2.1 对被测设备进行 接线。双绕 组、三绕组 和 自耦变压 器、 电抗器 以及套管的 接线方法依 照规范 性 附录A 。 6.2.2.2 开启 测试仪，稳定运行5min 后，测量得到被测设备的频域介电谱曲线，同时记录被测设备的 顶 层油温数据。 6.2.2.3 当频域介电谱曲 线出现负值 或 明显波动 时，应检查 排除接线是 否连接

12、可靠 、接地是否 良好、 套 管表面是否脏污受潮等干扰因素后，重新测量。 6.2.2.4 将被 测设备的频域介电谱曲线换算到标准温度（25 ），依据被测设备绝缘结构的X 、Y 参数， 拟合得到被测设备绝缘纸（板）的含水量。 6.2.2.5 测试 完成后，关闭测试仪器，将被测设备充分放电后拆除所有测试接线。 7 精密度 本标准两次测定结果之差应不大于平均值的10% 。 8 报告 对于油浸变压器、 电抗器和套管等设备的绝缘纸 （板） 样品取两次测试结果的平均值， 对于变压器 、 电抗器和套管等设备取单次测试结果。 DL / T 4 附录 A （ 规范 性附录 ） 变压器、电抗器及套管的测量接线方法

13、 A.1 单相双 绕组变压器 对于单相双绕组变压器高 、 低压绕组间绝缘的介电响应试验 ， 高压绕组及中性点短接连接至介电响 应测试仪的高压端 ， 低压绕组短接并连接至介电响应测试仪的测量端 ， 屏蔽线接变压器外壳 。 试验接线 分别如图A.1 所示。 V A 介电响应测试仪 高压端 A 测量端 C HL A N a x 变压器 图 A.1 单相 双绕组变压器试验接线图（虚线为屏蔽线） C HL 高压绕组与低压绕组间绝缘的等值电容；a 、x低压绕组端子；A 、A N 高压绕 组及中性点端子。 A.2 单相三 绕组变压器 对于单相三绕组变压器高 、 中 、 低压 绕组间绝缘的介电响应试验 ， 中

14、压绕组及中性点短接连接至介 电响应测试 仪的高压端 ，低压绕组 短接并连接 至介电响应 测试仪的测 量端1 ，高压 绕组及中性 点短接并 连接至介电响应测试仪的测量端2 ， 屏蔽线接变压器外壳。试验接线分别如图A.2 所示。 V A 介电 响应测试 仪 高 压端 测 量端2 C LM 三 绕组 变 压器 C HM A 测 量端1 A A N a x A m A m0 图 A.2 单相 三绕组变压器试验接线图（虚线为屏蔽线） C HT 高压绕组与中压绕组间绝缘的等值电容； C LT 低压绕组与中压绕组间绝缘的等值电容； a 、 x低 压绕组端子；A m 、A m0 中压绕组端子；A 、A N 高

15、压绕组及中性点端子。 DL / T 5 A.3 单相自 耦变压器 对于自耦变压器绝缘的介电响应试验 ， 高压绕组 、 低压绕组及中性点短接连接至介电响应测试仪的 测量端，变压器外壳连接至介电响应测试仪的高压端，屏蔽线悬空。试验接线分别如图A.3 所示。 V A 介电 响应测试 仪 高 压端 A 测 量端 C HL 自 耦变 压器 X a x 图 A.3 自耦 变压器试验接线图（虚线为屏蔽线） A.4 三相变 压器 对于三相双绕组变压器、三相三绕组变压器、三相自耦变压器，需将A 、B 、C 三相各相中绕组短 接在一起。 A.5 电抗器 对于油浸电抗器的介电响应测试接线如图 A.4 所示。 共地端

16、 （高压端） 连接至外壳， 绕组短接并连 接至测量端，测量线的屏蔽线悬空。 V A 介电 响应测试 仪 共 地端 A 测 量端 C L A N 电 抗 器 反 接法 图 A.4 电抗 器试验接线图（虚线为同轴屏蔽线） A 、A N 绕 组端子；C L 绕组对地绝缘的等值电容 A.6 套管 对于油浸套管的介电响应测试接线如图 A.5 所示 。 高压端连接至套管导电杆， 末屏引线连接至测量 端，测量线的屏蔽线接地。 DL / T 6 V A 介电 响应测试 仪 高 压端 A 测 量端 反 接法 套 管 套 管 末 屏 图 A.5 套管 试验接线图（虚线为同轴屏蔽线） DL / T 7 附录 B （

17、资料性 附 录） 不同含水量的油浸绝缘纸（板）的频域介电谱数据库 温度 25 下含水量 0.5%-6% 绝缘纸（ 板）的频域介电谱标准曲线如图 B.1 、B.2 及 B.3 所示。其中 图中含水量的标定由称重法和卡尔费休水分测定法所得。 图 B.1 不同 含水量绝缘纸（板）的 -f 曲线 图 B.2 不同 含水量绝缘纸（板）的 -f 曲线 DL / T 8 图 B.3 不同 含水量绝缘纸（板）的 tan -f 曲线 DL / T 9 附录 C （资料性 附 录） XY 模型评估变压器、电抗器和套管等设备内绝缘纸（板）含水量方法 对变压器、 电抗器绝缘进行简化等效， 以对其含水量进行评估。 变压

18、器、 电抗器的绝缘通常由同轴 柱筒状纸板围屏与轴向支撑间隔组成， 可将其等比例简化等效为 XY 模型， 如图 C.1 所示。 其 中，X 表 示绝缘系统中所有纸板的厚度之和与所有撑条厚度之和的比值； Y 表示绝缘系统中所有撑条的宽度之和 与所有纸板宽度之和的比值；对于套管，不考虑撑条。 高压绕组 高压绕组 铁心 铁心 低压绕组 低压绕组 纸板 纸板 撑条 撑条 油隙 油隙 油隙 纸板 Y 1-Y X 1-X 撑条 图 C.1 油浸 变压器和电抗器绝缘结构示意图与 XY 模型 设绝缘油、纸板和撑条的复介电常数分别为 oil 、 paper 和 spacer ，三者都是 频率 和温度 T 的函数，

19、 如式(C.1)所示 ： * (,) (,) (,) T Tj T = (C.1) 则对 XY 模型如式(C.2) ： * * * * 1 (,) 11 spacer paper oil paper YY T XX XX = + + (C.2) 由于绝缘油是弱极性分子，在电场下的极化损耗很小，其复介电常数的实部通常取为 2.2 ，其 虚部 由电导率主导，如式(C.3) 所示： * 0 2.2 oil oil j = (C.3) 式中： oil 油电 导率，S/m ； 0 真空 介电常数，8.85418781710 -12 F/ m 。 对被测设备绝缘纸 （板） 平均含水量采用 XY 模型评估方

20、法， 具体流程如图 C.2 所 示， 主要包括两 个步骤： （1 ）根据设备 的结构估算出纸板、撑条以及油隙之间比例得到 X 、Y 参数。将设备绝缘的频域介 电响应结果利用 Arrhenius 模型转换 到参考温度，即式(C.4) ： a 0 0 11 ln( ) ln( ) ( ) k T E ff TT = (C.4) 式中： DL / T 10 E a 油 浸纸 （板）的活化能，通常为 0.9eV1.4eV ； k 玻尔 兹曼常数，1.380650510 -23 J/K ； f 曲线 平移前对应点所在的频率值，Hz ； f 0 曲线 平移至参考温度下对应点所在的频率值，Hz ； T 曲线

21、实测温度，K ； T 0 参考 温度，K 。 （2 ）通过数 值拟合或实测得到油的电导率，将结构参数 X 、Y 以及不同含水量纸板的复介电常数 代入式(C.2) ，通过最小二乘法拟合得到与实测曲线误差最小的曲线。从而确定被测设备绝缘纸（板） 的平均含水量。 C*(f) 的测 量结 果 *( f ) 的数 据库 频域 介电 谱 实测 曲线 温度T 校正 * 0 2.2 = oil oil j * * * * 1 (,) 11 = + + spacer paper oil paper YY T XX XX 温度T 时纸 板的 *( f ) 的 特性 曲线 比较 频域 介电 谱 建模 曲线 绝缘 纸

22、( 板) 含水 量 不同 含水 量的 图 C.2 XY 模型评估被测设备绝缘纸（板）含水量的流程图 DL / T 11 附录 D （资料性 附 录） 绝缘纸（板）含水量测试报告 测试对象信息 编号 测试时间（年/ 月/ 日） 设备名称/ 样品厂家 设备电压等级 设备制造时间 设备运行年限 运行地点（省份） 冷却方式 测量仪器信息 测量仪器 软件版本 试验电压（峰峰值） 频率范围 测试结果 环境温度 相对湿度 % 样品温度 顶层油温 油电导率 S/m X-Y 参数 介质损耗因数及复介电系数结果 频率（Hz ） 介质损耗因数 复介电系数实部 复介电系数虚部 0.0001 0.000215 0.00

23、0464 0.001 0.00215 0.00464 0.01 0.0215 0.0464 0.1 0.215 0.464 1 2.15 4.64 10 20 40 70 110 215 464 1000 2150 DL / T 12 4640 5000 绝缘纸（板）中含水量 % 试验人员: DL / T 13 附录 E （资料性 附 录） 油浸变压器和电抗器绝缘的含水量判据 油浸变压器和电抗器绝缘纸（板）含水量的判断参见表 D.1 。 表D.1 绝缘 纸（板）含水量注意值 测试项目 电压等级 注意值 绝缘纸（板）含水量 500kV 1% 330kV 2% 220kV 3% 110kV 3%