变压器真空干燥方法研究

　　本文以变压器干燥为例，简要描述了在变压器真空干燥过程中的方法，并进一步阐述了“循环压力法”对变压器进行真空干燥处理的原理、所需的设备及真空干燥真正结束的判断依据和判断方法。“循环压力法”真空干燥工艺能使变压器干燥时间缩短三分之一左右，提高了绝缘强度合格率，从而提高了产品质量，节省了能源。

　　油式变压器或干式变压器的铁芯和线圈必须要经过干燥才能去掉其中的水分和气体，否则是无法使用的，真空干燥的目的便是将变压器的铁芯及线圈进行充分的干燥，在装配后才能很有效的提高产品的电气性能。

　　现有的变压器真空干燥工艺要经历加热、低真空、高真空、降温、注油或浇注这几个阶段。用测量真空度是否达到工艺要求和规定一定的时间来决定每一阶段是否结束，是否可以进入下一个阶段。它的缺点是进入注油或浇注阶段前，变压器铁芯中的水份是否已充分逸出是没法真正判断的。在一定的温度下，工艺所要求的真空度和时间已达到，但水分子的蒸发和凝结已达到动态平衡，变压器铁芯中的水分也许未能完全排出，就进入下一阶段，这将影响变压器的电气性能。另一种情况是工艺时间虽没有到，但变压器铁芯中的水分已充分逸出仍在继续抽真空，浪费大量的能源。因此，我们要用一种新工艺来判断真空干燥是否真正结束而可以进入下一阶段。以便提高变压器的电气性能，节省能源。

　　“循环压力法”真空干燥工艺能弥补以上不足。它把低真空、高真空合二为一，在此阶段通过向真空罐内充干燥空气来改变罐内真空度，以便变压器中的水分能充分逸出。通过铁芯和线圈的温度和真空度来确定一个结束点来判断真空干燥是否真正结束而进入注油阶段。

1 、“循环压力法”真空干燥的原理

　　传统真空干燥原理：传统的变压器真空干燥是通过给真空罐内的变压器加热，增加变压器铁芯中所含水分子的动能（W＝KT 2/2），使其变成水蒸汽从绝缘材料中蒸发出来，增加了变压器铁芯中的水蒸汽的分压。再对真空罐抽真空，降低变压器周围空间的压力，这样变压器铁芯和周围空间就形成了一个压力差ΔP，从而使水蒸汽从变压器铁芯中扩散、迁移到周围空间由真空泵抽走，达到排除变压器铁芯中水分和气体的作用，传统方法要达到最好的干燥效果，一是提高温度，使变压器铁芯中的水分能获得足够的动能变成水蒸汽，但温度过高，绝缘材料会出现老化现象，损坏其绝缘性能。二是提高真空度，以增加ΔP 抽除变压器铁芯中的水分和气体；真空度较高，水蒸汽的饱和蒸汽压降低，水分子容易变成蒸汽逸出。但真空度也不能无限制的提高，它受真空泵的极限真空度的限制，再有真空度过高，气体分子的热传导降低，绝缘材料中的水分子不能获得足够的能量而蒸发，反而会影响变压器铁芯中的水分蒸发的速度。最后在一定的温度和真空度下，水分的蒸发和凝聚达到一个动态平衡，变压器铁芯中的水分子不能彻底排出，影响变压器的电气性能。三是延长干燥时间，浪费了大量的能源。

　　“循环压力法”真空干燥是在传统的变压器真空干燥原理的基础上扬长避短。在真空干燥控制的温度范围内，当抽到一定的真空度时，绝缘材料中水分的蒸发和凝结达到动态平衡时，由于真空罐内气体分子的热传导降低，绝缘材料的毛细孔中的水分不能获得足够的能量变成水蒸汽。这时通过一个放气阀向罐内放入一定量的干燥空气，以提高真空罐内气体分子的热传导，绝缘材料从表层到深层传递能量，使其毛细孔中的水分能获得足够的能量变成水蒸汽逸出被真空泵抽走。当又抽到一定的真空度时，再向罐内充一定干燥空气……。这样反复几次，大大的提高了变压器铁芯中的水分子蒸发的速度，达到彻底排除变压器铁芯中的水分和气体的作用。再通过铁芯和线圈的温度和真空度来确定一个结束点来判断真空干燥是否真正结束而进入注油阶段。

2、“循环压力法”真空干燥设备

　　实现“循环压力法”真空干燥工艺的设备组成部分。

　　2.1、真空罐的加热系统：真空罐内底部两侧及后面为四组加热排管，排管内在加热时为循环导热油，通过热辐射的方式对变压器进行加热。在底部加热管上方为变压器拖动小车，小车为变压器提供足够的支撑，并使变压器能更方便的移出整个真空罐，在罐外另配有一套小车牵引系统，方便小车在平时工作中拖动。由实验可知：通过把铂电阻温度探头放在罐内、罐壁，可以控制罐体内部的温度以便于在外部进行调控，以免发生温度过高现象影响产品性能，另附有两个测温电阻悬空放置在装有变压器的条件下，将电阻分别放于变压器的铁心和线圈上并将所有电阻通过真空电极板连接在控制柜中的测温仪表上，可以很直观的通过控制仪表上的数值判断此时罐内变压器所处的状态，温差可控制在2℃以内。

　　2.2、真空机组采用德国莱宝机械真空泵（SV300）加二级罗茨泵(JZ300)，但主阀采用高真空气动挡板阀，并检查罐门、视镜窗等处的密封性能，使真空罐的总漏率控制在20 Pa·L/s。

　　2.3、采用德国莱宝公司的TM21 型真空计，抗污染的TR216 规管，并连接到控制柜上，将其中的数据储存起来以便随时查看或打印备份，其控制分为人工控制和自动控制两种操作方式。

　　2.4、在罗茨泵前安装冷却效果好的冷凝器，当变压器铁芯中的水分蒸发为蒸汽被真空泵抽走后，经过冷凝器被冷却成水放出真空系统，增加一个小的储水罐，隔一定的时间将冷凝水放出。防止水蒸汽乳化泵油，提高真空泵的抽气能力，延长真空泵的使用寿命。设备的流程图如图1。

5、结论

　　“循环压力法”真空干燥工艺是可行的，通过进行有条件的变压使线圈快速升温并能排除水分在结合真空干燥判断可以使变压器合理的快速干燥，“循环压力法”真空干燥工艺可缩短真空干燥浸渍时间约1/3，减小了大量的能源消耗；提高了变压器的局部放电的合格率，并提高了变压器的电气性能。

参考文献

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