變壓法真空干燥工藝在油浸式電力變壓器中的應用

摘　要：油浸式電力變壓器采用變壓法真空干燥工藝，體現先進、節能、高效、環保、經濟實用的優點。介紹變壓法真空干燥四個階段、技術特點。運用自動化技術進行控制加熱與抽真空的關系，實現在線終點準確判斷，在實踐運行中產生了顯著的綜合效果。

關鍵詞：油浸式電力變壓器；絕緣干燥；變壓法真空干燥

1　概　述

　　油浸式電力變壓器絕緣干燥作業是變壓器制造過程中一道非常重要的工序，它對變壓器的最終質量影響很大。若干燥不徹底，絕緣材料中殘留的水分在高電場下會形成電極而不斷產生游離放電，從而逐漸破壞絕緣材料的絕緣特性。同時在變壓器的正常運行中還會使絕緣材料自身的老化進程加快，又將縮短變壓器的壽命。如果干燥過度，致使絕緣材料中的結晶水逸出，又將導致絕緣材料提前老化，機械強度降低。

　　目前我國變壓器生產廠的真空干燥設備和工藝存在著許多不合理因素，干燥機理落后，能源消耗大，處理產品周期長，檢測控制水平低，干燥終點無法判斷等，難以滿足產品質最控制要求及國際標準要求。

　　比較目前國內外常用的煤油汽相干燥和低頻電熱干燥，變壓法真空干燥設備具有改造費用低（僅為煤油汽相干燥裝置的20％左右），干燥周期短，干燥終點判斷準確，無煤油汽相帶來的危險性和污染，對地理環境和廠房條件無特殊要求，適用范圍廣等優點。

2　變壓法真空干燥原理

　　在變壓器干燥過程中，除絕緣材料表面的水分直接蒸發外，材料內部的水分也有一個擴散蒸發的過程。絕緣材料內部水蒸氣分壓壓強與周圍介質水蒸氣分壓壓強的差值越大，材料內水分的擴散與蒸發就越快。為此，首先需要提高絕緣材料的溫度，以提高材料內部的水分壓。同時要降低周圍介質的水蒸氣分壓強，這就需要抽真空。于是加熱與抽真空就成為操作中的一對主要矛盾，正確處理好這兩者的關系則是干燥技術的關鍵問題。變壓法真空干燥新技術，采用“變壓”的方法主動控制干燥工藝過程中壓強的變化，較好地解決了以上問題，取得了令人滿意的效果。

　　變壓法真空干燥技術包括設備和工藝部分。
　　　　
　　干燥工藝分為四個階段：預熱、變壓脫水、終干及終點判斷。

　　在預熱階段加熱升溫是主要的，利用氣鎮效應使干燥罐內處于低真空狀態，同時充分利用罐內的空氣及蒸發出來的水蒸氣通過對流及傳導將熱量由加熱器傳至變壓器器身，使繞組及鐵心的溫度能較快地升高。并通過預熱過程中循環抽氣充氣過程，既可將已蒸發出來的水蒸氣抽出，又可借助于充入空氣的攪拌作用，使干燥罐內溫度分布均勻。當罐內的空氣溫度，繞組溫度及鐵心溫度到達設定值時，就可進入變壓脫水階段。

　　在變壓脫水階段，要充分利用絕緣材料中蒸發出來的水蒸氣和對流傳熱，補充變壓器因脫水汽化而損失的熱量，同時及時地將脫出的水蒸氣不斷抽出。通過逐級抽真空，絕緣材料中殘存的水分已很少，其所需的汽化熱依靠輻射傳熱就能滿足要求。當罐內壓力、溫度等參數到達設定值時便進入終干階段。

　　在終干階段，連續抽真空，便罐內壓強不斷降低，進一步加大絕緣材料內外水蒸氣分壓壓強的差值，將絕緣層中的殘余水分不斷抽出，直到罐內達到終干壓強。

　　干燥終點判斷階段，當干燥罐內真空度達到終干壓強和各監控點溫度、泄漏率均滿足判斷條件后，即可進行變壓法真空干燥終點判斷，確定變壓器的干燥是否已符合要求。

　　干燥設備由四部分組成：真空干燥罐、加熱系統、抽氣系統及自動控制系統，其中自控系統以可編程序控制器PLI為核心，具備變壓法所需的各種控制及保護功能，能自動對變壓法干燥工藝進行控制，完成整個工藝過程及終點判斷。并可儲存二十多條不同程序，以適合不同容量的變壓器。

3　變壓法真空干燥技術的特點

　　變壓法真空干燥的主要特點如下：

　　（1）是一種全新的通過干燥脫出的水蒸氣作為熱載體的氣相干燥技術。它充分利用汽化熱提高加熱效率，并利用控制干燥工藝過程中壓強變化的方法，正確地處理了加熱與抽真空的關系，突破了傳統的觀念，因而能用較簡單的設備具備氣相干燥傳熱效率高、節能、干燥周期短，加熱均勻及節能的優點。

　　（2）采用變壓法干燥終點判斷，實現了真空干燥終點的在線自動判斷。利用工藝控制所需的溫度、真空度測量系統及可編程序控制器，在不需增加專用測量設備即可進行連續的在線測量、計算和判斷，不僅準確可靠，而且可完全自動進行。

　　（3）自動化程度高，采用德國生產的可編程序控制器為控制核心，具有完備的控制和保護功能，干燥工藝完全由系統自身來實現。同時，設備控制方式可以全自動操作和手動操作。

　　　　（4）設備結構設計合理，安全性能好，節約能源，無污染。而且設備投資和運行費用低，完全符合現代化工業要求。

4　運用情況

　　縱觀幾年來的運用情況，油浸式電力變壓器變壓法真空干燥工藝較之原工藝有以下幾方面的效果。

　　（1）干燥周期普遍縮短50％以上（見表1）。

　　（2）能源消耗降低30%~50%，每臺設備每年可節煤250t，節電16萬kWh。

　　（3）產品質量大為提高，采用變壓法真空干燥作業因為溫升可控，罐內溫度分布均勻，避免了過去線圈表面烤焦的現象，解決了鐵心生銹的問題。變壓器產品的干燥質量均優于國家規定的優等品標準（JB／DQ2247－87），絕緣電阻成倍提高，產品一次交驗合格率達100％。

　　（4）綜合生產能力提高20％～30％，真空干燥工序生產能力較原工藝裝備實際干燥能力增加一倍以上。現在對于中小型變壓器只需每晚開爐卻可滿足生產需要，改變了過去前道工序都要等干燥工序的被動局面，縮短了產品生產周期。

　　（5）無污染，工人的勞動強度大為減輕。

　　變壓法真空干燥技術是一種投資少、見效快、非常適合中小型變壓器廠使用的比較理想的干燥技術。干燥設備無污染，安全性好，運行費用低，維修簡單，經濟效益和社會效益都比較好。