GB/Z 1094.14-2011 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

ICS29．180

K41

囝亘

中华人民共和国国家标准化指导性技术文件

GB／Z

1094．14--2011／IEC／TS

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

PowertransformersmPart1andof

4：Designapplication

transformersinsulationmaterial

usinghigh-temperature

60076—14：2009，IDT)

(IEC／TS

201

1-12-30发布

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局考右

中国国家标准化管理委员会促111

·········14…………9………·……1………·……4………·……6………·……9…··………12………--…14……………15……………15……………15……………15……………15……………15……………15……………16……………16……………16……………16……………16……………16……………16……………16……………18……………181094．14—201··········-·-··14·………1·……………2··………4·…………·-18

1094．14—201

GB1094．14—201

withstandmineralPartandandandofofandteststotestoil-immersedofoilsforforforforforforclearancescellulosicexternalforforfortransform—thermalevaluationelectrotechnicaltransformerselectricalelectricalelectricaltransformers--Parttransformers--Parters--Parttransformers--Parttransformers--endurance--PartIECIECIECIECIECIECIECIECIECIECIEC1inIECinsulation-Thermalindividualindividualindividual1094．14—201

wires—Testmaterials-materials—Industrialmethods--PartHICunusedbasedunusednetunusedbasedbasedTIresinsroundresinsonononTransformersChemicalrodsandandandof000aromaticand2719esterstoofofforforforforforforforforforfirecationscalorific3．13．3electricalelectricalelectricalforforforforflashclosed3．2electricalelectrotechnicalelectricaltubessiliconesheetstransformers--PartIECIECIndustrialIECIECindividualindividualindustrialindexintervalIECIECIECIECIECIECISOISOIEClaminatedlaminatedindividual1094．14—201IImCITS

UEC’GSlZ0003．4class3．73．103．123．53．63．83．93．11insulationinsulationinsulationinsulation1094．14—201

8000000000005

60076-14：2009

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表1列出了常见材料名称及其典型性能参数值。表中也有纤维素基产品的参数以便比较。注意，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地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系统组成部分自身的参数值有明

显的差别，且与其在指定液体中浸渍处理后的相关参数值有明显的差别。

也不宜假定系统的耐热等级必然是由该系统中各组成部分各自温度等级中最低者来确立的。相反

地，系统的耐热能力往往要受益于最高温元件。但是在绝缘设计中，宜根据各组成部分的各自温度等级

对不同的绝缘材料进行正确的配置。

根据对不同液体研究时的试验数据的分析，表明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纸中移出。

表1固体绝缘材料典型性能

耐热等级25℃下介质损耗因数／％

吸潮性密度

材料(IEC60085)引用标准的相对形态

％g／cm3

℃介电常数在25℃在100℃

105IEC

纤维素基60564—33．3～4．10．41．07．00．97～1．2纸

纤维素基

1203．3～4．10．41．07．00．97～1．2纸

热改性纸

纤维素基105IEC60641—32．9～4．60．41．O7．00．8～1．35板

酚醛纸板1305．82．62．31．36板

聚苯撑

1553．00．060．120．061．35膜

琉(PPS)

聚酯玻璃‘130～200ⅢC60893—34．81．3～7．0不适用0．2～1．11．8～2．0片

聚醑玻璃’130～220IEC61212—3不适用不适用不适用0．16～0．281．8～2．0成型件

聚酰亚胺220IEC60674—33．4O．20．21．0～1．81．33～1．42膜

芳族聚酰胺220IEC60819-31．6～3．20．50．55．00．72～1．0纸

芳族聚酰胺220IEC61629—12．6～3．50．50．55．00．70～1．15板

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数据均为60Hz／60Hz下的值。

注3：嗳潮性效据为空气相对湿度为so“的值。

‘由于翻造过程中可能吸气，故典型的应用只在低压产品上。

4．4导线绝缘涂层

表2列出了多种适用于铜和铝制的圆形和扁形绕组导线的绝缘漆。有关补充资料可参见

IEC

60317系列标准中的特定部分。注意本表中所列出的绝缘漆材料，不意味着它与任何一种可用绝缘

液体相容。IEC60851—4规定了它们与不同绝缘液体是否相容的(试验)程序。

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表2导线绝缘常用的各种涂层材料

耐热等级

IEC

化学名称60317的适用部分通用简称通用名称

℃

1051、14、17

聚乙烯醇缩醛PVF或PVA聚乙烯醇缩醛

12012、18

1302、4

聚氨酯15520、35UEW聚氨醇

18051

13019

覆有聚酰胺的聚氨酯UEWN尼龙涂层聚氨醑

15521

13034、41、46

聚酯PEW聚醣

1553、16、54

PWWN

覆聚酰胺涂层的聚酯18022、24尼龙涂层聚酯

HPEWN

8、15、23、28

聚酰亚胺醣180EIW聚酰亚胺醣

36、37

200HPEAIW

聚酯·聚酰胺酰亚胺13、Z5、29、38聚酯·聚酰胺酰亚胺

覆有聚酰胺酰亚胺涂层的酰胺酰亚胺涂层

20013、25、29、38EAIW

聚酰亚胺酯聚酰亚胺醇

覆有聚酰胺涂层的聚酰亚胺酯18022、24聚酰胺涂层聚酰亚胺醇

芳香族聚酰胺酰亚胺20026AIW芳香族聚酰胺酰亚胺

芳香族聚酰亚胺2007，30PIW芳香族聚酰亚胺

以下为标准未规定的绕组线绝缘

环氧树脂155不适用Epoxy环氧树脂

PPSU

聚苯醚砜155不适用聚苯酚砜

PAES

聚芳基砜180不适用PAS聚芳基砜

聚苯醚一醚酮220不适用PEEK聚苯醚一醚酮

洼：在空气中的耐热等级按IEC60317。

4．5绝缘液体

表3列出了适用于液浸式变压器的绝缘液体典型性能参数。表中也列出了变压器最常用的符合

IEC

60296要求的矿物油，目的是为其他液体与其进行性能对比提供参考基准，该液体也作为高温性能

对比的基准。

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IEC

61100提供了按燃点和发热(卡路里)值对绝缘液体进行分类的规则，按ISO2592的规定，如

果测得的燃点高于300℃，则该液体便定为K级。然而，不论是闪点还是燃点，都不能决定液体的耐高

温能力，沉积物的出现、受潮及氧化程度均会对液体的耐热能力有影响。如果某种成品液体适用于工作

温度比常规矿物油高时，则宜向该液体生产商进行咨询，这是由于液体的高温性能与其内部是否有添加

剂有关，而在同样的一般产品目录中，不是所有的产品都存在添加剂。

表3列出了最高工作温度，其出发点仅是提供进一步研究用的数值。因为至今尚无一个确立绝缘

液体耐热等级的可接受的通用方法。所列出的这些数值是估计值或者为工业部门的一般接受值，但不

宣作为本指导性技术文件的推荐值。

表3绝缘液体的典型性能

25℃

25℃粘度

耐热下的介25℃下的25℃下

通用引用闪点‘燃点‘含水量密度下的相(mm2／s)

等级‘质损耗热传导率的比热

名称标准℃mg／kg对介电

g／cm3

℃因数‘W／mKJ／kg℃

常数。40℃时100℃时

％

矿物油IEC6029610514516025O．882．20．059．22．30．122100

合成碳

IEC60867～130230250150．832．10．014．10．142100

氢液体

合成

o

IEC61099～130275310500．973．20．02345．80．162100

酯液体

二甲基

IEC60836～155‘310360500．962．70．014014．30．151500

硅液体

下列液体虽已用于某些变压器中，但尚无标准对其进行规范

合成

PAO碳不适用～130264304150．832．10．018．60．132300

氢液体

自然醑不适用～130b330360500．913．20．203390．172000

高分子

碳氢不适用～155280312100．872．20．0111_80．142100

液体

注：本表中所列各值仅作为不同液体对比用的一般指导。至于某些特定的物理参数的可接受值，见各种液体的

标准。没有标准的，建议与生产商确认。

‘耐热等级等于推荐的最高运行温度，在此温度下可得到液体的可接受的寿命。

。由于这些液体的抗氧性能，因此，估计的温度限值只适用于可基本消除空气浸入的密封型变压器或有充氨保

护系统的变压器。

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。克利夫兰开口杯试验时按ISO2592。在IEC／TC10(电工设备用液体技术委员会)中，闪点测定是按ISO

规定的宾斯基-马丁闭口杯法，其测得的数据一般低于本表列出值。

4相对介电常数和介质损耗因数的数值均为50Hz／60Hz下的值。

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5绝缘系统

5．1概述

用于电工设备的绝缘系统，包括了用一种或几种固体绝缘材料对导电部分进行电气绝缘，同时用一

种液体对导电部分进行绝缘并进行热交换和冷却。这些绝缘材料必须耐受住电工设备在其预计寿命期

间中出现的电气、机械、化学和热应力。有关对由固体和液体材料组成的绝缘系统的评估方法，可见

IEC／TS62332-1。

绝缘材料承受的热应力主要与温度有关。然而，即使在常规变压器中温度分布也是不均匀的。例

如，在变压器处于满负载时，液体的温度能在从底部处的70℃到顶部处的100℃之间变化。相应地，导

线连同其绝缘材料达到的热点温度，一般比其周围液体温度要高10℃～20℃。其余绝缘材料，按其所

在位置的高度，大致接近于其所接触处液体的温度。

由于绝缘系统的老化和寿命时间与温度有很大的关系，因此对各种绝缘材料采用不同的组合，有可

能得到最佳的变压器热性能和经济的设计。由于使用耐热等级不同的绝缘材料，故绝缘系统也不是常

规绝缘系统。为了让这些高温绝缘材料在使用中得到最佳值，使绝缘材料的能力与其实际使用温度相

配合是有意义的。

依据不同固体绝缘材料与某一种液体的组合，可以标志出多种不同的绝缘系统。但为了交流，一般

将绝缘系统分为四种不同的类型。然而，选择和定义这四种系统并不意味着限制其他可能的组合。随

着高温绝缘系统的发展，可能增加附加的通用组合。这些分类也不包括虽然使用了高温绝缘材料，但却

仍在常规温度下工作的组合情况。IEC60076—2和IEC

60076-7充分地包括了这一类型的变压器。

5．2绝缘系统类型

5．2．1均匀高温绝缘系统

均匀高温绝缘系统是指所有主要固体绝缘材料采用高温绝缘材料，同时液体采用高温绝缘液体。

然而，在选定的温度较低的区域可以采用温度较低的绝缘。例如，在热的液体流之外的机械支撑。

固体：用于绕组的高温部位及相关的部位。

液体：高温。

温度限值：液体顶层温度及绕组平均温度和热点温度均比常规温度高。

5．2．2混合绝缘系统

混合绝缘系统是指变压器的整个绕组，但不必是每一个绕组，采用了矿物油和高温固体材料。例

如，当某个特定绕组设计成是在常规温度下运行，可能用常规绝缘材料。

典型的是导线绝缘和幅向及轴向垫块用高温绝缘材料。常规的纤维素基绝缘用于所有其他区域，

如纸筒和角环等在常规温度下工作的，用常规绝缘。

固体：所有与发热导线接触的绝缘均用高温材料。

液体：矿物油或任何具有等同或更高绝缘耐热等级的绝缘液体。

温度限值：液体顶层温度用常规温度，某些绕组平均温度和绕组热点温度高于常规温度。

注：假定引线按常规温度设计，那么它们可以用常规绝缘。

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GB／ZT4--2011／IEC／TS

誊黼

图2混合绝缘系统中的固体绝缘示意图

523半混台绝缘系统

半混合绝缘系统是指采用常规液体以及只在运行温度高于常规温度的绕组中的导线绝缘采用高温

固体绝缘材料，而所有其余绝缘材料均是常规绝缘材料。在层式绕组中，导线绝缘还包括层问绝缘。

固体：仅在某些绕组或所有绕组中的导线绝缘采用高温材料。

液体：矿物油或任何具有等同或更高绝缘耐热等级的绝缘液体。

温度限值：液体顶层温度用常规温度，某些绕组平均温度和绕组热点温度高于常规温度。

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GB／ZI／IEC／TS

图3半混合绝缭系统中的固体绝缘示意圉

524局部混合绝缘系统

局部混合绝缘系统是指在绕组的某些元件或部分，例如，绕组导线所在区域中的温度高于常规温度

的情况下，采用高温绝缘材料。

有可能会有额外损耗和发热区，例如：

——由于幅向漏磁分量绕组端部；

——变流变压器绕组中谐渡电流大的区域。

由于在绕组上部的温度较高．例如上部1／4处，这部分也可能采用高温绝缘。然而，主要的固体绝

缘材料以及变压器中的绝缘液体是常规的。

固体幕些绕组的特定区域为防止老化过快而采用高温绝缘。

藏体矿物油或任何具有等同或更高绝缘耐热等级的绝缘液体。

温度限值：液体厦层温度和绕组平均温度用常规温度．某些绕组或所有绕组的熟点温度高于常规

温度。

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1／IEC／TS

说明：

⑦——绕组顶部高温幅向垫块I

③——绕组内部高温幅向垫块；

④——热点区域高温导线绝缘。