變壓器真空干燥方法

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變壓器真空干燥方法

　　變壓器真空干燥方法【1】

　　摘要：隨著電力事業的迅速發展，變壓器作為一種常見的元器件廣泛運用于工業生產和日常生活中。

　　其安全性和可靠性不僅僅影響這電力系統的正常運行，同時對于人民生命財產安全有著重要影響。

　　本文針對于變壓器真空干燥的基本原理，分析研究了幾種應用較廣的方法。

　　關鍵詞：變壓器;真空干燥;循環壓力法;

　　1前言

　　變壓器內部安裝有大量的絕緣材料，一旦變壓器進水將導致絕緣材料絕緣性能降低，對變壓器正常工作造成嚴重的影響，甚至引發安全事故。

　　因此變壓器真空干燥不僅是在變壓器制造過程中有著不可替代的作用，也是在變壓器進水后進行維護的重要環節。

　　2 變壓器真空干燥方法

　　研究表明變壓器中水分主要是以毛細吸附的形式存在，主要附著部位有變壓器絕緣材料的表面和內部。

　　與此相對應的，變壓器干燥可以大體分為三個階段，分別是表面干燥，內部干燥和深層干燥。

　　通常情況下，變壓器中水分蒸發的速度與周圍介質中的水蒸氣壓強有關，即相同條件下真空度越大，水分蒸發越快，相同條件下溫度越高水分蒸發越快，變壓器真空干燥就是在這以原理的指導下進行的。

　　2.1傳統真空干燥方法研究

　　傳統的真空干燥方法是在近地表大氣壓下進行，使用的介質為空氣，首先將變壓器預熱到100℃以上，然后進行抽真空處理，大部分單位在進行上述方法干燥時使用105℃。

　　大量實踐表明，該種方法的主要缺點有是導熱能力不足，傳熱速度慢導致處理時間長，干燥不徹底。

　　加熱不均容易導致內部溫度低，達不到干燥的效果，同時容量大電壓高的變壓器絕緣層較厚，預熱時間通常在100小時以上，效率低。

　　優點是設備簡單，容易操作。

　　綜合來看該種方法工藝較為落后，效率低，不推薦使用。

　　另一種過去常用的干燥方法是噴油干燥法，該方法通過在變壓器上噴灑加熱過的變壓器油來進行變壓器的加熱，然后在真空狀態下進行干燥作業。

　　該種方法改進之處在于變壓器油的加熱效率高，同時流動過程中可以加熱變壓器內部，加熱更加均勻，干燥時間相對較短。

　　不足之處在于噴油操作在變壓器內部水分蒸發之前進行，在進入變壓器后，變壓器油的擴散系數與水相比低得多，在一定程度上影響了絕緣材料中的水分蒸發效率。

　　2.2 近年來興起的變壓器真空干燥方法研究

　　(1)熱油真空霧化干燥法

　　熱油真空霧化干燥法的工作程序是：向變壓器油箱內注入適量的干燥用油，油位一般注到器身下夾件稍上位置。

　　從油箱中來的油經過加熱器加熱后，油溫可達到100℃左右，利用壓力式濾油機的壓力迫使油通過特制的噴嘴后變成霧狀，均勻地噴灑在變壓器的器身上，使器身的絕緣材料得到加熱。

　　由于油的熱傳導較快且熱容量較大，所以繞組的濕度很快達到干燥所需要的數值。

　　與此同時，變壓器的箱殼內也被抽到較高的真空，使繞組中潮濕的水分較快地蒸發出來。

　　噴灑在器身上的熱油從上流到下，將熱量傳遞給整個器身后，在器身底部匯集起來的油，又由壓力式濾油機的油泵抽出，經加熱器加熱后再噴射成霧狀，如此不斷循環后，從絕緣物中蒸發出來的水分一部分被真空泵抽出，一部分隨油循環帶至濾油機排除，達到干燥的目的。

　　干燥結束以后，要把干燥用的變壓器油從油箱里而全部排除，然后用干凈合格的變壓器油沖洗器身和油箱。

　　(2)熱油循環干燥法

　　變壓器熱油循環干燥法工作程序是：啟動真空濾油機，油泵從儲油罐中抽油。

　　油經板式濾油機后經加熱器進行初次加熱，在真空濾油機內初次脫水、脫氣，再經過濾后注入油箱中，直至油淹沒變壓器繞組和絕緣部件，然后利用油泵迫使油經過濾油機、加熱器和油箱做循環流動。

　　在上述循環進行多次之后，油溫逐漸升高直至達到干燥要求，在此之后�⒏稍鎘杏凸噯氪⒂凸拗校�此時油溫保持在80-90℃，同時真真空泵進行抽真空作業，并保持真空狀態4h以上。

　　最后將經過脫水脫氣操作的熱油送入油箱中，通常情況下，在3-4次循環之后，變壓器就可達到干燥的目的。

　　(3)變壓發真空干燥技術

　　提升溫度和抽真空是進行變壓器干燥處理的兩個基本條件，通過提升絕緣材料的溫度提高變壓器內部水蒸氣的分壓強，通過真空操作降低周圍介質中水蒸氣的分壓強，雙管齊下。

　　但是溫度的提升和真空度是一對矛盾，變壓法真空干燥技術就是在深入研究這一對矛盾的基礎上提出的。

　　其主要的干燥工藝分析如下。

　　該方法分四個階段進行，分別是預熱階段、變壓控制、脫水作業和終干。

　　預熱階段中使用空氣作為導熱介質，在真空罐引發對流作用之后，加速熱交換作用，變壓器中鐵芯和線圈溫度升高較快。

　　變壓可控制過程中，隨著溫度的升高，線圈的升溫速度降低，鐵圈的升溫速度上升，此過程需要控制內部壓強的變化。

　　脫水階段不斷抽走變壓器中脫出的水蒸氣。

　　終干階段變壓器內部的水分存留較少，僅靠輻射能就可以滿足水分蒸發所需的能量，不斷抽真空加大絕緣材料和熱空氣的水蒸氣壓強差。

　　該方法主要使用的設備包括：真空干燥罐、加熱及抽真空設備、自動控制設備等。

　　(4)循環壓力法真空干燥

　　循環壓力真空干燥在傳統干燥方法的基礎上進行改造，傳統干燥方法在控制溫度和真空度范圍內，絕緣材料的水分蒸發和凝結在特殊條件下達到動態平衡，阻礙了后續干燥操作，循環壓力干燥法通過加入放氣罐，在適當時候加入加熱之后的干燥空氣，提高變壓器內的空氣分子熱傳導，使得存在于毛細管內的水分子得到足夠的能量逸出，并被真空泵抽走，達到干燥的目的。

　　在真空泵工作一定時間后，再次開啟放氣罐，補充干燥的熱空氣，如此往復直至干燥結束。

　　循環壓力法真空干燥工藝設備流程圖如上圖所示，主要的組成部分及功能介紹如下：真空罐加熱裝置，通過熱輻射的方式加熱空氣和變壓器;真空機組主要設備為真空泵，保持變壓器內足夠的真空度;冷凝系統，目的是為了將抽出的含有水分的熱空氣進行冷凝，同時加裝一個儲水罐，定期將冷凝水放出。

　　3 結語

　　本文在深入研究變壓器干燥原理的基礎上，通過分析傳統真空干燥方法的不足，對于現階段應用效果較好的幾種改進型變壓器在真空干燥方法及西寧研究，具有重大而現實的意義。

　　參考文獻：

　　[1] 黃健. 淺談變壓器器身變壓法真空干燥工藝[J]. 電工技術：理論與實踐， 2015(7)：71-71.

　　[2] 白陽. 電力變壓器變壓法真空干燥技術研究[J]. 科技展望， 2016， 26(16).

　　變壓器真空氣相干燥技術【2】

　　摘要：變壓器真空干燥是變壓器安裝過程中一道極其重要的工序，真空干燥的技術水平將直接影響變壓器的健康狀況。

　　如果干燥處理的不徹底，內部絕緣材料中會殘留少量的水分，在變壓器高電場的作用下生成帶大量電荷的電極，容易發生游離放電現象，對內部絕緣水平造成嚴重的損壞。

　　文章介紹了真空干燥的基本原理、優缺點與使用流程，重點分析了目前采用較多的氣相真空干燥法，并對該方法在使用過程中出現的問題及注意事項進行探討。

　　關鍵詞：變壓器，真空干燥，探討

　　油浸式電力變壓器的內部絕緣介質一般采用的是紙板進行隔離，這些紙板中含有少量的水分，在變壓器投運前必須對內部的絕緣材料進行真空處理，以免這些水分子在高電場強度的作用下發生放電現象，造成內部的絕緣損傷。

　　如果真空干燥的不充分將會在變壓器的正常運行中使絕緣材料的老化進程變快，造成安全隱患的同時極大的縮短了變壓器壽命。

　　因此，對于大容量變壓器的真空干燥，氣相干燥法得到了廣泛的運用。

　　1、真空干燥技術概述

　　變壓器內部絕緣材料中的水分一般吸附絕緣材料的內部。

　　進行干燥的過程，一般先是通過加熱讓水分由液態變為氣態、再通過高真空產生的內外壓力差使水分排出。

　　在相同的真空條件下施加的溫度越高，變壓器的干燥速度也就越快。

　　下面就常規的真空干燥技術進行介紹：

　　(1)傳統真空干燥法

　　a.流程：利用空氣作為載熱介質，在標準大氣壓條件下通過加熱把變壓器內部的溫度升至105℃，再利用抽真空機將空氣抽出。

　　b.優點：所用設備簡單，操作較為簡便。

　　c.缺點：空氣的熱傳遞速度比較慢，且變壓器內外受熱不均勻，容易出現干燥不夠徹底的情況。

　　(2)噴油干燥法

　　a.流程：先對變壓器進行抽真空處理，當變壓器處于高真空狀態時，對變壓器的內部噴熱油來進行器身的加熱。

　　b.優點：該方法對變壓器的加熱相對均勻。

　　c.缺點：干燥處理所用的時間較長。

　　(3)循環壓力法

　　a.流程：在進行真空干燥過程中，利用抽真空機抽真空，在達到一定的真空度是，利用注氣閥將一定的干燥空氣注入變壓器內部，以提變壓器內部的熱傳導性，使得絕緣材料上殘留的水分獲得足夠的能量逸出。

　　b.優點：該方法真空干燥所用的時間短，真空干燥也較徹底。

　　c.缺點：進行干燥處理時所涉及到的設備繁多。

　　2、變壓器真空氣相干燥法的應用

　　大容量的變壓器由于其內部的空間較大、絕緣紙板的厚度較大，若采用上述常規的真空干燥處理會導致干燥處理的時間過長、干燥的死角多、不夠徹底，投資較大等問題的出現，而采用氣相干燥法可以達到大容量的變壓器對于高真空與高溫度的要求，干燥處理相對快速。

　　變壓器真空氣相干燥處理的介質主要是煤油。

　　煤油氣相干燥設備工藝階段

　　①準備階段：

　　將變壓器利用抽真空機進行抽真空，使內部的壓力下降到700Pa以下。

　　同時對真空罐罐體進行加熱并保溫，煤油蒸發器對煤油進行預熱處理，使煤油蒸汽出口的溫度由98℃升高到130℃，干燥用的煤油由液體狀態變為蒸汽狀態，在真空金屬罐內擴散。

　　②加熱階段：

　　這個時候變壓器只需要1臺真空維持泵保持工作，煤油蒸汽通過高壓注入到變壓器內進行熱交換，在遇到絕緣材料或器壁發生冷凝再流到煤油采集罐，然后返回到蒸發器，構成了一個循環系統。

　　③降壓階段(又叫低真空處理階段)：

　　停止向蒸發器內注入煤油，并持續的把真空罐內的氣體抽出，通過變壓器內的高溫效應使殘留在絕緣紙板上的煤油再次蒸發，最后進行冷凝回收。

　　針對變壓器的容量與電壓等級的差異，有的處理過程中采取降壓階段和加熱階段交替進行，以便內部干燥處理效果符合要求。

　　④高真空階段：

　　啟用主真空系統將真空罐繼續抽真空。

　　使得真空罐內的最終壓力降到10Pa以下。

　　變壓器器身的溫度達到工藝規定的值，且內部絕緣材料每小時每噸的出水率降至10g/t.h以下時，干燥處理過程才能結束。

　　3、變壓器真空氣相干燥設備的優點

　　①干燥器身溫度均勻

　　由于利用煤油蒸氣冷凝時放出的熱量進行加熱，溫度越低的地方冷凝越劇烈，即放熱量越大，因此器身溫度均勻。

　　②加熱溫度高

　　煤油氣相干燥工藝過程中，器身一直處于真空狀態下，絕緣材料老化過程十分緩慢。

　　與熱風循環真空干燥相比，加熱溫度可提高30℃左右，達到130℃左右。

　　③干燥速度快

　　器身一直處于真空狀態下，由此出水過程貫穿整個干燥周期。

　　例如：原來利用熱風循環真空干燥方法干燥，一臺SFP9-15萬kVA/220kV變壓器需要95小時，現在用真空變壓法干燥方法干燥相同容量的變壓器只要43小時，時間縮短了1.21倍，可見利用煤油氣相干燥方法較大的縮短了生產周期，其經濟性和效率都體現了出來。

　　④對器身具有清洗作用

　　煤油蒸氣冷凝成液體后，對器身內外具有清洗作用，這一點在處理返修變壓器時具有獨特的優越性，器身處理后表面清潔，無油垢、污漬。

　　4、變壓器真空氣相干燥應該注意的問題

　　(1)如果對舊變壓器檢修過程中進行干燥處理，一般該類變壓器器身上的油污較多，為避免在加熱過程中出現器身上的雜質進入真空泵的現象，可以根據現場的實際情況采用液態循環真空泵。

　　(2)延長干燥過程中的加熱時間，對于縮短干燥處理時間和提高干燥的水平具有積極的影響。

　　在實際操作中如果將加熱時間延長至整個干燥過程耗時的60%左右(通常情況下僅占1/3)，則可以有效的縮短干燥時間大約為10%～15%，變壓器內部的分水殘留將達到運行標準。

　　(3)變壓器內部一開始水分含量較高，進行加熱過程中，箱體內的濕度會變的較大，此時鐵芯易發生氧化經常會出現銹跡。

　　解決辦法：控制變壓器器身加熱的速度，通常使溫升速度保持在15～20℃/h，內部鐵芯的溫度差控制在30℃范圍內。

　　5、小結

　　變壓器真空氣相干燥法通常用于大型變壓器的干燥處理，其效果顯著、能耗較低、經濟性好，本文在不斷的總結實踐經驗的基礎上，對氣相干燥法進行深入的研究學習，對于變壓器的安全穩定運行起到了積極的作用。

　　參考文獻

　　[1]欒祥.變壓器真空干燥方法研究[J].真空，2012.

　　[2]汪舒麗.淺談變壓器與真空干燥[J].科學之友，2013.

　　[3]達道安，等.真空設計手冊[M].北京：國防工業出版社，1991.

　　[4]鄭清明.電力變壓器變壓法真空干燥新工藝[J].電工電能新技術，1994.

　　變壓器的干燥方法研究【3】

　　【摘要】新安裝的變壓器，在運輸過程中因密封遭到破壞有可能受潮;吊芯檢查芯體時在空氣中裸露時間超過規定時間時，或運行中及大修后經檢查受潮的變壓器，均需進行干燥處理。

　　經過全部或局部更換過線圈或絕緣的變壓器，無論檢查結果如何，都要進行干燥。

　　可見，干燥變壓器雖然是件非常麻煩的事，但不可省略。

　　【關鍵詞】變壓器;干燥;處理

　　0.前言

　　變壓器的干燥方法很多，有烘箱干燥法，鐵損干燥法、零序電流干燥法、銅損干燥法、真空熱油噴霧干燥法和煤油氣相干燥法等。

　　其干燥方法應視變壓器容量大小和結構型式不同，并根據具體條件加以選擇。

　　1.鐵損干燥法

　　鐵損干燥法是在油箱外壁纏繞線圈，通以交流產生磁通通過油箱，使油箱產生渦流而發熱干燥變壓器的一種方法。

　　為了不使變壓器受高溫而氧化，并減少干燥時的耗電量，干燥變壓器通常應在無油狀態下進行。

　　因此首先將變壓器中的油用清潔的油桶或油槽儲存起來;吊出鐵芯，擦凈鐵芯和線圈上各部的油跡;特別是油箱底部和四周要徹底干凈，以免由于干燥時的高溫而引起著火。

　　油箱清洗完畢后，將擦凈的鐵芯放入油箱內。

　　在鐵芯放入之前，在繞組的上部和下部各裝一只電阻型溫度計，用以測量繞組的溫度。

　　鐵芯一般不放到底，而應在箱蓋和油箱之間留一縫隙，作為自然通風的通路。

　　利用耐火材料，如石棉板、石棉布等作油箱的保溫層。

　　綁扎保溫層可用繩子或布帶。

　　但不可用金屬線，以防干燥時產生感應電而發生事故。

　　小容量的變壓器不便裝保溫層時，也可以不裝，但干燥速度較慢。

　　纏繞的導線一般采用絕緣線，截面的大小應根據勵磁電流的大小而定。

　　繞制線圈時。

　　先在箱壁四周立好10～20mm厚的木板條，板條間距為100～200mm，然后將導線繞在板條上。

　　為使干燥時上、下部溫度均勻，變壓器的下半部分纏繞全線圈的2/3，上半部分纏繞1/3，這樣使下密上疏。

　　所纏導線不應有密集或交錯的現象，相鄰的各匝導線間應留有一定的距離。

　　為避免導線受熱松弛而擠在一起，板條上應開斜槽，將導線嵌人槽中，或在板條上釘上小釘，以支托導線使其分開。

　　纏繞導線應盡量纏緊，并可適當地用布帶加以緊固，但絕不可用金屬絲綁扎。

　　纏繞時還應留有10%～15%的調節線圈，以便于干燥時進行調整。

　　對線圈最密的地方，放一只溫度計，以便測量變壓器外殼溫度。

　　對勵磁線圈送電，注意觀察溫度的變化：變壓器繞組最高溫度不超過95～105℃;外殼不超過115～120℃;溫度上升速度不超過5℃/h;油箱上、下的溫差不超過6～8℃，否則，可用電爐在變壓器底部加熱進行調整。

　　如果溫度上升太快或溫度過高，可改變勵磁線圈抽頭或改變電壓的大小來調整溫升。

　　在干燥過程中，變壓器繞組溫度最好保持在90℃，并且每小時測量一次高、低壓繞組的絕緣電阻、溫度。

　　以及勵磁繞組的電流，并作好記錄。

　　在保持干燥溫度不變的情況下，繞組絕緣開始下降而后再上升，當連續6h保持穩定時，干燥工作即可結束，切斷電源、注油。

　　為避免注油時熱變壓器突然冷卻而產生內應力，注入的油應事先加熱到50～60℃左右，待變壓器本身溫度下降到70℃時，開始注油。

　　注意，注油前要把油箱內外的所有溫度計撤除。

　　注油量應適當，即把鐵芯全部淹沒而距頂面還應保持300mm左右。

　　注油后，等溫度降至制造廠規定的試驗溫度時，測定絕緣電阻與絕緣吸收比R60/R15，與廠家規定值相比較，以供參考。

　　變壓器經過干燥后，內部部件可能松動，絕緣可能有過熱或變形現象，因此干燥后必須再次檢查鐵芯，緊固松動部件，查看有無過熱等異常現象。

　　抽真空的裝置，是由真空泵、閥門、冷凝器、排水器、真空表和管道等組成。

　　旁路閥門18的一端與大氣相通，用以調節油箱內的真空度;逆止閥l3是在真空泵停止運行時，用來防止大氣直接進入油箱而帶入潮氣;排水器15的兩側裝有閥門，排水時交替地關或開，以保證油箱內的真空度。

　　例如排出凝結水時，先關閉排水器l5的上閥門，后打開下閥門，排出之后關閉下閥門，重新打開上閥門。

　　為了防止交替抽真空時，油箱上部各安裝孔法蘭處的密封墊受交變壓力而損壞，應在油箱頂蓋與箱沿的聯結法蘭之間，每隔2～3個螺栓放進一塊厚度比該間隙略小1～2mm的小鐵板，使抽真空時法蘭之間的附加壓力由小鐵板來承受。

　　在干燥過程中，鐵芯不斷滲出的殘油積于油箱底部，為了減少高溫下殘油氣化進入真空管道，把油箱底部的側滾輪墊以厚度為50～100mm墊塊9，并應每隔兩小時排放一次殘油。

　　排油是利用裝在油箱底部的排油器8，排除方法與排水相同。

　　變壓器在真空干燥時，其絕緣電阻變化曲線，能充分表明干燥過程的主要指標，干燥開始時絕緣電阻曲線呈下降狀態，以后逐漸上升，當溫度不變而有6h絕緣電阻曲線與橫坐標呈平行狀態時，可認為干燥完畢。

　　此時切斷電源，保持油箱內的真空度，待溫度降至80℃時，注入溫度不低于l5℃的變壓器油。

　　對于大型變壓器，全部注油時間不應小于6h。

　　注油完畢后，將鐵芯在油內浸漬5h之后，才能解除真空。

　　2.零序電流干燥法

　　將單相交流電通入變壓器繞組，此時每相產生等值、同相序、同方向的磁通，在鐵芯、油箱及鐵芯上下軛鐵件上產生渦流而發熱;繞組銅耗也產生熱。

　　零序電流法，就是利用上述的熱量來烘干變壓器的。

　　但此法不適用于“殼式變壓器”。

　　用此法干燥變壓器時，不加電流的一側，如為Y接線時，應開路;當為△接線時，應接成開口三角形、最好三相都拆開，以免產生過高的電壓。

　　這種方法在變壓器芯部產生的溫度最高，絕緣中的潮氣易于向外擴散，所以干燥速度比較快，消耗的電能也比較少，但芯部的溫度不好控制，容易造成局部過熱，并且不是所有的變壓器都能采用。

　　3.短路干燥法

　　將變壓器一側繞組短路，另一側施加適當的低電壓，使變壓器的高、低壓繞組通過接近額定電流的短路電流。

　　利用短路電流通過繞組有效電阻所產生的熱量來干燥變壓器，這種方法稱為短路干燥法，也稱銅損干燥法。

　　利用繞組損耗加熱干燥，熱量發自絕緣內部，所以溫升快，干燥效率高。

　　但此法控制溫度較難，容易產生局部過熱以致損壞絕緣，且需要較高的干燥電源電壓。

　　工作不夠安全，所以使用范圍受到限制。

　　目前短路干燥法僅用于帶油干燥變壓器，依靠變壓器油的循環，使繞組各部溫度較為均勻。

　　開始干燥時，通過繞組的電流可以高于額定電流25%，控制溫升速率為5～10℃/h，并打開油箱蓋上的注油孔，讓潮氣蒸發排出;待繞組溫升達到65℃以后，電流降至額定值;當達到75℃以后，電流降低到額定值的85%左右。

　　因此，應有電流調節裝置，以控制干燥電流的大小，否則，應采用輪番接通和斷開干燥電源的方法來調節溫度，以控制油箱上部的油溫不超過85℃。

　　油箱頂蓋應用保溫材料覆蓋，以防止蒸發的潮氣在頂蓋內側凝結重新落入油中。

　　干燥時可不必拆除儲油柜、散熱器等部件，但應把它們與油箱相連接的閥門關閉，以免熱量損失。

　　4.真空熱油噴霧干燥法

　　真空熱油噴霧干燥法，是在真空條件下用加熱的變壓器油(100～110℃)作為載熱介質經噴嘴形成霧狀噴向器身，給器身加熱升溫進行干燥。

　　由于熱油成霧狀，提高了傳熱和滲透性能，使絕緣內部吸收的水分得以迅速蒸發。

　　這種方法的特點是干燥時間短，質量高，安全經濟，并能使器身沖洗干凈，但干燥用油的油質劣化較快。

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