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GBT 1094.14-2022 电力变压器 第14部分：采用高温绝缘材料的液浸式电力变压器.pdf简介：

GBT 1094.14-2022 是中国国家标准《电力变压器》的第14部分，专门针对采用高温绝缘材料的液浸式电力变压器进行规定。液浸式电力变压器是一种特殊的电力变压器，其特点是变压器的主要部件（如绕组、铁芯等）被液压油或其他绝缘液体完全包浸，以提高其绝缘性能和散热能力。

该标准主要涵盖了以下几个方面：

1. 绝缘材料选择：高温绝缘材料是指在高温环境下仍能保持良好绝缘性能的材料，如聚四氟乙烯、硅橡胶等。标准规定了这些材料的性能要求和使用条件。

2. 设计要求：对液浸式变压器的结构设计、冷却系统、密封性能、绝缘水平、过载能力等方面提出了详细的设计规范。

3. 制造过程：明确了从设计到制造的各个环节，如材料处理、部件装配、液压测试等的质量控制要求。

4. 试验与检验：规定了变压器在出厂前必须进行的性能试验，如冲击耐压试验、温升试验、油耐压试验等。

5. 运行维护：给出了液浸式变压器的运行维护建议，包括油的更换周期、温度监控、故障处理等。

总的来说，GBT 1094.14-2022 是为了确保采用高温绝缘材料的液浸式电力变压器在高温环境下能安全、稳定、高效地运行，从而提高电力系统的可靠性。

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注1：所有数据均在空气中测量。 注2：相对介电常数和介质损耗因数均为50Hz或60Hz下的值。 注3：水分数据（吸潮性）是空气相对湿度为50%的测试值， ：由于在制造过程中可能会存在气体残留，因此通常只在低电压等级液浸式应用中使用。 尽管在空气中测试时纤维素纸板被归类为105耐热等级的绝缘材料，但其在包括酯类绝缘液在内的 缘液中被当作热改性材料使用。在过去的50年间，非热改性纤维素绝缘纸板在热改性”变压器中取 的运行经验。

宜评估每种材料与绝缘系统中其他材 稳热性昆。还具在感的 系统中不同材料的相互影响可能会导致系统性能无法接受

快捷化改造工程项目全过程造价咨询招标文件A.2绝缘材料老化和寿命

GB/T 1094.142022

绝缘材料老化是材料分子裂解过程的结果，它将改变材料的某些性能。老化是一个吸热过程，以供 给原子充足的能量使分子分解。这种能量主要由变压器损耗提供。供给的能量越多，分子的裂解率越 大。能量的表现形式是热量，它可使温度升高，因此温度是绝缘材料老化率和寿命的相关指标之一。除 温度外，酸、氧或水分等其他因素也会影响绝缘材料的寿命。假设这些其他因素均为常数，绝缘材料的 寿命通常符合式（A.1）

L—寿命，单位为小时(h)； 以小时为单位的常数； e—自然对数的底（2.718）； b以K为单位的常数； T以K为单位的温度。 式(A.1)是通过阿伦尼乌斯公式

L一一寿命，单位为小时(h）； α一以小时为单位的常数； e一自然对数的底（2.718）； b一以K为单位的常数； T以K为单位的温度， 式（A.1)是通过阿伦尼乌斯公式导出的。当等号两侧同时取自然对数时，结果见式（A.2)

In(L)= In(a) +

式（A.2)为一条直线（半对数坐标系，L对1/T），是根据GB/T11026.1中描述的耐热试验得到的。 在进行耐热试验前，要先确定终点寿命的准则。它可以是表征绝缘材料性能的关键指标绝对值或 相对原始值的百分数，在绝缘材料重要性能指标中首选表征劣化速度最快的一项。对于采用纤维素绝 缘的矿物绝缘油变压器来说，包绕导线的绝缘纸抗拉强度通常是确定变压器整体老化程度的参数之一。 聚合度(DP)也是变压器老化指标之一，对于纤维素基绝缘来说，聚合度达到200通常认为是寿命终点。 在耐热试验中，绝缘材料样品被加热到几个不同的温度，并记录寿命终点的时间。持续时间与绝对 温度倒数值在图A.1的坐标系中进行标注，其中时间轴为对数刻度。 图A.1中的点是耐热试验的结果，图中的直线是回归线。可见，实测点与回归线很接近，这证实了 被测材料的寿命与温度间的关系遵循阿伦尼乌斯公式。

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图A.1耐热试验图例

在图A.1中，在回归线延长线和纵坐标20000h的交叉点处画一条垂直线，该垂直线与横坐标轴 相交的点对应的温度为143℃，这表明该绝缘材料的温度指数TI为143℃。 在回归线延长线和纵坐标10000h的交叉点处画另一条垂直线，此垂直线与横坐标轴相交的点对 应的温度为148℃。半差HIC就是148与143之差，等于5℃。 通常认为，温度指数TI对应的寿命20000h(稍大于2年)作为设备的可接受寿命太短了，要得到 可接受的寿命，选定的耐热等级应低于T1。低多少取决于用户对材料寿命的要求。寿命和温度的关系 可以从图中的回归线得到，也可以通过回归公式计算。 例如：如果要求寿命为20年（175200h），则根据回归线外推的温度为128℃。如果寿命要求为30 年（262800h)，则根据回归线外推的温度为126℃。另一种选择是，耐热试验的外推结果可以选择大 于20000h。在一些地区，65000h和180000h使用寿命已被应用于液浸式绝缘系统中。 绝缘材料的耐热等级等于最高运行温度，是由变压器制造方根据将要使用该材料的变压器寿命要 求而确定的。变压器的负载类型和变压器运行现场的实际环境温度也宜加以考虑。在许多情况下，变 压器可能长时间在低于额定负载下运行，这将降低老化率并延长变压器寿命。 在某些已进行的试验中，当抗拉强度降为初始抗拉强度的50%时，被认为是寿命终点。但是，不能 单纯地从字面理解这个限值或其他寿命终点所对应限值。当达到规定的寿命后，变压器还可以正常运 行多年。绝缘材料的降解是缓慢进行的，没有明显的拐点。规定的寿命终点，更多是起到警示作用，即： 提示变压器承受应力的能力（如承受大短路电流的能力）与新变压器相比已经很低了。此外，变压器从 一个场地运输至另一个场地可能会产生更大的风险。 注本条提出 了绝缘材料老化的经典理论。有关典型变压器材料老化机理的详细分析，可参阅参考文献中所列的

固体绝缘是以纸、膜、片（薄板纸）和纸板等形式使用的，并做成各种各样的外形应用于绝缘结构中。 表A.1中列出了常见材料名称及其典型性能参数值。需要注意的是，这些材料的典型性能是将系统组 成部分制作成独立的试验样品、单个在空气中试验取得的。当一个绝缘系统浸入所选用的绝缘液体中 时，其绝缘性能和热特性的参数值可能与单个部件的参数值有明显差别，且与其在指定液体中浸溃处理 后的相关测试值有所不同。因此，表A,1中列出的空气中的耐热等级并不能直接应用于液浸式设备。 固体绝缘材料的耐热等级，宜根据其浸没在适用绝缘液体中的运行经验和功能试验来确定。例如 在表A.1中，尽管纤维素绝缘纸板在空气测试时被定义为105耐热等级材料，但是在实际应用中，它可 以作为热改性材料在包含酯类绝缘液体在内的大多数绝缘液体中应用。其主要原因是，过去50年里 非热改性纤维素绝缘纸板已在“高温”变压器中获得了良好的运行经验。 默认系统耐热等级必然由该系统中各部件的温度等级最低者来确定也是不合适的。相反地，系统 的耐热能力往往要受益于耐热性能最好的部件。但是在绝缘设计中，单个部件的耐热等级为绝缘系统 材料选择及放置位置提供了指导。 根据对不同绝缘液体研究时的试验数据的分析，在运行温度下具有明显高的饱和含水量的液体，可 允许固体绝缘有更高的运行温度限值，因为它们能够将水从固体绝缘中迁移出

表A,2中给出了两种适用于高温绝缘液体中圆形和扁形铜、铝绕组的典型涂层材料性能参数。有 关补充资料可参见IEC60317系列标准中的特定部分。注意表A.2中所列出的绝缘漆材料，不意味着 它与任何一种适用的绝缘液体相容，而仅作为参考信息。实际上，大部分的绝缘漆并不适合在温度较高 的绝缘液体中使用。GB/T4074.4中规定了不同绝缘液体相容性的试验程序。但是这些试验程序宜被 修订以适用于高温条件的应用。

表A.2导线绝缘的典型包敷材料

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表A.3未用过的绝缘液体典型性能参数（续）

象液体虽已用于某些变压器中，但尚无标准对其进行规范

本表所列数据仅供不同绝缘液体对比用的一般指导。对于具体特定的物理参数的可接受值，见各种绝缘液 体的标准。对于没有标准的绝缘液体，建议与绝缘液体制造方确认， 热等级等于推荐的最高运行温度，此温度下可得到绝缘液体的可接受寿命。 由于这些绝缘液体的抗氧化性，估计的温度限值仅适用于可基本消除空气浸入的密封式变压器或有充氨保护

根据GB/T3536，绝缘液体燃点大于300℃则归类为K级。但是闪点和燃点都无法决定绝缘液体 的耐高温能力。沉淀物的出现、受潮和氧化程度都能够影响绝缘液体的热性能。宜与绝缘液体制造方 沟通，以确定某一特定产品是否适合在高于常规矿物绝缘油的温度下使用，这是由于绝缘液体的高温性 能与添加剂有关，而这类添加剂可能并不存在于同一类产品的所有产品之中。 由于目前尚缺乏某种普遍接受的方法来建立绝缘液体的热指数，表A.3中列出的最高运行温度仅 能作为进一步研究的起点。这些温度值是业内估算的或普遍接受的，但不宜作为本文件的推荐值

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附录B （资料性） 温度的快速上升与气泡生成

尽管以往的大量研究涉及的是采用纤维素绝缘的矿物绝缘油变压器的过载条件，但对于设计成在 高温下运行的变压器来说，其气泡产生的原理也大致相同。研究表明，固体绝缘的含水量是最主要的一 个决定性因素，而非温度。本附录是以Oommen(详见参考文献)的相关研究为基础编制的，并被选作 唯一的经验公式以描述这个现象。 专家们一致认为，固体绝缘表面空穴含有初始气体或蒸汽，气泡是由表面空穴扩张而形成的，空穴 含有初始的气体或蒸汽组分。当将此理论应用于纸包导线时，就可假定细小的空穴存在于纸的表面处， 且其内部最初含有少量的水蒸气与溶解气体。在温度快速上升条件下，导线和纸过热且空穴膨胀，水蒸 气开始注人空穴内。随着空穴的增大，气泡中的水蒸气含量越来越多。在有限的时间内，气体含量基本 不会出现变化。因此，气泡的形成取决于水蒸气的释放，而不是矿物绝缘油中的气体含量。

气泡形成的基本公式见式（B.1）

式中： Pint—内压力; Pext 外压力； b 表面张力； R 气泡半径。

Q／GDW 11489-2015标准下载......( B.1

.... .......(B.1)

采用两个线圈模型进行试验研究。其中一个线圈模型用光纤温度传感器代替热电偶传感器来测量 热点温度，另一个线圈模型加电压，除肉眼观察外还需进行气泡局部放电（PD)的检测。线圈中的绝缘 纸含水量和矿物绝缘油中气体含量变化较大。含水量范围从0.5%～8.0%（干燥/无油的基础上），气 体含量从不含气体到氮气完全饱和。快速升温可以模拟变压器绕组在过载条件下的状态。除了对完全 脱气和气体完全饱和的绝缘系统进行试验外，也用不完全脱气的矿物绝缘油系统进行了若干试验。共 计进行了22组线圈模型试验。 测试结果如图B.1所示。上部曲线对应脱气的矿物绝缘油，下部曲线对应含气量饱和的矿物绝缘 油。在含水量较低时，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。当绝缘纸 含水量为2%时（此值大致与一台老化的纤维素绝缘变压器相对应），气泡生成温度略高于140℃。而 当含水量为0.5%时，气泡生成温度估计高于200℃

B.4气泡生成的数学公式

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DB44／T 1231-2013 液化石油气储罐检修安全规程.pdf1气泡生成的温度曲线