变压法真空干燥工艺在油浸式电力变压器中的应用

　　王小恩，陈秀菊，何元肖

　　（浙江三变科技股份有限公司，浙江 三门 317100）

    摘　要：油浸式电力变压器采用变压法真空干燥工艺，体现先进、节能、高效、环保、经济实用的优点。介绍变压法真空干燥四个阶段、技术特点。运用自动化技术进行控制加热与抽真空的关系，实现在线终点准确判断，在实践运行中产生了显著的综合效果。
    关键词：油浸式电力变压器；绝缘干燥；变压法真空干燥

1　概　述
　　油浸式电力变压器绝缘干燥作业是变压器制造过程中一道非常重要的工序，它对变压器的最终质量影响很大。若干燥不彻底，绝缘材料中残留的水分在高电场下会形成电极而不断产生游离放电，从而逐渐破坏绝缘材料的绝缘特性。同时在变压器的正常运行中还会使绝缘材料自身的老化进程加快，又将缩短变压器的寿命。如果干燥过度，致使绝缘材料中的结晶水逸出，又将导致绝缘材料提前老化，机械强度降低。
　　目前我国变压器生产厂的真空干燥设备和工艺存在着许多不合理因素，干燥机理落后，能源消耗大，处理产品周期长，检测控制水平低，干燥终点无法判断等，难以满足产品质最控制要求及国际标准要求。
　　比较目前国内外常用的煤油汽相干燥和低频电热干燥，变压法真空干燥设备具有改造费用低（仅为煤油汽相干燥装置的20％左右），干燥周期短，干燥终点判断准确，无煤油汽相带来的危险性和污染，对地理环境和厂房条件无特殊要求，适用范围广等优点。
2　变压法真空干燥原理
　　在变压器干燥过程中，除绝缘材料表面的水分直接蒸发外，材料内部的水分也有一个扩散蒸发的过程。绝缘材料内部水蒸气分压压强与周围介质水蒸气分压压强的差值越大，材料内水分的扩散与蒸发就越快。为此，首先需要提高绝缘材料的温度，以提高材料内部的水分压。同时要降低周围介质的水蒸气分压强，这就需要抽真空。于是加热与抽真空就成为操作中的一对主要矛盾，正确处理好这两者的关系则是干燥技术的关键问题。变压法真空干燥新技术，采用“变压”的方法主动控制干燥工艺过程中压强的变化，较好地解决了以上问题，取得了令人满意的效果。
　　变压法真空干燥技术包括设备和工艺部分。　　
    干燥工艺分为四个阶段：预热、变压脱水、终干及终点判断。
　　在预热阶段加热升温是主要的，利用气镇效应使干燥罐内处于低真空状态，同时充分利用罐内的空气及蒸发出来的水蒸气通过对流及传导将热量由加热器传至变压器器身，使绕组及铁心的温度能较快地升高。并通过预热过程中循环抽气充气过程，既可将已蒸发出来的水蒸气抽出，又可借助于充入空气的搅拌作用，使干燥罐内温度分布均匀。当罐内的空气温度，绕组温度及铁心温度到达设定值时，就可进入变压脱水阶段。
　　在变压脱水阶段，要充分利用绝缘材料中蒸发出来的水蒸气和对流传热，补充变压器因脱水汽化而损失的热量，同时及时地将脱出的水蒸气不断抽出。通过逐级抽真空，绝缘材料中残存的水分已很少，其所需的汽化热依靠辐射传热就能满足要求。当罐内压力、温度等参数到达设定值时便进入终干阶段。
　　在终干阶段，连续抽真空，便罐内压强不断降低，进一步加大绝缘材料内外水蒸气分压压强的差值，将绝缘层中的残余水分不断抽出，直到罐内达到终干压强。
　　干燥终点判断阶段，当干燥罐内真空度达到终干压强和各监控点温度、泄漏率均满足判断条件后，即可进行变压法真空干燥终点判断，确定变压器的干燥是否已符合要求。
　　干燥设备由四部分组成：真空干燥罐、加热系统、抽气系统及自动控制系统，其中自控系统以可编程序控制器PLI为核心，具备变压法所需的各种控制及保护功能，能自动对变压法干燥工艺进行控制，完成整个工艺过程及终点判断。并可储存二十多条不同程序，以适合不同容量的变压器。
3　变压法真空干燥技术的特点
    变压法真空干燥的主要特点如下：
　　（1）是一种全新的通过干燥脱出的水蒸气作为热载体的气相干燥技术。它充分利用汽化热提高加热效率，并利用控制干燥工艺过程中压强变化的方法，正确地处理了加热与抽真空的关系，突破了传统的观念，因而能用较简单的设备具备气相干燥传热效率高、节能、干燥周期短，加热均匀及节能的优点。
　　（2）采用变压法干燥终点判断，实现了真空干燥终点的在线自动判断。利用工艺控制所需的温度、真空度测量系统及可编程序控制器，在不需增加专用测量设备即可进行连续的在线测量、计算和判断，不仅准确可靠，而且可完全自动进行。
　　（3）自动化程度高，采用德国生产的可编程序控制器为控制核心，具有完备的控制和保护功能，干燥工艺完全由系统自身来实现。同时，设备控制方式可以全自动操作和手动操作。
　　（4）设备结构设计合理，安全性能好，节约能源，无污染。而且设备投资和运行费用低，完全符合现代化工业要求。
4　运用情况
　　纵观几年来的运用情况，油浸式电力变压器变压法真空干燥工艺较之原工艺有以下几方面的效果。
    （1）干燥周期普遍缩短50％以上（见表1）。