一種大型電力變壓器乾燥方法及裝置的製作方法
2023-09-17 13:13:50 2
專利名稱：一種大型電力變壓器乾燥方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用真空乾燥罐對大型電力變壓器線圈或器身進行烘乾的方
法，屬變壓器技術領域。
背景技術：
變壓器中的水分主要聚集在絕緣紙(板)和變壓器油中，它會使絕緣電阻降低，介質損失增加，局放電壓和擊穿強度也隨絕緣系統含水量增加而急劇下降，水分對變壓器運行安全構成較大威脅，嚴重時還會釀成放電擊穿事故。另外，水分還直接參與油、紙纖維素等高分子介質的化學降解反應，促使這些材料降解老化，從而加速絕緣系統介電強度的降低和各項性能的劣化。因此，變壓器在生產過程中必須進行乾燥處理。
高電壓大容量變壓器具有較厚的絕緣層，傳統的真空乾燥方法，如電加熱真空乾燥法、熱風循環乾燥法等，由於不能對乾燥過程實施精確控制，真空罐內壓力從一個大氣壓降到高真空的抽真空時間很短，容易使絕緣紙(板)表層毛細胞萎縮，影響深層水分的蒸發，導致生產周期很長，而且乾燥不徹底，很難滿足變壓器的絕緣要求。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足、提供一種能快速、徹底地使深層水份蒸發的大型電力變壓器乾燥方法，本發明同時還給出了實現本方法所使用的裝置。
本發明所述問題是以下述技術方案實現的 —種大型電力變壓器乾燥方法，它以真空罐、加熱排管和真空泵構成乾燥系統，通過控制加熱排管的工作狀態和真空泵的抽真空速度，使真空罐內的溫度和真空度按設定曲線變化，對真空罐內的變壓器進行乾燥處理，具體步驟如下 a.預熱階段利用真空泵對真空罐抽真空至罐內氣體真空度到40000帕，而後停止抽真空，並利用充氣閥對真空罐充氣，待罐內壓力升高至80000帕時，保持80000帕T1時間，Tl時間由參數設定，數值為20 30分鐘，完成第一次抽真空操作，然後，重複所述操作1 5次，與此同時，向真空罐加熱排管內通入蒸氣，對鐵心進行加熱，使其溫度上升到72°C，溫度值範圍為70°C 80°C ; b.過渡階段繼續對鐵心進行加熱，同時，對真空罐繼續抽真空，使真空罐內的壓強依60000帕、40000帕、20000帕和10000帕四個數值為臺階按線性規律逐漸降低，最終使罐內真空達到10000帕；每次當真空罐內的壓強達到臺階值時，保持該真空度T2時間，此期間不再對真空罐充氣，T2設定值為15 20分鐘； c.主幹燥階段繼續對鐵心進行加熱，同時，間歇性對真空罐抽真空，即抽真空10分鐘，停止10分鐘，直到真空罐內的真空度達到設定值，這個值由參數設定，數值為500帕-200帕，同時，鐵芯溫度達到85°C 9(TC的範圍； d.終乾燥階段連續抽真空使罐內真空度達到200帕-150帕，使真空罐內真空度保持該數值4-6小時；然後，連續抽真空直到真空罐內的真空度達到終乾燥結束壓力
4Pm(Pm為終點判斷常數)以下，所述Pm數值隨變壓器電壓等級而不同，對110KV電壓 等級其Pm取值為10-15帕，對220KV電壓等級，其Pm取值為1-1.5帕(電壓等級高於 220KV罐內一般只放線圈)；真空罐內溫度控制在105°C ;e.終點判斷階段，判斷變壓器的乾燥程度是否合格，若合格，乾燥處理結束， 否則重複上述乾燥過程；真空罐內溫度控制在105°C。 上述大型電力變壓器乾燥方法，所述變壓器的乾燥合格與否按以下步驟進行
①在終乾燥階段結束以後，繼續抽一定時間真空後停機，並記錄下此時的真空 度Pn，停機30分鐘後，再記錄此時真空度Pa; ②開啟真空泵，抽真空使真空罐內的真空度重新達到Pn，然後停機30分鐘，並 記錄此時真空罐內的真空度與Pb ; ③開啟真空泵，抽真空使真空罐內的真空度重新達到Pn，然後停機30分鐘，並 記錄此時真空罐內的真空度Pc ; ④判斷變壓器的乾燥程度是否合格若Pm > Pa > Pb > Pc即為合格，否則即 為不合格。 —種大型電力變壓器乾燥裝置，它包括真空罐、加熱排管、兩個羅茨泵、兩個 旋片泵和控制電路，所述加熱排管位於真空罐內底部，通過蒸氣閥與蒸氣源連接；第一 羅茨泵的進氣口通過主蝶閥與真空罐連通，出氣口接第二羅茨泵的進氣口；第一旋片泵 和第二旋片泵的出氣口與大氣連通，進氣口分別通過第一旋片泵蝶閥和第二旋片泵蝶閥 與第二羅茨泵的出氣口連接。 上述大型電力變壓器乾燥裝置，所述控制電路由開關信號輸入電路、模擬信號 輸入電路、PLC和執行電路組成，所述開關信號輸入電路包括真空罐壓力開關、冷卻水 壓力開關、蒸氣壓力開關和壓縮空氣壓力開關，所述真空罐壓力開關設置六個，壓強值 分別是80000帕、40000帕、20000帕、10000帕、4200帕和2700帕，六個真空罐壓力開 關、冷卻水壓力開關、蒸氣壓力開關和壓縮空氣壓力開關的輸出端分別接PLC的10.0 10.7和11.0端；所述模擬信號輸入電路由真空罐真空度傳感器和九個溫度傳感器組成， 九個溫度傳感器分別是線圈上部溫度傳感器、線圈中部溫度傳感器、線圈下部溫度傳感 器、鐵芯上部溫度傳感器、鐵芯中部溫度傳感器、鐵芯下部溫度傳感器、空間溫度傳感 器、蒸氣溫度傳感器和冷卻水溫度傳感器，真空罐真空度傳感器和九個溫度傳感器分別 接PLC的不同模擬信號輸入端；所述執行電路由十個繼電器和七個電磁閥組成，所述十 個繼電器的控制線圈分別接PLC的Q0.0 Q0.7、 Q1.0禾卩Q1.1端，它們的常開觸點分別 控制第一羅茨泵、第二羅茨泵、第一旋片泵、第二旋片泵、第一旋片泵蝶閥、第一旋片 泵充氣閥、第二旋片泵蝶閥、第二旋片泵充氣閥、主蝶閥、真空罐充氣閥；蒸氣閥的控 制端接PLC的MO、 10端。 本發明採用間歇式抽真空的方法來控制真空罐內的真空度，使真空罐內的真空 度和溫度按設定曲線變化，防止因真空度變化過快等原因影響絕緣層深層水份的蒸發， 從而加快了變壓器的乾燥速度。本發明可大大縮短變壓器乾燥所需時間，經連續一年的 測試結果，平均乾燥時間縮短5個小時左右，而且能顯著提高幹燥效果，經檢測絕緣件 的含水量較普通的乾燥方法降低20%左右，能最大限度地滿足變壓器的絕緣要求。
下面結合附圖對本發明作進一步說明。 圖1是本發明真空度和溫度控制曲線； 圖2三段法終點判斷原理圖； 圖3是乾燥裝置的結構示意圖； 圖4是控制電路的電原理框圖； 圖5是控制電路的電原理圖； 圖6是主迴路的電原理圖。 圖中各標號為1、真空罐；2、加熱排管；PLC、可編程序控制器；ZK、真
空罐真空度傳感器；RT1 RT9、溫度傳感器；XB1、第一旋片泵；XB2、第二旋片
泵；LB1、第一羅茨泵；LB2、第二羅茨泵；VI、第一旋片泵蝶閥；V2、第一旋片泵充 氣閥；V3、第二旋片泵蝶閥；V4、第二旋片泵充氣閥；V5、主蝶閥；V6、真空罐充氣
閥；V7、蒸氣閥；Tl、預熱階段抽真空到80000帕的保持時間；T2、過渡階段在40000 帕、20000帕、10000帕的保持時間；T3、主幹燥階段抽真空的時間；T4、主幹燥階段 停止抽真空的時間；T5、終點判斷階段抽真空的時間；T6、終點判斷階段停止抽真空的 時間；Pl、主幹燥階段結束的真空度；P2、終乾燥階段結束的真空度；Pm、終點判斷 的真空度；Pn、終乾燥結束後抽真空T5時間後系統的真空度；Pa、第一次終點判斷的 真空值；Pb、第二次終點判斷的真空；Pc、第三次終點判斷的真空差值；SP1、(設定值 為)80000帕壓力開關；SP2、 40000帕壓力開關；SP3、 20000帕壓力開關；SP4、 10000 帕壓力開關；SP5、 4200帕壓力開關；SP6、 2700帕壓力開關；SP7、冷卻水壓力開關；
SP8、蒸氣壓力開關；SP9、壓縮空氣壓力開關；Jl、第一旋片泵繼電器；Jl-l、 Jl的常 開觸點；J2、第二旋片泵繼電器；J2-l、 J2的常開觸點；J3、第一羅茨泵繼電器；J3-l、 J3的常開觸點；J4、第二羅茨泵繼電器；J4-l、 J4的常開觸點；J5、第一旋片泵蝶閥 繼電器；J5_l、 J5的常開觸點；J6、第一旋片泵充氣閥繼電器；J6-l、 J6的常開觸點； J7、第二旋片泵蝶閥繼電器；J7-l、 J7的常開觸點；J8、第二旋片泵充氣閥繼電器； J8-l、 J8的常開觸點；J9、主蝶閥繼電器；J9-l、 J9的常開觸點；JIO、真空罐充氣閥繼 電器；J10-l、 J10的常開觸點；
具體實施例方式
參看圖l，本發明的整個工藝流程分為五個階段分別為預熱階段、過渡階 段、主幹燥階段、終乾燥階段、終點判斷階段。在預熱階段，罐內真空度在80000帕 40000帕之間變化，鐵心溫度上升到72t:，這樣的循環往復過程，使罐內的溫度分布 均勻，又可不斷地將深層絕緣材料中的水分蒸發出來；在過渡階段， 一般要經過80000 帕、40000帕、20000帕、10000帕四個臺階式的下降，最終使罐內真空達到10000帕； 在主幹燥階段，抽真空一段時間，關閉主閥一段時間，如此循環往復，直到真空度達到 工藝規定的值(一般為500帕)；在終乾燥階段，連續抽真空直到真空度最終達到Pm以 下；在終點判斷階段，採用三段法判斷乾燥是否合格。 參看圖2，為終點判斷的曲線。在終乾燥階段結束以後，再連續抽一定的時間 T5， T5—般為30分鐘，記錄此時真空度Pn(此數值可任選)，第一步，停止抽真空30分鐘，罐內的真空度會由於水分的揮發和真空罐的熱態洩漏而上升，記錄此時真空度Pa， 若Pa〈Pm則表明由於水分揮發和真空罐的熱態洩漏導致真空度上升仍在合格的範圍 內，以下兩次判斷也是如此；第二步，開啟真空泵，直到抽真空到最初記錄得到的真空 度Pn的程度，然後再停機30分鐘，然後記錄此時真空度Pb;第三步，開啟真空泵，直 到抽真空達到判斷之初記錄得真空度Pn的程度，然後再停機30分鐘，然後記錄此時真空 度Pc。如果三次判斷的差值滿足Pm〉Pa〉Pb〉Pc，則表明連續三次判斷均在合格的 範圍內，而且三次壓升連續下降，即乾燥判斷為合格，否則要重新乾燥和判斷。
參看圖3，圖中粗實線表示冷卻水管，虛線表示與大氣連接的管道，旋片泵和 羅茨泵與真空罐之間的管道用細實線表示。工作時，變壓器置於真空罐內，溫度傳感器 RT1 RT6分別採集其線圈上、中、下部以及鐵芯上、中、下部的溫度，RT7 RT9分 別採集空間溫度、蒸氣溫度和冷卻水溫度。真空度傳感器ZK和真空罐壓力開關SP1 SP6裝於真空罐與第一羅茨泵LB1之間的管道上，SP7 SP9分別是冷卻水壓力開關、蒸 氣壓力開關(未畫出)和壓縮空氣壓力開關(未畫出)，這三個壓力開關分別安裝在相應管 路中。 參看圖5、圖6， PLC設有六個擴展模塊， 一個擴展模塊是EM235，連接真空度 傳感器ZK和蒸氣閥V7，其餘五個擴展模塊均為EM231RTD，每個EM231RTD連接兩個 或一個溫度傳感器(溫度傳感共九個)。PLC通過十個繼電器J1 J10的常開觸點Jl-l J10-l分別控制兩個羅茨泵LB1、 LB2、兩個旋片泵XB1、 XB2和六個電磁閥VI V6。
在加溫與抽真空的過程中，隨著真空度的降低，水分得以揮發的介質-空氣越來 越來越少，如果在終乾燥階段，如果真空度下降的太快，反而不利於水分的蒸發，在終 乾燥階段，在羅茨泵的控制上增加變頻器，控制羅茨泵的抽速，在可編程控制器的程序 中，增加一個PID控制迴路，以變頻器的輸出作為被控對象，以罐內真空度作為反饋， 使罐內的真空度保持在170帕左右，以利於水分的蒸發。
權利要求
一種大型電力變壓器乾燥方法，其特徵是，它以真空罐、加熱排管和真空泵構成乾燥系統，通過控制加熱排管的工作狀態和真空泵的抽真空速度，使真空罐內的溫度和真空度按設定曲線變化，對真空罐內的變壓器進行乾燥處理，具體步驟如下a.預熱階段利用真空泵對真空罐抽真空至罐內氣體真空度到40000帕，而後停止抽真空，並利用充氣閥對真空罐充氣，待罐內壓力升高至80000帕時，保持80000帕T1時間，T1時間由參數設定，數值為20～30分鐘，完成第一次抽真空操作，然後，重複所述操作1～5次，與此同時，向真空罐加熱排管內通入蒸氣，對鐵心進行加熱，使其溫度上升到72℃，溫度值範圍為70℃～80℃；b.過渡階段繼續對鐵心進行加熱，同時，對真空罐繼續抽真空，使真空罐內的壓強依60000帕、40000帕、20000帕和10000帕四個數值為臺階按線性規律逐漸降低，最終使罐內真空達到10000帕；每次當真空罐內的壓強達到臺階值時，保持該真空度T2時間，此期間不再對真空罐充氣，T2設定值為15～20分鐘；c.主幹燥階段繼續對鐵心進行加熱，同時，間歇性對真空罐抽真空，即抽真空10分鐘，停止10分鐘，直到真空罐內的真空度達到設定值，這個值由參數設定，數值為500帕-200帕，同時，鐵芯溫度控制在85℃～90℃的範圍；d.終乾燥階段連續抽真空使罐內真空度達到200帕-150帕，使真空罐內真空度保持該數值4-6小時；然後，連續抽真空直到真空罐內的真空度達到終乾燥結束壓力Pm以下，所述Pm數值隨變壓器電壓等級而不同，對110KV電壓等級其Pm取值為10-15帕，對220KV電壓等級，其Pm取值為1-1.5帕；真空罐內溫度控制在105℃；e.終點判斷階段，判斷變壓器的乾燥程度是否合格，若合格，乾燥處理結束，否則重複上述乾燥過程；真空罐內溫度控制在105℃。
2. 根據權利要求1所述大型電力變壓器乾燥方法，其特徵是，所述變壓器的乾燥合格 與否按以下步驟進行① 在終乾燥階段結束以後，繼續抽一定時間真空後停機，並記錄下此時的真空度 Pn，停機30分鐘後，再記錄此時真空度Pa;② 開啟真空泵，抽真空使真空罐內的真空度重新達到Pn，然後停機30分鐘，並記錄 此時真空罐內的真空度與Pb;③ 開啟真空泵，抽真空使真空罐內的真空度重新達到Pn，然後停機30分鐘，並記錄 此時真空罐內的真空度Pc;④ 判斷變壓器的乾燥程度是否合格若Pm〉Pa〉Pb〉Pc即為合格，否則即為不 合格。
3. —種大型電力變壓器乾燥裝置，其特徵是，構成中包括真空罐(l)、加熱排管(2)、 兩個羅茨泵、兩個旋片泵和控制電路，所述加熱排管(2)位於真空罐(1)內底部，通過蒸 氣閥(V7)與蒸氣源連接；第一羅茨泵(LB1)的進氣口通過主蝶閥(V5)與真空罐(1)連通， 出氣口接第二羅茨泵(LB2)的進氣口 ；第一旋片泵(XB1)和第二旋片泵(XB2)的出氣口 與大氣連通，進氣口分別通過第一旋片泵蝶閥(VI)和第二旋片泵蝶閥(V3)與第二羅茨泵 (LB2)的出氣口連接。
4. 根據權利要求3所述大型電力變壓器乾燥裝置，其特徵是，所述控制電路由開關信 號輸入電路、模擬信號輸入電路、PLC和執行電路組成，所述開關信號輸入電路包括真空罐壓力開關、冷卻水壓力開關(SP7)、蒸氣壓力開關(SP8)和壓縮空氣壓力開關(SP9)， 所述真空罐壓力開關設置六個，壓強值分別是80000帕、40000帕、20000帕、10000帕、 4200帕和2700帕，六個真空罐壓力開關(SP1 SP6)、冷卻水壓力開關(SP7)、蒸氣壓 力開關(SP8)和壓縮空氣壓力開關(SP9)的輸出端分別接PLC的10.0 10.7和11.0端; 所述模擬信號輸入電路由真空罐真空度傳感器(ZK)和九個溫度傳感器組成，九個溫度傳 感器分別是線圈上部溫度傳感器(RT1)、線圈中部溫度傳感器(RT2)、線圈下部溫度傳感 器(RT3)、鐵芯上部溫度傳感器(RT4)、鐵芯中部溫度傳感器(RT5)、鐵芯下部溫度傳感器 (RT6)、空間溫度傳感器(RT7)，蒸氣溫度傳感器(RT8)和冷卻水溫度傳感器(RT9)，真空 罐真空度傳感器(ZK)和九個溫度傳感器分別接PLC的不同模擬信號輸入端；所述執行電 路由十個繼電器(Jl J10)和七個電磁閥組成，所述十個繼電器(Jl J10)的控制線圈分 別接PLC的QO.O Q0.7、 Q1.0和Ql.l端，它們的常開觸點(Jl-1 J10-l)分別控制第 一羅茨泵(LB1)、第二羅茨泵(LB2)、第一旋片泵(XB1)、第二旋片泵(XB2)、第一旋片泵 蝶閥(V1)、第一旋片泵充氣閥(V2)、第二旋片泵蝶閥(V3)、第二旋片泵充氣閥(V4)、主 蝶閥(V5)、真空罐充氣閥(V6);蒸氣閥(V7)的控制端接PLC的M0、 10端。
全文摘要
一種大型電力變壓器乾燥方法，用於改善變壓器的乾燥效果並縮短乾燥時間。其技術方案是它以真空罐、加熱排管和真空泵構成乾燥系統，通過控制加熱排管的工作狀態和真空泵的抽真空速度，使真空罐內的溫度和真空度按設定曲線變化，對真空罐內的變壓器進行乾燥處理，使其深層水份徹底蒸發出來。本發明採用間歇式抽真空的方法來控制真空罐內的真空度，使真空罐內的真空度和溫度按設定曲線變化，防止因真空度變化過快等原因影響絕緣層深層水份的蒸發，從而加快了變壓器的乾燥速度。本發明可大大縮短變壓器乾燥所需時間，而且能顯著提高幹燥效果，最大限度地滿足變壓器的絕緣要求。
文檔編號H01F41/12GK101692402SQ20091007550
公開日2010年4月7日 申請日期2009年9月24日 優先權日2009年9月24日
發明者張晶晶, 肖海濱, 臧秀榮, 谷保立, 郄曉立, 馬雙喜 申請人:保定天威集團有限公司