IEC 61181:2007

Mineral oil-filled electrical equipment - Application of dissolved gas analysis (DGA) to factory tests on electrical equipment

Specifies oil-sampling procedures, analysis requirements and procedures, and recommends sensitivity, repeatability and accuracy criteria for the application of dissolved gas analysis (DGA) to factory testing of new power transformers, reactors and instrument transformers filled with mineral insulating oil when DGA testing has been specified. The most effective and useful application of DGA techniques to factory testing is during the performance of long-term tests, typically temperature-rise (heat run) and overloading tests on power transformers and reactors, also impulse tests on instrument transformers. DGA may also be valuable for over-excitation tests run over an extended period of time. Experience with DGA results, before and after short-time dielectric tests, indicates that DGA is normally less sensitive than electrical and acoustic methods for detecting partial discharges. However, DGA will indicate when these partial discharges become harmful to the insulation and may be detected by inspection [2]. This edition includes the following significant technical changes with respect to the previous edition: a) the specific procedures used during factory tests (sampling location, sampling frequency, gas extraction and chromatographic analysis in the laboratory) are described in more detail; b) information is provided in Annex A concerning the residual gas contents recommended before thermal tests on power transformers, typical gas values observed during the tests and cases where gas formation during the tests was followed by problems in the transformers; c) typical values observed during chopped lightning-impulse tests on instrument transformers are indicated in Annex B.

Matériels électriques imprégnés d'huile minérale - Application de l'analyse des gaz dissous (AGD) lors d'essais en usine de matériels électriques

Spécifie les modes opératoires d'échantillonnage des huiles, les exigences analytiques et les procédures, et recommande les critères de sensibilité, de répétabilité et de précision pour l'application de l'analyse des gaz dissous (AGD) aux essais en usine des transformateurs de puissance neufs, des bobines d'inductance et des transformateurs de mesure, dans le cas où le cahier des charges prévoit des essais d'analyse des gaz dissous (AGD). L'application des techniques d'AGD la plus utile et la plus efficace, au cours des essais en usine, est celle pratiquée pendant les essais de fonctionnement de longue durée, particulièrement les essais de surcharge et d'échauffement des transformateurs de puissance et des bobines d'inductance, ainsi que les essais au choc de foudre sur les transformateurs de mesure. L'analyse des gaz dissous peut être aussi valable pour les essais de surexcitation effectués pendant une période de temps prolongée. L'expérience acquise avec les résultats de l'AGD, avant et après les essais diélectriques de courte durée, montre que, l'analyse des gaz dissous, est moins sensible que les méthodes électriques et acoustiques pour la détection des décharges partielles. Cependant, l'AGD indiquera quand ces décharges deviennent dangereuses pour l'isolation et peuvent être détectées par inspection [2]. Cette édition inclut les modifications techniques majeures suivantes par rapport à l'édition précédente: a) les procédures spécifiques utilisées pendant les essais en usine (points et fréquence d'échantillonnage, extraction des gaz et analyse chromatographique en laboratoire) sont décrites avec plus de détails; b) l'Annexe A fournit des informations sur les teneurs en gaz résiduelles qui sont recommandées avant les essais thermiques sur les transformateurs de puissance, sur les valeurs typiques de gaz observées pendant les essais, et sur les cas où la formation de gaz pendant les essais a été suivie de problèmes dans les transformateurs; c) l'Annexe B indique les valeurs typiques observées pendant les essais en choc de foudre coupé sur les transformateurs de mesure.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 22-Feb-2007
• ICS: 01 - GENERALITIES. TERMINOLOGY. STANDARDIZATION. DOCUMENTATION
• ICS: 29.040.10 - Insulating oils
• ICS: 29.180 - Transformers. Reactors
• Technical Committee: TC 10 - Fluids for electrotechnical applications
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 15-Jun-2007
• Completion Date: 23-Feb-2007

Relations

• Amended By: IEC 61181:2007/AMD1:2012 - Amendment 1 - Mineral oil-filled electrical equipment - Application of dissolved gas analysis (DGA) to factory tests on electrical equipment
• Effective Date: 05-Sep-2023

Standards Content (Sample)

NORME CEI
INTERNATIONALE
IEC
INTERNATIONAL
Deuxième édition
STANDARD
Second edition
2007-02
Matériels électriques imprégnés d’huile minérale –
Application de l’analyse des gaz dissous (AGD)
lors d’essais en usine de matériels électriques

Mineral oil-filled electrical equipment –
Application of dissolved gas analysis (DGA)
to factory tests on electrical equipment

Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 61181:2007
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respectivement la publication de base, la publication de the base publication incorporating amendment 1 and
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base incorporant les amendements 1 et 2. and 2.
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NORME CEI
INTERNATIONALE
IEC
INTERNATIONAL
Deuxième édition
STANDARD
Second edition
2007-02
Matériels électriques imprégnés d’huile minérale –
Application de l’analyse des gaz dissous (AGD)
lors d’essais en usine de matériels électriques

Mineral oil-filled electrical equipment –
Application of dissolved gas analysis (DGA)
to factory tests on electrical equipment
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Commission Electrotechnique Internationale
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– 2 – 61181 © CEI:2007
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS.4
INTRODUCTION.8

1 Domaine d'application .10
2 Références normatives.10
3 Précautions générales, protection de la santé, de la sécurité et de l'environnement .10
4 Échantillonnage de l'huile.12
4.1 Généralités.12
4.2 Récipients d’échantillon.12
4.3 Point d'échantillonnage .12
4.4 Fréquence d'échantillonnage.12
4.5 Identification des échantillons .14
4.6 Stockage des échantillons.14
4.7 Élimination de l’huile usagée .16
5 Facteurs influençant la vitesse de formation de gaz pendant les essais
d’échauffement.16
6 Extraction et analyse des gaz dissous .16
7 Rapport .20

Annexe A (informative) Vitesses de formation de gaz pendant les essais
d’échauffement sur les transformateurs de puissance .22
Annexe B (informative) Vitesses de formation de gaz pendant les essais de choc de
foudre coupé sur les transformateurs de mesure [6] .26

Bibliographie.28

Tableau 1 – Seuils de détection exigés pour les essais en usine .16
Tableau A.1 – Gammes de vitesses de formation de gaz typiques à 90 % dans des
transformateurs de puissance modernes imprégnés d’huile minérale pendant les
essais d’échauffement, en μl/l/h.22
Tableau A.2 – Relevé des cas suivis de problèmes dans des transformateurs de
puissance à colonnes remplis d’huile, pour différentes vitesses de formation de gaz
observés pendant les essais d’échauffement, en μl/l/h.24
Tableau B.1 – Augmentation de concentration de gaz typiques à 90 % dans des
transformateurs de mesure entre le début et la fin des essais de choc de foudre coupé.26

61181 © IEC:2007 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD.5
INTRODUCTION.9

1 Scope.11
2 Normative references .11
3 General caution, health, safety and environmental protection .11
4 Oil sampling .13
4.1 General .13
4.2 Sample containers.13
4.3 Sampling location.13
4.4 Sampling frequency.13
4.5 Sample labelling.15
4.6 Sample storage .15
4.7 Disposal of waste oil .17
5 Factors affecting gassing rate during thermal tests.17
6 Dissolved gas extraction and analysis .17
7 Report .21

Annex A (informative) Gas formation rates during thermal tests on power transformers .23
Annex B (informative) Gas formation rates during chopped-lightning impulse tests on
instrument transformers [6].27

Bibliography.29

Table 1 – Required detection limits for factory tests.17
Table A.1 – Ranges of 90 % typical rates of gas formation in modern, mineral oil- filled
power transformers during thermal tests, in μl/l/h.23
Table A.2 – Survey of cases followed by problems in core-type, mineral oil- filled
power transformers, for various rates of gas formation observed during the thermal
tests, (values in μl/l/h).25
Table B.1 – 90 % typical gas concentration increases observed between the beginning
and the end of chopped lightning-impulse tests on instrument transformers .27

– 4 – 61181 © CEI:2007
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
MATÉRIELS ÉLECTRIQUES IMPRÉGNÉS D’HUILE MINÉRALE –
APPLICATION DE L'ANALYSE DES GAZ DISSOUS (AGD)
LORS D'ESSAIS EN USINE DE MATÉRIELS ÉLECTRIQUES

AVANT-PROPOS
1) La Commission Electrotechnique Internationale (CEI) est une organisation mondiale de normalisation
composée de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a
pour objet de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les
domaines de l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI – entre autres activités – publie des Normes
internationales, des Spécifications techniques, des Rapports techniques, des Spécifications accessibles au
public (PAS) et des Guides (ci-après dénommés "Publication(s) de la CEI"). Leur élaboration est confiée à des
comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le sujet traité peut participer. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent
également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO),
selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux de la CEI
intéressés sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les Publications de la CEI se présentent sous la forme de recommandations internationales et sont agréées
comme telles par les Comités nationaux de la CEI. Tous les efforts raisonnables sont entrepris afin que la CEI
s'assure de l'exactitude du contenu technique de ses publications; la CEI ne peut pas être tenue responsable
de l'éventuelle mauvaise utilisation ou interprétation qui en est faite par un quelconque utilisateur final.
4) Dans le but d'encourager l'uniformité internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent, dans toute la
m
...

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Edition 2.1 2012-03
CONSOLIDATED VERSION
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
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Mineral oil-filled electrical equipment – Application of dissolved gas analysis
(DGA) to factory tests on electrical equipment
Matériels électriques imprégnés d’huile minérale – Application de l’analyse des
gaz dissous (AGD) lors d’essais en usine de matériels électriques
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committee,…). definitions in English and French, with equivalent terms in
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Matériels électriques imprégnés d’huile minérale – Application de l’analyse des

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INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
INTERNATIONALE
ICS 29.040 ISBN 978-2-8322-0051-3

– 2 – 61181  IEC:2007+A1:2012
CONTENTS
FOREWORD . 3
INTRODUCTION . 5

1 Scope . 6
2 Normative references . 6
3 General caution, health, safety and environmental protection . 6
4 Oil sampling . 7
4.1 General . 7
4.2 Sample containers . 7
4.3 Sampling location . 7
4.4 Sampling frequency . 7
4.5 Sample labelling . 8
4.6 Sample storage . 8
4.7 Disposal of waste oil . 8
5 Factors affecting gassing rate during thermal tests . 8
6 Dissolved gas extraction and analysis . 9
7 Report . 10

Annex A (informative) Gas formation rates during thermal tests on power transformers . 11
Annex B (informative) Gas formation rates during chopped-lightning impulse tests on
instrument transformers [6] . 13

Bibliography . 14

Table 1 – Required detection limits for factory tests . 9
Table A.1 – Ranges of 90 % typical rates of gas formation in modern, mineral oil- filled
power transformers during thermal tests, in µl/l/h . 11
Table A.2 – Survey of cases followed by problems in core-type, mineral oil- filled
power transformers, for various rates of gas formation observed during the thermal
tests, (values in µl/l/h). 12
Table B.1 – 90 % typical gas concentration increases observed between the beginning
and the end of chopped lightning-impulse tests on instrument transformers . 13

61181  IEC:2007+A1:2012 – 3 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
MINERAL OIL-FILLED ELECTRICAL EQUIPMENT –
APPLICATION OF DISSOLVED GAS ANALYSIS (DGA)
TO FACTORY TESTS ON ELECTRICAL EQUIPMENT
FOREWORD
1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications,
Technical Reports, Publicly Available Specifications (PAS) and Guides (hereafter referred to as “IEC
Publication(s)”). Their preparation is entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested
in the subject dealt with may participate in this preparatory work. International, governmental and non-
governmental organizations liaising with the IEC also participate in this preparation. IEC collaborates closely
with the International Organization for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by
agreement between the two organizations.
2) The formal decisions or agreements of IEC on technical matters express, as nearly as possible, an international
consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation from all
interested IEC National Committees.
3) IEC Publications have the form of recommendations for international use and are accepted by IEC National
Committees in that sense. While all reasonable efforts are made to ensure that the technical content of IEC
Publications is accurate, IEC cannot be held responsible for the way in which they are used or for any
misinterpretation by any end user.
4) In order to promote international uniformity, IEC National Committees undertake to apply IEC Publications
transparently to the maximum extent possible in their national and regional publications. Any divergence
between any IEC Publication and the corresponding national or regional publication shall be clearly indicated in
the latter.
5) IEC itself does not provide any attestation of conformity. Independent certification bodies provide conformity
assessment services and, in some areas, access to IEC marks of conformity. IEC is not responsible for any
services carried out by independent certification bodies.
6) All users should ensure that they have the latest edition of this publication.
7) No liability shall attach to IEC or its directors, employees, servants or agents including individual experts and
members of its technical committees and IEC National Committees for any personal injury, property damage or
other damage of any nature whatsoever, whether direct or indirect, or for costs (including legal fees) and
expenses arising out of the publication, use of, or reliance upon, this IEC Publication or any other IEC
Publications.
8) Attention is drawn to the Normative references cited in this publication. Use of the referenced publications is
indispensable for the correct application of this publication.
9) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this IEC Publication may be the subject of
patent rights. IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
This consolidated version of the official IEC Standard and its amendment has been prepared
for user convenience.
IEC 61181 edition 2.1 contains the second edition (2007) [documents 10/675/FDIS and 10/688/
RVD] and its amendment 1 (2012) [documents 10/881/FDIS and 10/886/RVD].
A vertical line in the margin shows where the base publication has been modified by
amendment 1. Additions and deletions are displayed in red, with deletions being struck
through.
– 4 – 61181  IEC:2007+A1:2012
International Standard IEC 61181 has been prepared by IEC technical committee 10: Fluids
for electrotechnical applications.
This edition includes the following significant technical changes with respect to the previous
edition:
a) the specific procedures used during factory tests (sampling location, sampling frequency,
gas extraction and chromatographic analysis in the laboratory) are described in more
detail;
b) information is provided in Annex A concerning the residual gas contents recommended
before thermal tests on power transformers, typical gas values observed during the tests
and cases where gas formation during the tests was followed by problems in the
transformers;
c) typical values observed during chopped lightning-impulse tests on instrument transformers
are indicated in Annex B.
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 2.
The committee has decided that the contents of the base publication and its amendments will
remain unchanged until the stability date indicated on the IEC web site under
"http://webstore.iec.ch" in the data related to the specific publication. At this date, the
publication will be
• reconfirmed,
• withdrawn,
• replaced by a revised edition, or
• amended.
IMPORTANT – The “colour inside” logo on the cover page of this publication indicates
that it contains colours which are considered to be useful for the correct understanding
of its contents. Users should therefore print this publication using a colour printer.

61181  IEC:2007+A1:2012 – 5 –
INTRODUCTION
IEC technical committee 10, responsible for IEC 61181, has prepared guidelines for
per
...