变压器真空干燥方法

变压器真空干燥方法

　　变压器真空干燥方法【1】

　　摘 要：随着电力事业的迅速发展，变压器作为一种常见的元器件广泛运用于工业生产和日常生活中。

　　其安全性和可靠性不仅仅影响这电力系统的正常运行，同时对于人民生命财产安全有着重要影响。

　　本文针对于变压器真空干燥的基本原理，分析研究了几种应用较广的方法。

　　关键词：变压器;真空干燥;循环压力法;

　　1前言

　　变压器内部安装有大量的绝缘材料，一旦变压器进水将导致绝缘材料绝缘性能降低，对变压器正常工作造成严重的影响，甚至引发安全事故。

　　因此变压器真空干燥不仅是在变压器制造过程中有着不可替代的作用，也是在变压器进水后进行维护的重要环节。

　　2 变压器真空干燥方法

　　研究表明变压器中水分主要是以毛细吸附的形式存在，主要附着部位有变压器绝缘材料的表面和内部。

　　与此相对应的，变压器干燥可以大体分为三个阶段，分别是表面干燥，内部干燥和深层干燥。

　　通常情况下，变压器中水分蒸发的速度与周围介质中的水蒸气压强有关，即相同条件下真空度越大，水分蒸发越快，相同条件下温度越高水分蒸发越快，变压器真空干燥就是在这以原理的指导下进行的。

　　2.1传统真空干燥方法研究

　　传统的真空干燥方法是在近地表大气压下进行，使用的介质为空气，首先将变压器预热到100℃以上，然后进行抽真空处理，大部分单位在进行上述方法干燥时使用105℃。

　　大量实践表明，该种方法的主要缺点有是导热能力不足，传热速度慢导致处理时间长，干燥不彻底。

　　加热不均容易导致内部温度低，达不到干燥的效果，同时容量大电压高的变压器绝缘层较厚，预热时间通常在100小时以上，效率低。

　　优点是设备简单，容易操作。

　　综合来看该种方法工艺较为落后，效率低，不推荐使用。

　　另一种过去常用的干燥方法是喷油干燥法，该方法通过在变压器上喷洒加热过的变压器油来进行变压器的加热，然后在真空状态下进行干燥作业。

　　该种方法改进之处在于变压器油的加热效率高，同时流动过程中可以加热变压器内部，加热更加均匀，干燥时间相对较短。

　　不足之处在于喷油操作在变压器内部水分蒸发之前进行，在进入变压器后，变压器油的扩散系数与水相比低得多，在一定程度上影响了绝缘材料中的水分蒸发效率。

　　2.2 近年来兴起的变压器真空干燥方法研究

　　(1)热油真空雾化干燥法

　　热油真空雾化干燥法的工作程序是：向变压器油箱内注入适量的干燥用油，油位一般注到器身下夹件稍上位置。

　　从油箱中来的油经过加热器加热后，油温可达到100℃左右，利用压力式滤油机的压力迫使油通过特制的喷嘴后变成雾状，均匀地喷洒在变压器的器身上，使器身的绝缘材料得到加热。

　　由于油的热传导较快且热容量较大，所以绕组的湿度很快达到干燥所需要的数值。

　　与此同时，变压器的箱壳内也被抽到较高的真空，使绕组中潮湿的水分较快地蒸发出来。

　　喷洒在器身上的热油从上流到下，将热量传递给整个器身后，在器身底部汇集起来的油，又由压力式滤油机的油泵抽出，经加热器加热后再喷射成雾状，如此不断循环后，从绝缘物中蒸发出来的水分一部分被真空泵抽出，一部分随油循环带至滤油机排除，达到干燥的目的。

　　干燥结束以后，要把干燥用的变压器油从油箱里而全部排除，然后用干净合格的变压器油冲洗器身和油箱。

　　(2)热油循环干燥法

　　变压器热油循环干燥法工作程序是：启动真空滤油机，油泵从储油罐中抽油。

　　油经板式滤油机后经加热器进行初次加热，在真空滤油机内初次脱水、脱气，再经过滤后注入油箱中，直至油淹没变压器绕组和绝缘部件，然后利用油泵迫使油经过滤油机、加热器和油箱做循环流动。

　　在上述循环进行多次之后，油温逐渐升高直至达到干燥要求，在此之后�⒏稍镉杏凸嗳氪⒂凸拗校�此时油温保持在80-90℃，同时真真空泵进行抽真空作业，并保持真空状态4h以上。

　　最后将经过脱水脱气操作的热油送入油箱中，通常情况下，在3-4次循环之后，变压器就可达到干燥的目的。

　　(3)变压发真空干燥技术

　　提升温度和抽真空是进行变压器干燥处理的两个基本条件，通过提升绝缘材料的温度提高变压器内部水蒸气的分压强，通过真空操作降低周围介质中水蒸气的分压强，双管齐下。

　　但是温度的提升和真空度是一对矛盾，变压法真空干燥技术就是在深入研究这一对矛盾的基础上提出的。

　　其主要的干燥工艺分析如下。

　　该方法分四个阶段进行，分别是预热阶段、变压控制、脱水作业和终干。

　　预热阶段中使用空气作为导热介质，在真空罐引发对流作用之后，加速热交换作用，变压器中铁芯和线圈温度升高较快。

　　变压可控制过程中，随着温度的升高，线圈的升温速度降低，铁圈的升温速度上升，此过程需要控制内部压强的变化。

　　脱水阶段不断抽走变压器中脱出的水蒸气。

　　终干阶段变压器内部的水分存留较少，仅靠辐射能就可以满足水分蒸发所需的能量，不断抽真空加大绝缘材料和热空气的水蒸气压强差。

　　该方法主要使用的设备包括：真空干燥罐、加热及抽真空设备、自动控制设备等。

　　(4)循环压力法真空干燥

　　循环压力真空干燥在传统干燥方法的基础上进行改造，传统干燥方法在控制温度和真空度范围内，绝缘材料的水分蒸发和凝结在特殊条件下达到动态平衡，阻碍了后续干燥操作，循环压力干燥法通过加入放气罐，在适当时候加入加热之后的干燥空气，提高变压器内的空气分子热传导，使得存在于毛细管内的水分子得到足够的能量逸出，并被真空泵抽走，达到干燥的目的。

　　在真空泵工作一定时间后，再次开启放气罐，补充干燥的热空气，如此往复直至干燥结束。

　　循环压力法真空干燥工艺设备流程图如上图所示，主要的组成部分及功能介绍如下：真空罐加热装置，通过热辐射的方式加热空气和变压器;真空机组主要设备为真空泵，保持变压器内足够的真空度;冷凝系统，目的是为了将抽出的含有水分的热空气进行冷凝，同时加装一个储水罐，定期将冷凝水放出。

　　3 结语

　　本文在深入研究变压器干燥原理的基础上，通过分析传统真空干燥方法的不足，对于现阶段应用效果较好的几种改进型变压器在真空干燥方法及西宁研究，具有重大而现实的意义。

　　参考文献：

　　[1] 黄健. 浅谈变压器器身变压法真空干燥工艺[J]. 电工技术：理论与实践， 2015(7)：71-71.

　　[2] 白阳. 电力变压器变压法真空干燥技术研究[J]. 科技展望， 2016， 26(16).

　　变压器真空气相干燥技术【2】

　　摘 要：变压器真空干燥是变压器安装过程中一道极其重要的工序，真空干燥的技术水平将直接影响变压器的健康状况。

　　如果干燥处理的不彻底，内部绝缘材料中会残留少量的水分，在变压器高电场的作用下生成带大量电荷的电极，容易发生游离放电现象，对内部绝缘水平造成严重的损坏。

　　文章介绍了真空干燥的基本原理、优缺点与使用流程，重点分析了目前采用较多的气相真空干燥法，并对该方法在使用过程中出现的问题及注意事项进行探讨。

　　关键词：变压器，真空干燥，探讨

　　油浸式电力变压器的内部绝缘介质一般采用的是纸板进行隔离，这些纸板中含有少量的水分，在变压器投运前必须对内部的绝缘材料进行真空处理，以免这些水分子在高电场强度的作用下发生放电现象，造成内部的绝缘损伤。

　　如果真空干燥的不充分将会在变压器的正常运行中使绝缘材料的老化进程变快，造成安全隐患的同时极大的缩短了变压器寿命。

　　因此，对于大容量变压器的真空干燥，气相干燥法得到了广泛的运用。

　　1、真空干燥技术概述

　　变压器内部绝缘材料中的水分一般吸附绝缘材料的内部。

　　进行干燥的过程，一般先是通过加热让水分由液态变为气态、再通过高真空产生的内外压力差使水分排出。

　　在相同的真空条件下施加的温度越高，变压器的干燥速度也就越快。

　　下面就常规的真空干燥技术进行介绍：

　　(1)传统真空干燥法

　　a.流程：利用空气作为载热介质，在标准大气压条件下通过加热把变压器内部的温度升至105℃，再利用抽真空机将空气抽出。

　　b.优点：所用设备简单，操作较为简便。

　　c.缺点：空气的热传递速度比较慢，且变压器内外受热不均匀，容易出现干燥不够彻底的情况。

　　(2)喷油干燥法

　　a.流程：先对变压器进行抽真空处理，当变压器处于高真空状态时，对变压器的内部喷热油来进行器身的加热。

　　b.优点：该方法对变压器的加热相对均匀。

　　c.缺点：干燥处理所用的时间较长。

　　(3)循环压力法

　　a.流程：在进行真空干燥过程中，利用抽真空机抽真空，在达到一定的真空度是，利用注气阀将一定的干燥空气注入变压器内部，以提变压器内部的热传导性，使得绝缘材料上残留的水分获得足够的能量逸出。

　　b.优点：该方法真空干燥所用的时间短，真空干燥也较彻底。

　　c.缺点：进行干燥处理时所涉及到的设备繁多。

　　2、变压器真空气相干燥法的应用

　　大容量的变压器由于其内部的空间较大、绝缘纸板的厚度较大，若采用上述常规的真空干燥处理会导致干燥处理的时间过长、干燥的死角多、不够彻底，投资较大等问题的出现，而采用气相干燥法可以达到大容量的变压器对于高真空与高温度的要求，干燥处理相对快速。

　　变压器真空气相干燥处理的介质主要是煤油。

　　煤油气相干燥设备工艺阶段

　　①准备阶段：

　　将变压器利用抽真空机进行抽真空，使内部的压力下降到700Pa以下。

　　同时对真空罐罐体进行加热并保温，煤油蒸发器对煤油进行预热处理，使煤油蒸汽出口的温度由98℃升高到130℃，干燥用的煤油由液体状态变为蒸汽状态，在真空金属罐内扩散。

　　②加热阶段：

　　这个时候变压器只需要1台真空维持泵保持工作，煤油蒸汽通过高压注入到变压器内进行热交换，在遇到绝缘材料或器壁发生冷凝再流到煤油采集罐，然后返回到蒸发器，构成了一个循环系统。

　　③降压阶段(又叫低真空处理阶段)：

　　停止向蒸发器内注入煤油，并持续的把真空罐内的气体抽出，通过变压器内的高温效应使残留在绝缘纸板上的煤油再次蒸发，最后进行冷凝回收。

　　针对变压器的容量与电压等级的差异，有的处理过程中采取降压阶段和加热阶段交替进行，以便内部干燥处理效果符合要求。

　　④高真空阶段：

　　启用主真空系统将真空罐继续抽真空。

　　使得真空罐内的最终压力降到10Pa以下。

　　变压器器身的温度达到工艺规定的值，且内部绝缘材料每小时每吨的出水率降至10g/t.h以下时，干燥处理过程才能结束。

　　3、变压器真空气相干燥设备的优点

　　①干燥器身温度均匀

　　由于利用煤油蒸气冷凝时放出的热量进行加热，温度越低的地方冷凝越剧烈，即放热量越大，因此器身温度均匀。

　　②加热温度高

　　煤油气相干燥工艺过程中，器身一直处于真空状态下，绝缘材料老化过程十分缓慢。

　　与热风循环真空干燥相比，加热温度可提高30℃左右，达到130℃左右。

　　③干燥速度快

　　器身一直处于真空状态下，由此出水过程贯穿整个干燥周期。

　　例如：原来利用热风循环真空干燥方法干燥，一台SFP9-15万kVA/220kV变压器需要95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43小时，时间缩短了1.21倍，可见利用煤油气相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。

　　④对器身具有清洗作用

　　煤油蒸气冷凝成液体后，对器身内外具有清洗作用，这一点在处理返修变压器时具有独特的优越性，器身处理后表面清洁，无油垢、污渍。

　　4、变压器真空气相干燥应该注意的问题

　　(1)如果对旧变压器检修过程中进行干燥处理，一般该类变压器器身上的油污较多，为避免在加热过程中出现器身上的杂质进入真空泵的现象，可以根据现场的实际情况采用液态循环真空泵。

　　(2)延长干燥过程中的加热时间，对于缩短干燥处理时间和提高干燥的水平具有积极的影响。

　　在实际操作中如果将加热时间延长至整个干燥过程耗时的60%左右(通常情况下仅占1/3)，则可以有效的缩短干燥时间大约为10%～15%，变压器内部的分水残留将达到运行标准。

　　(3)变压器内部一开始水分含量较高，进行加热过程中，箱体内的湿度会变的较大，此时铁芯易发生氧化经常会出现锈迹。

　　解决办法：控制变压器器身加热的速度，通常使温升速度保持在15～20℃/h，内部铁芯的温度差控制在30℃范围内。

　　5、小结

　　变压器真空气相干燥法通常用于大型变压器的干燥处理，其效果显著、能耗较低、经济性好，本文在不断的总结实践经验的基础上，对气相干燥法进行深入的研究学习，对于变压器的安全稳定运行起到了积极的作用。

　　参考文献

　　[1]栾祥.变压器真空干燥方法研究[J].真空，2012.

　　[2]汪舒丽.浅谈变压器与真空干燥[J].科学之友，2013.

　　[3]达道安，等.真空设计手册[M].北京：国防工业出版社，1991.

　　[4]郑清明.电力变压器变压法真空干燥新工艺[J].电工电能新技术，1994.

　　变压器的干燥方法研究【3】

　　【摘 要】新安装的变压器，在运输过程中因密封遭到破坏有可能受潮;吊芯检查芯体时在空气中裸露时间超过规定时间时，或运行中及大修后经检查受潮的变压器，均需进行干燥处理。

　　经过全部或局部更换过线圈或绝缘的变压器，无论检查结果如何，都要进行干燥。

　　可见，干燥变压器虽然是件非常麻烦的事，但不可省略。

　　【关键词】变压器;干燥;处理

　　0.前言

　　变压器的干燥方法很多，有烘箱干燥法，铁损干燥法、零序电流干燥法、铜损干燥法、真空热油喷雾干燥法和煤油气相干燥法等。

　　其干燥方法应视变压器容量大小和结构型式不同，并根据具体条件加以选择。

　　1.铁损干燥法

　　铁损干燥法是在油箱外壁缠绕线圈，通以交流产生磁通通过油箱，使油箱产生涡流而发热干燥变压器的一种方法。

　　为了不使变压器受高温而氧化，并减少干燥时的耗电量，干燥变压器通常应在无油状态下进行。

　　因此首先将变压器中的油用清洁的油桶或油槽储存起来;吊出铁芯，擦净铁芯和线圈上各部的油迹;特别是油箱底部和四周要彻底干净，以免由于干燥时的高温而引起着火。

　　油箱清洗完毕后，将擦净的铁芯放入油箱内。

　　在铁芯放入之前，在绕组的上部和下部各装一只电阻型温度计，用以测量绕组的温度。

　　铁芯一般不放到底，而应在箱盖和油箱之间留一缝隙，作为自然通风的通路。

　　利用耐火材料，如石棉板、石棉布等作油箱的保温层。

　　绑扎保温层可用绳子或布带。

　　但不可用金属线，以防干燥时产生感应电而发生事故。

　　小容量的变压器不便装保温层时，也可以不装，但干燥速度较慢。

　　缠绕的导线一般采用绝缘线，截面的大小应根据励磁电流的大小而定。

　　绕制线圈时。

　　先在箱壁四周立好10～20mm厚的木板条，板条间距为100～200mm，然后将导线绕在板条上。

　　为使干燥时上、下部温度均匀，变压器的下半部分缠绕全线圈的2/3，上半部分缠绕1/3，这样使下密上疏。

　　所缠导线不应有密集或交错的现象，相邻的各匝导线间应留有一定的距离。

　　为避免导线受热松弛而挤在一起，板条上应开斜槽，将导线嵌人槽中，或在板条上钉上小钉，以支托导线使其分开。

　　缠绕导线应尽量缠紧，并可适当地用布带加以紧固，但绝不可用金属丝绑扎。

　　缠绕时还应留有10%～15%的调节线圈，以便于干燥时进行调整。

　　对线圈最密的地方，放一只温度计，以便测量变压器外壳温度。

　　对励磁线圈送电，注意观察温度的变化：变压器绕组最高温度不超过95～105℃;外壳不超过115～120℃;温度上升速度不超过5℃/h;油箱上、下的温差不超过6～8℃，否则，可用电炉在变压器底部加热进行调整。

　　如果温度上升太快或温度过高，可改变励磁线圈抽头或改变电压的大小来调整温升。

　　在干燥过程中，变压器绕组温度最好保持在90℃，并且每小时测量一次高、低压绕组的绝缘电阻、温度。

　　以及励磁绕组的电流，并作好记录。

　　在保持干燥温度不变的情况下，绕组绝缘开始下降而后再上升，当连续6h保持稳定时，干燥工作即可结束，切断电源、注油。

　　为避免注油时热变压器突然冷却而产生内应力，注入的油应事先加热到50～60℃左右，待变压器本身温度下降到70℃时，开始注油。

　　注意，注油前要把油箱内外的所有温度计撤除。

　　注油量应适当，即把铁芯全部淹没而距顶面还应保持300mm左右。

　　注油后，等温度降至制造厂规定的试验温度时，测定绝缘电阻与绝缘吸收比R60/R15，与厂家规定值相比较，以供参考。

　　变压器经过干燥后，内部部件可能松动，绝缘可能有过热或变形现象，因此干燥后必须再次检查铁芯，紧固松动部件，查看有无过热等异常现象。

　　抽真空的装置，是由真空泵、阀门、冷凝器、排水器、真空表和管道等组成。

　　旁路阀门18的一端与大气相通，用以调节油箱内的真空度;逆止阀l3是在真空泵停止运行时，用来防止大气直接进入油箱而带入潮气;排水器15的两侧装有阀门，排水时交替地关或开，以保证油箱内的真空度。

　　例如排出凝结水时，先关闭排水器l5的上阀门，后打开下阀门，排出之后关闭下阀门，重新打开上阀门。

　　为了防止交替抽真空时，油箱上部各安装孔法兰处的密封垫受交变压力而损坏，应在油箱顶盖与箱沿的联结法兰之间，每隔2～3个螺栓放进一块厚度比该间隙略小1～2mm的小铁板，使抽真空时法兰之间的附加压力由小铁板来承受。

　　在干燥过程中，铁芯不断渗出的残油积于油箱底部，为了减少高温下残油气化进入真空管道，把油箱底部的侧滚轮垫以厚度为50～100mm垫块9，并应每隔两小时排放一次残油。

　　排油是利用装在油箱底部的排油器8，排除方法与排水相同。

　　变压器在真空干燥时，其绝缘电阻变化曲线，能充分表明干燥过程的主要指标，干燥开始时绝缘电阻曲线呈下降状态，以后逐渐上升，当温度不变而有6h绝缘电阻曲线与横坐标呈平行状态时，可认为干燥完毕。

　　此时切断电源，保持油箱内的真空度，待温度降至80℃时，注入温度不低于l5℃的变压器油。

　　对于大型变压器，全部注油时间不应小于6h。

　　注油完毕后，将铁芯在油内浸渍5h之后，才能解除真空。

　　2.零序电流干燥法

　　将单相交流电通入变压器绕组，此时每相产生等值、同相序、同方向的磁通，在铁芯、油箱及铁芯上下轭铁件上产生涡流而发热;绕组铜耗也产生热。

　　零序电流法，就是利用上述的热量来烘干变压器的。

　　但此法不适用于“壳式变压器”。

　　用此法干燥变压器时，不加电流的一侧，如为Y接线时，应开路;当为△接线时，应接成开口三角形、最好三相都拆开，以免产生过高的电压。

　　这种方法在变压器芯部产生的温度最高，绝缘中的潮气易于向外扩散，所以干燥速度比较快，消耗的电能也比较少，但芯部的温度不好控制，容易造成局部过热，并且不是所有的变压器都能采用。

　　3.短路干燥法

　　将变压器一侧绕组短路，另一侧施加适当的低电压，使变压器的高、低压绕组通过接近额定电流的短路电流。

　　利用短路电流通过绕组有效电阻所产生的热量来干燥变压器，这种方法称为短路干燥法，也称铜损干燥法。

　　利用绕组损耗加热干燥，热量发自绝缘内部，所以温升快，干燥效率高。

　　但此法控制温度较难，容易产生局部过热以致损坏绝缘，且需要较高的干燥电源电压。

　　工作不够安全，所以使用范围受到限制。

　　目前短路干燥法仅用于带油干燥变压器，依靠变压器油的循环，使绕组各部温度较为均匀。

　　开始干燥时，通过绕组的电流可以高于额定电流25%，控制温升速率为5～10℃/h，并打开油箱盖上的注油孔，让潮气蒸发排出;待绕组温升达到65℃以后，电流降至额定值;当达到75℃以后，电流降低到额定值的85%左右。

　　因此，应有电流调节装置，以控制干燥电流的大小，否则，应采用轮番接通和断开干燥电源的方法来调节温度，以控制油箱上部的油温不超过85℃。

　　油箱顶盖应用保温材料覆盖，以防止蒸发的潮气在顶盖内侧凝结重新落入油中。

　　干燥时可不必拆除储油柜、散热器等部件，但应把它们与油箱相连接的阀门关闭，以免热量损失。

　　4.真空热油喷雾干燥法

　　真空热油喷雾干燥法，是在真空条件下用加热的变压器油(100～110℃)作为载热介质经喷嘴形成雾状喷向器身，给器身加热升温进行干燥。

　　由于热油成雾状，提高了传热和渗透性能，使绝缘内部吸收的水分得以迅速蒸发。

　　这种方法的特点是干燥时间短，质量高，安全经济，并能使器身冲洗干净，但干燥用油的油质劣化较快。

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