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變壓器干燥處理過程及原理

摘要：變壓器器身由于浸入了水分而受潮，將使絕緣的耐電強(qiáng)度降低，老化速度加快，故必須進(jìn)行干燥處理，文章詳細(xì)闡述了有關(guān)變壓器干燥處理的一系列問題。但是隨著生產(chǎn)的發(fā)展，更多、更先進(jìn)的干燥設(shè)備和干燥方法，將用于提高干燥質(zhì)量。
1變壓器干燥處理的意義
變壓器干燥的目的是除去變壓器絕緣材料中的水分，增加其絕緣電阻，提高其閃絡(luò)電壓。電壓在3kV以上的變壓器都必須進(jìn)行干燥處理。
變壓器器身主要由鐵心和線圈以及絕緣材料裝配組成，裝配好之后，在加入變壓器油之前，一定要經(jīng)過干燥處理工藝，以去除絕緣材料中的水分和氣體，使其含水量控制在產(chǎn)品質(zhì)量要求的限度之內(nèi)，以保證變壓器有足夠的絕緣強(qiáng)度和運(yùn)行壽命。對(duì)高壓變壓器，要求其絕緣材料的含水量在0.5％以內(nèi)。
2變壓器絕緣干燥標(biāo)準(zhǔn)及干燥處理
(1)干燥標(biāo)準(zhǔn)：
①變壓器絕緣油內(nèi)不含水分。油的擊穿電壓不低于出廠數(shù)據(jù)的75％；
②絕緣電阻不低于出廠數(shù)據(jù)的70％；
③介質(zhì)損失角正切不大于出廠數(shù)據(jù)的130％。
(2)變壓器遇到下列情況應(yīng)進(jìn)行干燥處理：
①檢修中更換繞組或絕緣；
②在修理或安裝器身時(shí)，器身在空氣中暴露的時(shí)間超過相應(yīng)的規(guī)定時(shí)間；
③經(jīng)絕緣電阻和吸收比測(cè)量變壓器繞組受潮。
3變壓器干燥處理常用的方法
(1)感應(yīng)加熱法。是將器身放在原來(lái)的油箱中，油箱外纏繞線圈通過電流，利用箱皮的渦流發(fā)熱來(lái)干燥的。此時(shí)箱壁溫度不超過115℃～120℃，器身溫度應(yīng)不超過90℃～95℃。為了纏繞線圈的方便，盡可能使線圈的匝數(shù)少些或電流小一些，一般電流選150A，導(dǎo)線可用35～50mm2。油箱壁上可墊石棉條多根，導(dǎo)線繞在石棉條板上。感應(yīng)加熱需要的電力，根據(jù)變壓器的類型及干燥條件決定。
(2)熱風(fēng)干燥法。將變壓器放在干燥室中，通入熱風(fēng)進(jìn)行干燥。干燥室可依據(jù)變壓器器身大小用壁板搭合，壁板內(nèi)滿鋪石棉板或其它浸漬過防火溶液的帆布或石棉麻布。干燥室應(yīng)盡可能小，壁板與變壓器之間的間距不應(yīng)大于200mm�？捎秒姞t、蒸汽蛇形管來(lái)加熱。
采用電爐時(shí)消耗的電力按下式計(jì)算：每min通過干燥室熱風(fēng)量Q，按干燥室容積q來(lái)選擇，一般用Q=15qm3來(lái)進(jìn)行計(jì)算。
P≈0.07γQ(t2－t1)
式中P-所需電爐電力，kW γ-空氣定壓比熱(均為0.31) t2，t1-進(jìn)口熱風(fēng)溫度與周圍氣溫，℃
干燥時(shí)進(jìn)口熱風(fēng)溫度應(yīng)逐漸上升，最高溫度不應(yīng)超過95℃，在熱風(fēng)進(jìn)口處應(yīng)裝過濾器或裝金屬柵網(wǎng)以消滅火星、灰塵。熱風(fēng)不應(yīng)直接吹向器身，從器身下面均勻地吹向各部，使潮氣通過箱中通風(fēng)孔放出。
(3)真空干燥法。這種干燥方法，是以空氣為載熱介質(zhì)，在大氣壓力下，將變壓器器身或繞組逐步預(yù)熱到105℃左右，才開始抽真空進(jìn)行處理。由于熱傳遞較慢，內(nèi)外加熱不均勻(內(nèi)冷外熱)，高電壓大容量的變壓器由于具有較厚的絕緣層，往往預(yù)熱需要100h以上，生產(chǎn)周期很長(zhǎng)，而且干燥得不徹底，很難滿足變壓器對(duì)絕緣的要求。但設(shè)備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。
(4)氣相真空干燥法。這種干燥方法是用一種特殊的煤油蒸氣作為載熱體，導(dǎo)入真空罐的煤油蒸氣在變壓器器身上冷凝并釋放出大量熱能，從而對(duì)被干燥器身進(jìn)行加熱。由于煤油蒸氣熱能大(煤油氣化熱為306×103j/kg)，故使變壓器器身干燥加熱更徹底，更均勻，效率很高，并且對(duì)絕緣材料的損傷度也很小。但由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)較高，目前只限于在110kV及以上的大型變壓器器身干燥處理中應(yīng)用。
4變壓器干燥處理后應(yīng)符合的要求
(1)不管采用哪種方式加熱干燥變壓器，在無(wú)油時(shí)，變壓器的器身溫度不得超過95℃，在帶油干燥時(shí)油溫不得高于80℃，以避免油質(zhì)老化。如果帶油干燥不能提高絕緣電阻時(shí)，應(yīng)把油全部放出，無(wú)油干燥。
(2)采用帶油干燥法應(yīng)每4h測(cè)量一次絕緣電阻和油的擊穿電壓。當(dāng)油擊穿電壓呈穩(wěn)定的狀態(tài)，絕緣電阻值也連續(xù)6h保持穩(wěn)定，即可停止干燥。
5變壓器干燥過程中應(yīng)注意的問題
(1)干燥室如不抽真空，則在箱蓋上應(yīng)開通氣孔或利用油門孔等使潮氣放出。
(2)采用帶油加熱時(shí)，應(yīng)在油箱外裝設(shè)保溫層，保溫層可用石棉布、玻璃布等絕緣材料，不得使用易燃材料，并應(yīng)采取相應(yīng)的防火措施。
(3)為提高繞組的干燥質(zhì)量，有兩大因素必須認(rèn)真考慮：一是控制干燥溫度；二是提高設(shè)備的真空度。對(duì)第一點(diǎn)，一般的干燥設(shè)備都能夠滿足工藝要求，對(duì)第二點(diǎn)，則受諸多因素的影響，必須統(tǒng)籌考慮，合理安排，以取得良好的干燥效果。
(4)干燥時(shí)抽真空的過程中，在開始烘燥的低溫階段，不宜抽真空或在低真空情況下烘燥，否則不利于鐵心溫度的升高和潮氣的排除，當(dāng)溫度升至70～80℃時(shí)開始提高真空度。烘燥進(jìn)行1～2h時(shí)，油箱內(nèi)水蒸汽較多，熱輻射能力提高，內(nèi)部溫度趨于均勻，水分也逐漸減小，熱輻射能力又降低。
(5)干燥后鑒定絕緣的方法和該測(cè)試的變壓器技術(shù)指標(biāo)。變壓器經(jīng)過干燥后，對(duì)它的絕緣性能需作一次全面鑒定，以檢查其干燥效果。鑒定的項(xiàng)目，除套管外，其余均與吊心大修時(shí)試驗(yàn)項(xiàng)目相同。
6影響變壓器干燥效果的主要因素
(1)要有足夠的熱能。一臺(tái)大型變壓器有數(shù)百公斤到數(shù)噸的絕緣體，含有大量的水分，因此在干燥過程中需要相當(dāng)多的熱能。
(2)絕緣材料內(nèi)部與周圍介質(zhì)的水蒸汽分壓差值越大，絕緣材料中的水分蒸發(fā)、擴(kuò)散、遷移的也越快。降低絕緣周圍介質(zhì)水蒸汽的分壓和提高絕緣材料的溫度，可以增大差值。
(3)絕緣材料的擴(kuò)散系數(shù)取決于絕緣材料的含水量、溫度及周圍空氣壓力。
(4)干燥進(jìn)程的時(shí)間要短，干燥時(shí)間主要取決于最終所要求達(dá)到的含水量指標(biāo)。
7結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，變壓器絕緣材料的干燥處理就是把材料中的水分轉(zhuǎn)移到周圍介質(zhì)中去的過程，為了提高絕緣材料的干燥速度，人們從提高器身干燥溫度和油箱內(nèi)真空度著手，采取了許多干燥方法，來(lái)處理干燥過程中遇到的許多實(shí)際問題。各種干燥處理方法都有各自的應(yīng)用場(chǎng)合及優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)因地制宜地進(jìn)行。隨著變壓器生產(chǎn)的發(fā)展，相信將有更多、更先進(jìn)的干燥設(shè)備和干燥方法，用于提高變壓器的干燥質(zhì)量。