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真空变压法干燥工艺的探讨           
真空变压法干燥工艺的探讨
作者:佚名 文章来源:不详 点击数: 更新时间:2008-9-26 14:23:28

1•  前言
     ( 1 ) 在介绍变压法干燥工艺之前,先讲讲干燥的目的。大家知道,变压器的电气强度、介质损耗在很大程度上依赖于绝缘材料的绝缘强度,而绝缘材料的绝缘强度与材料中的水分的多少有很大的关系,对闪络电压有很大的影响,要想提高电气强度,就必须减少绝缘件中的水分,减少水分的主要途径就是干燥处理。


    为了便于理解电气强度与含水量的关系,我们可以看一下绝缘件含水量与闪络电压的关系。通常情况绝缘件的含水量 4% — 8% 。绝缘件含水量与闪络电压的关系见下图。


 
    从图中可看出,水的质量分数在 1% 以下,在不同的温度下,闪络电压都较高,但随着水的含量的增加,闪络电压降低也很快,因此我们把绝缘件的含水量 1% 作为一个控制条件,随着电压等级的提高,含水量还应该减少。如 500kV 变压器,绝缘件中的含水量可控制在 0.3% 以下,因此可以看出,干燥处理对变压器绝缘件的绝缘性能的影响很大,这就是干燥的目的。
    ( 2 ) 真空变压法干燥工艺在国内变压器行业许多厂家已经推广使用。我们公司 2000 年与沈阳天一真空技术有限公司合作改造真空罐采用真空变压法干燥工艺,通过改造使真空罐生产效率提高了一倍以上。 2003 年沈阳天一真空技术有限公司又为我公司安装了两台真空变压法干燥设备,用于干燥中小型变压器和线圈,投入使用后,效果很好。为了逐步加深对变压法干燥工艺的理解,以下谈一下本人的看法和认识。
    •  变压法干燥工艺的原理及优点
    大家都知道真空干燥的目的是将器身(尤其是绝缘件)中的水分排出,使绝缘件中的水分降到 1% 以下,从而提高绝缘强度,提高变压器的电气强度。那么,怎样才能有利于绝缘件中水分的排出,怎样才能提高效率,并且设备运行又比较经济。原来采用过的干燥方法与真空变压法干燥工艺相比,从生产效率的经济性和干燥的程度上都有较大差距,例如:我公司原来利用热风循环真空干燥方法干燥,一台 SFZ9-31500kVA 变压器需要 96 小时,现在用真空变压法干燥方法干燥相同容量的变压器只要 45 小时,时间缩短了 1.13 倍,可见利用真空变压法干燥方法较大的缩短了生产周期,其经济性和效率都体现了出来。
    为了使变压器器身干燥,绝缘件中的水分较快排出,通常所采用的方法一是提高真空度,二是提高温度。提高真空度目的主要是降低起身周围环境的压力,这样有利于绝缘材料其微毛细孔中的水分变成水蒸气扩散迁移,最后从绝缘材料中排出。提高温度的目的,主要是提高绝缘材料的水蒸气分压,有资料表明,绝缘材料强度每提高 20 o C, 其水蒸气分压可提高两倍以上,在含水量相同的情况下,温度越高,扩散效果越好。扩散的结果,使水分排出绝缘材料外,从而提高了绝缘件的干燥程度,提高电气强度。提高真空度降低绝缘材料周围空间压力的目的,也是为了降低水分的饱和蒸汽分压,真空度愈高,水分的饱和蒸汽分压愈低,水分愈易蒸发,绝缘材料干燥的愈快。可见,提高温度和提高真空度都是为了加快绝缘件的干燥,提高干燥效率。
    然而,要想充分利用以上两方面的条件,又有矛盾之处。提高温度又同时提高真空度是对立的。因为热的传递方式有三种:传导、对流、辐射,对在干燥罐中的变压器来讲,对流效果最好,其次是靠辐射,传导的效率最低。干燥罐内对流的介质是空气,而提高真空度就降低空气含量,因此会降低对流效果,使变压器器身升温速度减缓。怎样解决这一矛盾,并充分的利用好提高温度和真空度这两个条件,真空变压法干燥较好的解决这对矛盾,从而提高了干燥效果。
    使用过真空变压法干燥设备的生产厂家都知道,真空变压法干燥有三个阶段,即预热变压阶段、逐级真空阶段、高真空阶段,这三个阶段中与原采用的真空干燥方法的最大区别就在第一阶段。
    真空变压法干燥的第一阶段:加热提高温度,抽一定的真空,再掺气到一定压力值,再抽真空,反复循环进行,直到深层绝缘件的温度达到规定的数值时第一阶段结束。如前所述,提高温度同时又提高真空度是矛盾的,真空度增加,空气的量减少,不利于对流,加热产生的热量靠辐射传递到变压器器身上,升温速度减慢。为了使温度值上升较快,又使真空度保持在一定范围内,有利于水蒸气的排出,真空变压法干燥就较好的利用了这两个方面。在第一阶段利用加热排管加热,又把真空度控制在― 0.02Mpa 到― -0.06Mpa 之间,当真空度降到― -0.06Mpa 时,通过自动控制程序,干燥罐内输入空气(即掺气),掺气到― 0.02Mpa 时,掺气停止,再抽真空(见压力、温度曲线图),反复进行。这样变压器器身在一定范围内的真空度下水蒸气分压降低有利于水蒸气扩散、迁移,同时真空度是变化的,一段时间高一段时间低。真空度高时,首先将线层绝缘件微毛细孔中的水分抽搐,此时,微毛细孔从充盈逐渐变瘪,即微毛细孔变得不通畅,深部的水分不易排出,而再随着真空度的高低微毛细孔再逐渐变得充盈、通畅。在提高真空度时,内层的水分又易排出。反复进行,水分能较快排出。在干燥的初始阶段,比抽真空一直抽下去,不反复效果要好得多,而真空度降低的过程,又是一个掺气过程,掺进去的气体使罐内空气增多,提高了对流效果,使得变压器器身升温速度加快,所以说真空变压法干燥较好的兼顾利用了快速提高温度和降低压力这两个有利于干燥的条件。在变压器器身深层绝缘温度达到 50~60°C 时(根据不同电压等级和容量确定温度)第一阶段结束。
    在接下来的第二阶段、第三阶段,随着绝缘件深层温度的不断提高,绝缘件水分气化加快,内部压力增大,而外部真空度逐渐提高,压力逐渐降低,内外压差逐渐增大,深层水分进一步扩散、溢出,随时间的延长使绝缘件中水分愈来愈少,达到较彻底干燥的目的。
    •  结束语
    真空变压法干燥方法可以缩短干燥时间,提高效率,且设备组成较简单,投入较少,实现自动控制,操作简便,是变压器器身干燥较理想的方法。

    参考文献:《变压器处理工艺》变压器制造技术丛书 机械制造工业出版社

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