淺析變壓器真空干燥方法

摘 要：隨著電力事業(yè)的迅速發(fā)展，變壓器作為一種常見的元器件廣泛運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中。其安全性和可靠性不僅僅影響這電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，同時(shí)對于人民生命財(cái)產(chǎn)安全有著重要影響。本文針對于變壓器真空干燥的基本原理，分析研究了幾種應(yīng)用較廣的方法。

關(guān)鍵詞：變壓器；真空干燥；循環(huán)壓力法；

1前言

變壓器內(nèi)部安裝有大量的絕緣材料，一旦變壓器進(jìn)水將導(dǎo)致絕緣材料絕緣性能降低，對變壓器正常工作造成嚴(yán)重的影響，甚至引發(fā)安全事故。因此變壓器真空干燥不僅是在變壓器制造過程中有著不可替代的作用，也是在變壓器進(jìn)水后進(jìn)行維護(hù)的重要環(huán)節(jié)。

2 變壓器真空干燥方法

研究表明變壓器中水分主要是以毛細(xì)吸附的形式存在，主要附著部位有變壓器絕緣材料的表面和內(nèi)部。與此相對應(yīng)的，變壓器干燥可以大體分為三個(gè)階段，分別是表面干燥，內(nèi)部干燥和深層干燥。通常情況下，變壓器中水分蒸發(fā)的速度與周圍介質(zhì)中的水蒸氣壓強(qiáng)有關(guān)，即相同條件下真空度越大，水分蒸發(fā)越快，相同條件下溫度越高水分蒸發(fā)越快，變壓器真空干燥就是在這以原理的指導(dǎo)下進(jìn)行的。

2.1傳統(tǒng)真空干燥方法研究

傳統(tǒng)的真空干燥方法是在近地表大氣壓下進(jìn)行，使用的介質(zhì)為空氣，首先將變壓器預(yù)熱到100℃以上，然后進(jìn)行抽真空處理，大部分單位在進(jìn)行上述方法干燥時(shí)使用105℃。大量實(shí)踐表明，該種方法的主要缺點(diǎn)有是導(dǎo)熱能力不足，傳熱速度慢導(dǎo)致處理時(shí)間長，干燥不徹底。加熱不均容易導(dǎo)致內(nèi)部溫度低，達(dá)不到干燥的效果，同時(shí)容量大電壓高的變壓器絕緣層較厚，預(yù)熱時(shí)間通常在100小時(shí)以上，效率低。優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，容易操作。綜合來看該種方法工藝較為落后，效率低，不推薦使用。

另一種過去常用的干燥方法是噴油干燥法，該方法通過在變壓器上噴灑加熱過的變壓器油來進(jìn)行變壓器的加熱，然后在真空狀態(tài)下進(jìn)行干燥作業(yè)。該種方法改進(jìn)之處在于變壓器油的加熱效率高，同時(shí)流動過程中可以加熱變壓器內(nèi)部，加熱更加均勻，干燥時(shí)間相對較短。不足之處在于噴油操作在變壓器內(nèi)部水分蒸發(fā)之前進(jìn)行，在進(jìn)入變壓器后，變壓器油的擴(kuò)散系數(shù)與水相比低得多，在一定程度上影響了絕緣材料中的水分蒸發(fā)效率。

2.2 近年來興起的變壓器真空干燥方法研究

（1）熱油真空霧化干燥法

熱油真空霧化干燥法的工作程序是：向變壓器油箱內(nèi)注入適量的干燥用油，油位一般注到器身下夾件稍上位置。從油箱中來的油經(jīng)過加熱器加熱后，油溫可達(dá)到100℃左右，利用壓力式濾油機(jī)的壓力迫使油通過特制的噴嘴后變成霧狀，均勻地噴灑在變壓器的器身上，使器身的絕緣材料得到加熱。由于油的熱傳導(dǎo)較快且熱容量較大，所以繞組的濕度很快達(dá)到干燥所需要的數(shù)值。與此同時(shí)，變壓器的箱殼內(nèi)也被抽到較高的真空，使繞組中潮濕的水分較快地蒸發(fā)出來。噴灑在器身上的熱油從上流到下，將熱量傳遞給整個(gè)器身后，在器身底部匯集起來的油，又由壓力式濾油機(jī)的油泵抽出，經(jīng)加熱器加熱后再噴射成霧狀，如此不斷循環(huán)后，從絕緣物中蒸發(fā)出來的水分一部分被真空泵抽出，一部分隨油循環(huán)帶至濾油機(jī)排除，達(dá)到干燥的目的。干燥結(jié)束以后，要把干燥用的變壓器油從油箱里而全部排除，然后用干凈合格的變壓器油沖洗器身和油箱。

（2）熱油循環(huán)干燥法

變壓器熱油循環(huán)干燥法工作程序是：啟動真空濾油機(jī)，油泵從儲油罐中抽油。油經(jīng)板式濾油機(jī)后經(jīng)加熱器進(jìn)行初次加熱，在真空濾油機(jī)內(nèi)初次脫水、脫氣，再經(jīng)過濾后注入油箱中，直至油淹沒變壓器繞組和絕緣部件，然后利用油泵迫使油經(jīng)過濾油機(jī)、加熱器和油箱做循環(huán)流動。在上述循環(huán)進(jìn)行多次之后，油溫逐漸升高直至達(dá)到干燥要求，在此之后將干燥有油灌入儲油罐中，此時(shí)油溫保持在80-90℃，同時(shí)真真空泵進(jìn)行抽真空作業(yè)，并保持真空狀態(tài)4h以上。最后將經(jīng)過脫水脫氣操作的熱油送入油箱中，通常情況下，在3-4次循環(huán)之后，變壓器就可達(dá)到干燥的目的。

（3）變壓發(fā)真空干燥技術(shù)

提升溫度和抽真空是進(jìn)行變壓器干燥處理的兩個(gè)基本條件，通過提升絕緣材料的溫度提高變壓器內(nèi)部水蒸氣的分壓強(qiáng)，通過真空操作降低周圍介質(zhì)中水蒸氣的分壓強(qiáng)，雙管齊下。但是溫度的提升和真空度是一對矛盾，變壓法真空干燥技術(shù)就是在深入研究這一對矛盾的基礎(chǔ)上提出的。其主要的干燥工藝分析如下。

該方法分四個(gè)階段進(jìn)行，分別是預(yù)熱階段、變壓控制、脫水作業(yè)和終干。預(yù)熱階段中使用空氣作為導(dǎo)熱介質(zhì)，在真空罐引發(fā)對流作用之后，加速熱交換作用，變壓器中鐵芯和線圈溫度升高較快。變壓可控制過程中，隨著溫度的升高，線圈的升溫速度降低，鐵圈的升溫速度上升，此過程需要控制內(nèi)部壓強(qiáng)的變化。脫水階段不斷抽走變壓器中脫出的水蒸氣。終干階段變壓器內(nèi)部的水分存留較少，僅靠輻射能就可以滿足水分蒸發(fā)所需的能量，不斷抽真空加大絕緣材料和熱空氣的水蒸氣壓強(qiáng)差。該方法主要使用的設(shè)備包括：真空干燥罐、加熱及抽真空設(shè)備、自動控制設(shè)備等。

（4）循環(huán)壓力法真空干燥

循環(huán)壓力真空干燥在傳統(tǒng)干燥方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，傳統(tǒng)干燥方法在控制溫度和真空度范圍內(nèi)，絕緣材料的水分蒸發(fā)和凝結(jié)在特殊條件下達(dá)到動態(tài)平衡，阻礙了后續(xù)干燥操作，循環(huán)壓力干燥法通過加入放氣罐，在適當(dāng)時(shí)候加入加熱之后的干燥空氣，提高變壓器內(nèi)的空氣分子熱傳導(dǎo)，使得存在于毛細(xì)管內(nèi)的水分子得到足夠的能量逸出，并被真空泵抽走，達(dá)到干燥的目的。在真空泵工作一定時(shí)間后，再次開啟放氣罐，補(bǔ)充干燥的熱空氣，如此往復(fù)直至干燥結(jié)束。

循環(huán)壓力法真空干燥工藝設(shè)備流程圖如上圖所示，主要的組成部分及功能介紹如下：真空罐加熱裝置，通過熱輻射的方式加熱空氣和變壓器；真空機(jī)組主要設(shè)備為真空泵，保持變壓器內(nèi)足夠的真空度；冷凝系統(tǒng)，目的是為了將抽出的含有水分的熱空氣進(jìn)行冷凝，同時(shí)加裝一個(gè)儲水罐，定期將冷凝水放出。

3 結(jié)語

本文在深入研究變壓器干燥原理的基礎(chǔ)上，通過分析傳統(tǒng)真空干燥方法的不足，對于現(xiàn)階段應(yīng)用效果較好的幾種改進(jìn)型變壓器在真空干燥方法及西寧研究，具有重大而現(xiàn)實(shí)的意義。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 白陽. 電力變壓器變壓法真空干燥技術(shù)研究[J]. 科技展望， 2016， 26（16）.

作者簡介：

王月（1989.12.29）；性別：男，籍貫：黑龍江省哈爾濱市方正縣，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于大慶師范學(xué)院；研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)；