一種油質真空絕緣浸漬裝置及其方法

2023-04-27 00:45:16

專利名稱：一種油質真空絕緣浸漬裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及高電壓與絕緣技術領域，具體涉及一種油質真空絕緣浸漬裝置及其方 法，主要用於高壓絕緣材料的乾燥處理，以及在真空乾燥完成後在真空狀態下注入變壓器 油、漆，使變壓器油、漆等絕緣液體填滿絕緣材料內部空腔，能夠大幅提示材料絕緣性能。
背景技術：
油紙絕緣是大型、高電壓電力設備採用最普遍的內絕緣結構，在大型電力設備中 得到了廣泛的應用。絕緣紙板內部普遍存在空腔、氣隙，是造成絕緣局部放電、劣化的主要 原因，另外，未處理的紙板中，水分含量比標準要求值大很多，這也直接影響到紙板的絕緣 性能。因此在油紙絕緣設備生產製造過程中，需要採用真空乾燥、真空濾油乾燥工藝。在電力變壓器中，對於絕緣紙板紙絕緣或紙板絕緣的加工工藝，要特別重視乾燥 和浸油。在固體絕緣材料進行徹底乾燥之後，紙板必須在高真空下用油浸漬。紙板在高真 空和低真空下浸油，其介電強度相差相當明顯。從局部放電量控制的角度看，在任何情況下 的氣泡都應該避免。這樣就對在油紙絕緣實驗研究前對絕緣紙板的處理十分嚴格，這樣才 能保證實驗結論正確，對高電壓相關研究與技術提供可靠的理論依據。常規的真空浸油裝置普遍採用壓差法進行真空浸油，即在被處理材料真空乾燥完 成後，利用貯油罐與浸油罐的氣壓差，將絕緣液體吸入浸油罐，從而實現真空浸油。例如中 國專利申請99226437. 5公開了一種循環式真空浸油機，其真空泵1與筒體51連通並裝有 抽氣閥21、真空表31、進氣閥41、筒體51上方有密封蓋61，內腔有測溫熱電阻81，下部外 側裝有電熱元件71，真空泵1還與筒體52連接並裝有抽氣閥22、進氣閥42，筒體52上方 有密封蓋62，內腔有測溫熱電阻82，下部外側有電熱元件72，筒體52下部與筒體51下部 之間連通並設有雙向閥9。該機採用雙筒循環浸油，浸油筒和儲油筒水平布置，適合於工業 化的快速浸油處理，但油在兩個桶之間流動時，需要氣壓差才能實現，從而影響罐內的真空 度，在常規對真空度要求不高的場合可以實現。但對於超、特高壓設備內絕緣特性的研究， 需要研究極限真空下浸油處理對絕緣性能的影響。因此設計了基於重力差法的濾油系統。 可以在極限真空度下完成浸油，進而保證浸漬性能。中國專利申請200810069818. 3公開了一種壓差式多功能真空浸油設備，包括真 空罐、油箱和真空泵，真空罐設置在油箱上部，真空罐與油箱之間設置連通管，連通管管路 上設置進放油閥，真空泵通過進排氣管與真空罐連通，進排氣管管路上設置真空罐出氣單 向閥，所述真空罐內設置真空罐加熱裝置，真空罐在使用時密封，其能夠實現絕緣材料真空 乾燥和浸油過程，並利用氣壓差和重力作用實現了油的便利循環利用，其缺點是該裝置儲 油筒處於浸油筒下方，工作時，需要較高的壓差，將下方儲油桶的油吸入浸油筒內，因此該 裝置更難以保證工作時的真空度。並且，該專利中依靠閥門控制儲油筒與浸油筒的連接，儲 油筒不能承受真空壓力，連接閥門打開後，浸油筒處於真空狀態而儲油桶上部處於大氣壓 環境，因此形成接近1個大氣壓的壓力將油注入浸油筒，由此會造成真空度的急劇下降，並 會產生大量油泡沫，影響浸漬效果。
綜述所訴，傳統的使用氣壓差法進行注油時，必然會造成浸油罐內真空度降低，並 且可能產生油泡沫，保證不了紙板在真空下的浸油要求，進而影響浸油效果，絕緣紙板內的 水份的蒸發和氣泡的溢出效果受到影響，進而影響了絕緣紙板的介損值等參數，因此就無 法保證試驗順利進行，對實驗結果的影響更是難以評價。

發明內容
本發明的目的是為了克服以上對於絕緣紙板加工工藝的缺陷，提供一種真空浸油 裝置採用液位差法進行真空浸油。本發明的一種油質真空絕緣浸漬裝置，包括貯油罐、真空機組、浸油罐、緩衝器、溫 控系統、加熱裝置、真空度測量裝置、球閥和導油管，貯油罐與浸油罐之間通過導油管連接， 貯油罐與浸油罐通過連管與緩衝器連接，緩衝器與真空機組之間通過連管連接；貯油罐與 浸油罐分別具有加熱裝置，所述加熱裝置通過溫控系統進行控制；貯油罐與浸油罐分別具 有真空度測量裝置用於測量罐內的真空程度，浸油罐的上部設置有球閥；各個管道上設置 有管道開關，其特徵在於所述貯油罐的位置比浸油罐的位置高，使用所述緩衝器與真空機 組共同工作使貯油罐和浸油罐中的真空度保持一致，從而可以採用液位差法進行真空浸 油；所述緩衝器在真空機組和浸油罐間起到隔離作用，從而避免在抽真空過程中，以 及浸油罐內真空突然解除過程中，浸油罐內的雜質或液體直接進入真空泵，對真空泵造成 損傷；所述真空機組由旋片泵和羅茨泵搭配組成，用於對與其相連接的管路抽真空，通 過控制管路上的閥門，可以實現分別對浸油罐、貯油罐分別或共同抽真空。其中，所述貯油罐的底部位置比浸油罐的頂部位置高。其中，所述貯油罐的底部位置比浸油罐的頂部位置高lO-lOOcm。其中，所述球閥為不鏽鋼球閥。其中，所述導油管為可拆卸可伸縮的導油管，導油管的長度可以調節，並且能夠伸 至貯油罐和浸油罐的底部，從而可以充分利用變壓器油提高浸油效果。其中，使用所述緩衝器與真空機組共同工作使貯油罐和浸油罐中的真空度保持在 3-10Pa。其中，所述加熱裝置對貯油罐和浸油罐中的油進行加熱，採用不鏽鋼低負荷電加 熱管直接加熱，所述溫控系統可控制加熱時間和加熱溫度，並且可將加熱溫度控制誤差在 < rc的範圍內。其中，所述導油管採用耐高溫材料製作，高溫下不分解且不與油發生反應。。本發明還提供了一種使用上述裝置的方法，其特徵在於包括以下步驟1)首先將需要浸油的試品放入浸油罐中，並且在貯油罐中注入變壓器油，開啟溫 控系統，將試品加熱至設定溫度，之後通過緩衝器與真空機組對浸油罐抽真空，使用真空度 測量裝置將浸油罐設置到所需要的真空程度，並保持足夠長的時間；貯油罐中的試品內部 多餘的水分在高溫、低真空狀態下逐步蒸發、溢出，2)開啟溫控系統，對儲油罐中的油進行加熱，同時關閉開關d，打開開關b，對儲油 罐進行抽真空。
3)待儲油罐中油加熱處理完畢、抽真空至真空度低於浸油罐；打開開關d並保持b 打開、a關閉，使浸油罐和儲油罐上部氣體連通；再打開貯油罐和浸油罐之間的輸油管道的 開關a，貯油罐中的變壓器油在重力的作用下通過導油管流入浸油罐中，並且貯油罐中的導 油管伸到底部，起到了充分利用變壓器油的作用；4)待浸油罐中的變壓器油充分接觸試品後，打開溫控系統將浸油罐中的變壓器油 加熱到設定的溫度，在設定的溫度下保持真空狀態持續進行加熱，使絕緣油逐步滲透到絕 緣材料的內部空腔，從而完成真空浸油處理過程。5)最後當試品充分浸油完畢後，將浸油罐上的球閥打開，使空氣進入到浸油罐中， 達到罐內外氣壓平衡便可方便打開浸油罐拿出試品。其中，將固體絕緣材料試品加熱並保持在低真空環境，水分充分蒸發，並且能夠在 < 5pa的極限真空狀態下，試品內部的氣泡能夠得到充分的溢出。然後能夠在< 5pa極限 真空狀態下將液態的絕緣油緩注入浸油罐，使絕緣油緩慢填充固體材料內部空腔，充分完 成乾燥、浸油過程。本發明提供了一種油質真空絕緣浸漬裝置及其方法，採用液位差法進行真空浸 油，其貯油罐比浸油罐高，真空浸油裝置工作時，可以在高溫、接近極限真空狀態下，使試品 內部充分蒸發，在乾燥達到要求後，打開連接閥儲油罐和浸油罐的閥門，由於兩罐均出於 相同的解決極限真空狀態下，儲油罐絕緣油依靠重力作用自動流入浸油罐中。本發明的裝 置和方法避免了過去氣壓差法的缺陷，保持兩罐中的真空度不變，絕緣紙板和變壓器油不 會進入額外的氣體，浸油過程中不會產生油沫，保證固體絕緣材料內部水分得到充分的蒸 發，且固體絕緣材料內部空腔可以被液體絕緣材料充分填充，提高了絕緣材料處理效果，保 證了後序試驗結論的準確性。圖1中可以清楚看到設計的貯油罐比浸油罐高，真空浸油裝置工作時，可以在高 溫、接近極限真空狀態下，使試品內部水分充分蒸發，在乾燥達到要求後，打開連接閥儲油 罐和浸油罐的閥門，由於兩罐均出於相同的解決極限真空狀態下，儲油罐絕緣油依靠重力 作用自動流入浸油罐中。這種加工工藝避免了過去氣壓差法的缺陷，保持兩罐中的真空度 不變，不會進入額外的氣體，浸油過程中不會產生油沫，保證固體絕緣材料內部水分得到充 分的蒸發，且固體絕緣材料內部空腔可以被液體絕緣材料充分填充，提高了絕緣材料處理 效果，保證了後序的試驗結論的準確性。本發明技術方案的有益效果是首先在絕緣材料加熱過程中，裝置可以將浸油罐內部真空度處理至接近極限真空 度，在此高真空、高溫狀態下，絕緣材料內部的水分可以得到充分的蒸發，並且在接近極限 真空狀態下(<3pa)，試品內部的氣泡能夠得到充分的溢出。然後由於設計的浸油罐比貯 油罐高出50cm，注油時僅需打開連接貯油罐的注油閥門，變壓器油會靠著自身重力作用從 貯油罐中進入浸油罐中。也就是，可以保證，試品在處於極限真空狀態下，液體材料緩慢填 充固體材料的內部空腔，充分完成乾燥、浸油過程。比起傳統壓差法的浸油過程，真空浸油 裝置完成浸油的過程中沒有破壞兩罐的真空狀態，不會受到其他外界因素的幹擾，防止了 氣體二次進入變壓器油和紙板中去，加工後的紙板能接近高壓設備中的技術參數要求，從 而試驗結論更可信。本設備的真空裝置和緩衝器可使兩罐中的真空度保持在5Pa左右，遠高於國內外設備製造廠絕緣材料處理工藝要求。這比傳統工藝加工的絕緣紙板效果要好得多，為試驗 提供了良好的保障。變壓器油加熱為直接加熱，採用不鏽鋼低負荷電加熱管直接加熱，其表面溫度低 於200°C，溫度控制誤差< 1°C。這種加熱裝置的特點是在相同的功率條件下，升溫快、發熱 均勻、散熱性能好、熱效率高、使用壽命長和加熱裝置體積小等。浸油罐中的導油管採用耐高溫材料，長時間在高溫150°C下不會劣化生成其它物 質，保證了絕緣紙板在處理過程中能夠持續保持高溫狀態。同時導管為可拆卸的設計，可 輕鬆調節長度，能夠伸至罐底部靠近絕緣紙板，充分利用變壓器油提高了浸油效果。在真空含浸機工作的整個過程中，設計的溫控系統可以實時控制變壓器油的加熱 溫度和時間，根據反饋信息實現自動控制加溫過程。可以保證加工的絕緣紙板的含水量和 變壓器油中的含氣量在整個加工過程中維持最小值。在真空含浸設備中，連接貯油罐的抽真空管道上的開關採用手動不鏽鋼球閥。在 試品如絕緣紙板處理完畢後，只需手動開關球閥就能解除真空，取出試品進行試驗，操作簡 便實現較快。


下面結合附圖對本發明進一步說明。圖1是本發明所述油質真空絕緣浸漬裝置的主視圖；圖2是本發明所述油質真空絕緣浸漬裝置的俯視圖；圖3是使用本發明的真空機油裝置的方法原理示意圖；其中，1-貯油罐、2-真空機組、3-浸油罐、4-緩衝器、5-溫控系統、6_加熱裝置、 7-真空度測量裝置、8-球閥、9-導油管，10-試品，11-連管。
具體實施例方式圖1和圖2是本發明的真空浸油裝置的示意圖，其各個部件的具體參數如下a)浸油罐尺寸 <2 800X1000 ；b)貯油罐內淨尺寸<2 900X1000 ；c)加熱為直接加熱，(採用低負荷電熱管，表面溫度低於200度，溫度控制誤差
< rc ；d)浸油罐內增加導油管2根，四氟管改制，最好為軟管(軟管在高溫150°下不劣 化生成其它物質)，軟管可拆卸、可伸至底部。e)浸油罐開蓋為手動旋轉手輪，使蓋上升，再旋轉；f)配真空度測量儀上海振泰低真空儀一臺、水銀真空儀一臺；g)配用真空泵2X-30A —臺，ZJ-150羅茨泵；h)配用真空緩衝冷凝器<2 280X1500 ；i)配C油罐 <2 900X1000 ；j)缸法蘭上裝密封圈，以保證整體密封性；k)配抽真空及解除真空用手動不鏽鋼球閥；1)設備固定在底板上，保證穩定性及不漏油；
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m)浸油罐材料為Q235A ；η)加熱採用不鏽鋼低負荷電加熱管直接加熱裝置，具備加熱恆溫、定時功能；ο)不鏽鋼球閥8個(上海閥門二廠)，其中Dg40不鏽鋼球閥2個，Dg25不鏽鋼球 閥6個。下面結合附圖真空浸油裝置的原理圖3具體講解設備工作過程階段一加熱及一次抽真空過程首先將試品10放入浸油罐3中，通過加熱裝置6，對浸油罐加熱至80度後，開始對 浸油罐3抽真空，觀察麥氏真空表上的數值直到真空度達到IOOOPa左右，抽真空狀態基本 完成。在此加熱和真空狀態下，試品持續保持24h。階段二 加熱及二次抽真空過程將罐內溫度提高100度後，進一步對浸油罐3抽真空，觀察麥氏真空表上的數值直 到真空度達到5Pa左右，抽真空狀態基本完成。在此加熱和真空狀態下，試品持續保持24h。階段二 浸油過程開啟儲油罐加熱系統，將油樣加熱至60°，關閉開關d，打開開關b，對儲油罐1抽 真空至小於5Pa後，打開開關a，使儲油罐1和浸油罐3真空度一致。之後打開開關a，變壓 器油在重力的作用下 入浸油罐3中，而浸油罐3中的軟管9伸到底部，避免油噴至試品表 明濺起泡沫，若試品自帶小油桶時，還可以直接將軟管9伸至小油桶內部，節省用油量。階段三靜置過程試品浸油完成後，通過加熱裝置6對浸油罐加熱至100°，保持罐內真空度小於 5Pa，持續6小時。真空浸油過程結束。最後處理完畢後，可將手動不鏽鋼球閥8打開，使氣體進入浸油罐3中，達到罐內 外氣壓平衡便可方便打開浸油罐拿出試品10進行試驗。此處已經根據特定的示例性實施例對本發明進行了描述。對本領域的技術人員來 說在不脫離本發明的範圍下進行適當的替換或修改將是顯而易見的。示例性的實施例僅僅 是例證性的，而不是對本發明的範圍的限制，本發明的範圍由所附的權利要求定義。
權利要求
一種油質真空絕緣浸漬裝置，包括貯油罐1、真空機組(2)、浸油罐(3)、緩衝器(4)、溫控系統(5)、加熱裝置(6)、真空度測量裝置(7)、球閥(8)和導油管(9)，貯油罐(1)與浸油罐(3)之間通過連管(11)連接，貯油罐(1)與浸油罐(3)通過連管與緩衝器(4)連接，緩衝器(4)與真空機組(2)之間通過連管連接；貯油罐(1)與浸油罐(3)分別裝置有加熱裝置(6)，所述加熱裝置(6)通過溫控系統(5)進行控制；貯油罐(1)與浸油罐(3)分別裝置有真空度測量裝置(7)用於測量罐內的真空程度，浸油罐(3)的上部設置有球閥(8)；各個管道上設置有管道開關，其特徵在於所述貯油罐(1)的位置比浸油罐(3)的位置高，使用所述緩衝器(4)與真空機組(2)共同工作使貯油罐(1)和浸油罐(3)中的真空度保持一致，從而可以採用液位差法進行真空浸油；所述緩衝器(4)在真空機組(2)和浸油罐(3)間起到隔離作用，從而避免在抽真空過程中，以及浸油罐(3)內真空突然解除過程中，浸油罐(3)內的雜質或液體直接進入真空泵，對真空泵造成損傷；所述真空機組(2)由旋片泵和羅茨泵搭配組成，用於對與其相連接的管路抽真空，通過控制管路上的閥門，可以實現分別對浸油罐(3)、貯油罐(1)分別或共同抽真空。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述貯油罐⑴的底部位置比浸油罐(3)的 頂部位置高。
3.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述貯油罐⑴的底部位置比浸油罐(3)的 頂部位置高10-100cm。
4.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述球閥(8)為不鏽鋼球閥。
5.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述導油管(9)為可拆卸可伸縮的導油管，導 油管(9)的長度可以調節，並且能夠伸至貯油罐(1)和浸油罐(3)的底部，從而可以充分利 用變壓器油提高浸油效果。
6.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於使用所述緩衝器(4)與真空機組(2)共同工 作使貯油罐(1)和浸油罐(3)中的真空度保持在3-lOPa。
7.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述加熱裝置(6)對貯油罐(1)和浸油罐(3) 中的油進行加熱，採用不鏽鋼低負荷電加熱管直接加熱，所述溫控系統(5)可控制加熱時 間和加熱溫度，並且可將加熱溫度控制誤差在< 1 °C的範圍內。
8.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述導油管(9)採用耐高溫材料製作，高溫下 不分解且不與油發生反應。
9.一種權利要求1-8所述裝置的方法，其特徵在於包括以下步驟(1)首先將需要浸油的試品放入浸油罐(3)中，並且在貯油罐(1)中注入變壓器油， 開啟溫控系統(5)，將試品加熱至設定溫度，之後通過緩衝器(4)與真空機組(2)對浸油罐 (3)抽真空，使用真空度測量裝置(7)將浸油罐(3)設置到所需要的真空程度，並保持足夠 長的時間；貯油罐(1)中的試品內部多餘的水分在高溫、低真空狀態下逐步蒸發、溢出，(2)開啟溫控系統(5)，對儲油罐(1)中的油進行加熱，同時關閉開關d，打開開關b，對 儲油罐1進行抽真空。(3)待儲油罐(1)中油加熱處理完畢、抽真空至真空度低於浸油罐(3)；打開開關d並 保持b打開、a關閉，使浸油罐和儲油罐上部氣體連通；再打開貯油罐(1)和浸油罐(3)之 間的輸油管道的開關a，貯油罐(1)中的變壓器油在重力的作用下通過導油管(9)流入浸油罐⑶中，並且貯油罐⑴中的導油管(9)伸到底部，起到了充分利用變壓器油的作用；(4)待浸油罐(3)中的變壓器油充分接觸試品後，打開溫控系統(5)將浸油罐(3)中的 變壓器油加熱到設定的溫度，在設定的溫度下保持真空狀態持續進行加熱，使絕緣油逐步 滲透到絕緣材料的內部空腔，從而完成真空浸油處理過程。(5)最後當試品充分浸油完畢後，將浸油罐(3)上的球閥(8)打開，使空氣進入到浸油 罐⑶中，達到罐內外氣壓平衡便可方便打開浸油罐⑶拿出試品。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於將固體絕緣材料試品加熱並保持在低真空 環境，水分充分蒸發，並且能夠在< 5pa的極限真空狀態下，試品內部的氣泡能夠得到充分 的溢出。然後能夠在< 5pa極限真空狀態下將液態的絕緣油緩注入浸油罐，使絕緣油緩慢 填充固體材料內部空腔，充分完成乾燥、浸油過程。
全文摘要
本發明提供了一種油質真空絕緣浸漬裝置及其方法，採用液位差法進行真空浸油，其貯油罐比浸油罐高，真空浸油裝置工作時，可以在高溫、接近極限真空狀態下，使試品內部充分蒸發，在乾燥達到要求後，打開連接閥儲油罐和浸油罐的閥門，由於兩罐均出於相同的解決極限真空狀態下，儲油罐絕緣油依靠重力作用自動流入浸油罐中。本發明的裝置和方法避免了過去氣壓差法的缺陷，保持兩罐中的真空度不變，絕緣紙板和變壓器油不會進入額外的氣體，浸油過程中不會產生油沫，保證固體絕緣材料內部水分得到充分的蒸發，且固體絕緣材料內部空腔可以被液體絕緣材料充分填充，提高了絕緣材料處理效果，保證了後序試驗結論的準確性。
文檔編號H01B19/02GK101950642SQ20101028575
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月16日 優先權日2010年9月16日
發明者孫倩, 徐會雨, 李光範, 李博, 李金忠, 程渙超, 鄧俊宇 申請人:中國電力科學研究院