专利名称：一种大型电力变压器干燥方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用真空干燥罐对大型电力变压器线圈或器身进行烘干的方
法，属变压器技术领域。
背景技术：
变压器中的水分主要聚集在绝缘纸(板)和变压器油中，它会使绝缘电阻降低，介质损失增加，局放电压和击穿强度也随绝缘系统含水量增加而急剧下降，水分对变压器运行安全构成较大威胁，严重时还会酿成放电击穿事故。另外，水分还直接参与油、纸纤维素等高分子介质的化学降解反应，促使这些材料降解老化，从而加速绝缘系统介电强度的降低和各项性能的劣化。因此，变压器在生产过程中必须进行干燥处理。
高电压大容量变压器具有较厚的绝缘层，传统的真空干燥方法，如电加热真空干燥法、热风循环干燥法等，由于不能对干燥过程实施精确控制，真空罐内压力从一个大气压降到高真空的抽真空时间很短，容易使绝缘纸(板)表层毛细胞萎縮，影响深层水分的蒸发，导致生产周期很长，而且干燥不彻底，很难满足变压器的绝缘要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足、提供一种能快速、彻底地使深层水份蒸发的大型电力变压器干燥方法，本发明同时还给出了实现本方法所使用的装置。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的 —种大型电力变压器干燥方法，它以真空罐、加热排管和真空泵构成干燥系统，通过控制加热排管的工作状态和真空泵的抽真空速度，使真空罐内的温度和真空度按设定曲线变化，对真空罐内的变压器进行干燥处理，具体步骤如下 a.预热阶段利用真空泵对真空罐抽真空至罐内气体真空度到40000帕，而后停止抽真空，并利用充气阀对真空罐充气，待罐内压力升高至80000帕时，保持80000帕T1时间，Tl时间由参数设定，数值为20 30分钟，完成第一次抽真空操作，然后，重复所述操作1 5次，与此同时，向真空罐加热排管内通入蒸气，对铁心进行加热，使其温度上升到72°C，温度值范围为70°C 80°C ; b.过渡阶段继续对铁心进行加热，同时，对真空罐继续抽真空，使真空罐内的压强依60000帕、40000帕、20000帕和10000帕四个数值为台阶按线性规律逐渐降低，最终使罐内真空达到10000帕；每次当真空罐内的压强达到台阶值时，保持该真空度T2时间，此期间不再对真空罐充气，T2设定值为15 20分钟； c.主干燥阶段继续对铁心进行加热，同时，间歇性对真空罐抽真空，即抽真空10分钟，停止10分钟，直到真空罐内的真空度达到设定值，这个值由参数设定，数值为500帕-200帕，同时，铁芯温度达到85°C 9(TC的范围； d.终干燥阶段连续抽真空使罐内真空度达到200帕-150帕，使真空罐内真空度保持该数值4-6小时；然后，连续抽真空直到真空罐内的真空度达到终干燥结束压力
4Pm(Pm为终点判断常数)以下，所述Pm数值随变压器电压等级而不同，对110KV电压 等级其Pm取值为10-15帕，对220KV电压等级，其Pm取值为1-1.5帕(电压等级高于 220KV罐内一般只放线圈)；真空罐内温度控制在105°C ;e.终点判断阶段，判断变压器的干燥程度是否合格，若合格，干燥处理结束， 否则重复上述干燥过程；真空罐内温度控制在105°C。 上述大型电力变压器干燥方法，所述变压器的干燥合格与否按以下步骤进行
①在终干燥阶段结束以后，继续抽一定时间真空后停机，并记录下此时的真空 度Pn，停机30分钟后，再记录此时真空度Pa; ②开启真空泵，抽真空使真空罐内的真空度重新达到Pn，然后停机30分钟，并 记录此时真空罐内的真空度与Pb ; ③开启真空泵，抽真空使真空罐内的真空度重新达到Pn，然后停机30分钟，并 记录此时真空罐内的真空度Pc ; ④判断变压器的干燥程度是否合格若Pm > Pa > Pb > Pc即为合格，否则即 为不合格。 —种大型电力变压器干燥装置，它包括真空罐、加热排管、两个罗茨泵、两个 旋片泵和控制电路，所述加热排管位于真空罐内底部，通过蒸气阀与蒸气源连接；第一 罗茨泵的进气口通过主蝶阀与真空罐连通，出气口接第二罗茨泵的进气口；第一旋片泵 和第二旋片泵的出气口与大气连通，进气口分别通过第一旋片泵蝶阀和第二旋片泵蝶阀 与第二罗茨泵的出气口连接。 上述大型电力变压器干燥装置，所述控制电路由开关信号输入电路、模拟信号 输入电路、PLC和执行电路组成，所述开关信号输入电路包括真空罐压力开关、冷却水 压力开关、蒸气压力开关和压縮空气压力开关，所述真空罐压力开关设置六个，压强值 分别是80000帕、40000帕、20000帕、10000帕、4200帕和2700帕，六个真空罐压力开 关、冷却水压力开关、蒸气压力开关和压縮空气压力开关的输出端分别接PLC的10.0 10.7和11.0端；所述模拟信号输入电路由真空罐真空度传感器和九个温度传感器组成， 九个温度传感器分别是线圈上部温度传感器、线圈中部温度传感器、线圈下部温度传感 器、铁芯上部温度传感器、铁芯中部温度传感器、铁芯下部温度传感器、空间温度传感 器、蒸气温度传感器和冷却水温度传感器，真空罐真空度传感器和九个温度传感器分别 接PLC的不同模拟信号输入端；所述执行电路由十个继电器和七个电磁阀组成，所述十 个继电器的控制线圈分别接PLC的Q0.0 Q0.7、 Q1.0禾卩Q1.1端，它们的常开触点分别 控制第一罗茨泵、第二罗茨泵、第一旋片泵、第二旋片泵、第一旋片泵蝶阀、第一旋片 泵充气阀、第二旋片泵蝶阀、第二旋片泵充气阀、主蝶阀、真空罐充气阀；蒸气阀的控 制端接PLC的MO、 10端。 本发明采用间歇式抽真空的方法来控制真空罐内的真空度，使真空罐内的真空 度和温度按设定曲线变化，防止因真空度变化过快等原因影响绝缘层深层水份的蒸发， 从而加快了变压器的干燥速度。本发明可大大縮短变压器干燥所需时间，经连续一年的 测试结果，平均干燥时间縮短5个小时左右，而且能显著提高干燥效果，经检测绝缘件 的含水量较普通的干燥方法降低20%左右，能最大限度地满足变压器的绝缘要求。
下面结合附图对本发明作进一步说明。 图1是本发明真空度和温度控制曲线； 图2三段法终点判断原理图； 图3是干燥装置的结构示意图； 图4是控制电路的电原理框图； 图5是控制电路的电原理图； 图6是主回路的电原理图。 图中各标号为1、真空罐；2、加热排管；PLC、可编程序控制器；ZK、真
空罐真空度传感器；RT1 RT9、温度传感器；XB1、第一旋片泵；XB2、第二旋片
泵；LB1、第一罗茨泵；LB2、第二罗茨泵；VI、第一旋片泵蝶阀；V2、第一旋片泵充 气阀；V3、第二旋片泵蝶阀；V4、第二旋片泵充气阀；V5、主蝶阀；V6、真空罐充气
阀；V7、蒸气阀；Tl、预热阶段抽真空到80000帕的保持时间；T2、过渡阶段在40000 帕、20000帕、10000帕的保持时间；T3、主干燥阶段抽真空的时间；T4、主干燥阶段 停止抽真空的时间；T5、终点判断阶段抽真空的时间；T6、终点判断阶段停止抽真空的 时间；Pl、主干燥阶段结束的真空度；P2、终干燥阶段结束的真空度；Pm、终点判断 的真空度；Pn、终干燥结束后抽真空T5时间后系统的真空度；Pa、第一次终点判断的 真空值；Pb、第二次终点判断的真空；Pc、第三次终点判断的真空差值；SP1、(设定值 为)80000帕压力开关；SP2、 40000帕压力开关；SP3、 20000帕压力开关；SP4、 10000 帕压力开关；SP5、 4200帕压力开关；SP6、 2700帕压力开关；SP7、冷却水压力开关；
SP8、蒸气压力开关；SP9、压縮空气压力开关；Jl、第一旋片泵继电器；Jl-l、 Jl的常 开触点；J2、第二旋片泵继电器；J2-l、 J2的常开触点；J3、第一罗茨泵继电器；J3-l、 J3的常开触点；J4、第二罗茨泵继电器；J4-l、 J4的常开触点；J5、第一旋片泵蝶阀 继电器；J5_l、 J5的常开触点；J6、第一旋片泵充气阀继电器；J6-l、 J6的常开触点； J7、第二旋片泵蝶阀继电器；J7-l、 J7的常开触点；J8、第二旋片泵充气阀继电器； J8-l、 J8的常开触点；J9、主蝶阀继电器；J9-l、 J9的常开触点；JIO、真空罐充气阀继 电器；J10-l、 J10的常开触点；
具体实施例方式
参看图l，本发明的整个工艺流程分为五个阶段分别为预热阶段、过渡阶 段、主干燥阶段、终干燥阶段、终点判断阶段。在预热阶段，罐内真空度在80000帕 40000帕之间变化，铁心温度上升到72t:，这样的循环往复过程，使罐内的温度分布 均匀，又可不断地将深层绝缘材料中的水分蒸发出来；在过渡阶段， 一般要经过80000 帕、40000帕、20000帕、10000帕四个台阶式的下降，最终使罐内真空达到10000帕； 在主干燥阶段，抽真空一段时间，关闭主阀一段时间，如此循环往复，直到真空度达到 工艺规定的值(一般为500帕)；在终干燥阶段，连续抽真空直到真空度最终达到Pm以 下；在终点判断阶段，采用三段法判断干燥是否合格。 参看图2，为终点判断的曲线。在终干燥阶段结束以后，再连续抽一定的时间 T5， T5—般为30分钟，记录此时真空度Pn(此数值可任选)，第一步，停止抽真空30分钟，罐内的真空度会由于水分的挥发和真空罐的热态泄漏而上升，记录此时真空度Pa， 若Pa〈Pm则表明由于水分挥发和真空罐的热态泄漏导致真空度上升仍在合格的范围 内，以下两次判断也是如此；第二步，开启真空泵，直到抽真空到最初记录得到的真空 度Pn的程度，然后再停机30分钟，然后记录此时真空度Pb;第三步，开启真空泵，直 到抽真空达到判断之初记录得真空度Pn的程度，然后再停机30分钟，然后记录此时真空 度Pc。如果三次判断的差值满足Pm〉Pa〉Pb〉Pc，则表明连续三次判断均在合格的 范围内，而且三次压升连续下降，即干燥判断为合格，否则要重新干燥和判断。
参看图3，图中粗实线表示冷却水管，虚线表示与大气连接的管道，旋片泵和 罗茨泵与真空罐之间的管道用细实线表示。工作时，变压器置于真空罐内，温度传感器 RT1 RT6分别采集其线圈上、中、下部以及铁芯上、中、下部的温度，RT7 RT9分 别采集空间温度、蒸气温度和冷却水温度。真空度传感器ZK和真空罐压力开关SP1 SP6装于真空罐与第一罗茨泵LB1之间的管道上，SP7 SP9分别是冷却水压力开关、蒸 气压力开关(未画出)和压縮空气压力开关(未画出)，这三个压力开关分别安装在相应管 路中。 参看图5、图6， PLC设有六个扩展模块， 一个扩展模块是EM235，连接真空度 传感器ZK和蒸气阀V7，其余五个扩展模块均为EM231RTD，每个EM231RTD连接两个 或一个温度传感器(温度传感共九个)。PLC通过十个继电器J1 J10的常开触点Jl-l J10-l分别控制两个罗茨泵LB1、 LB2、两个旋片泵XB1、 XB2和六个电磁阀VI V6。
在加温与抽真空的过程中，随着真空度的降低，水分得以挥发的介质-空气越来 越来越少，如果在终干燥阶段，如果真空度下降的太快，反而不利于水分的蒸发，在终 干燥阶段，在罗茨泵的控制上增加变频器，控制罗茨泵的抽速，在可编程控制器的程序 中，增加一个PID控制回路，以变频器的输出作为被控对象，以罐内真空度作为反馈， 使罐内的真空度保持在170帕左右，以利于水分的蒸发。
权利要求
一种大型电力变压器干燥方法，其特征是，它以真空罐、加热排管和真空泵构成干燥系统，通过控制加热排管的工作状态和真空泵的抽真空速度，使真空罐内的温度和真空度按设定曲线变化，对真空罐内的变压器进行干燥处理，具体步骤如下a.预热阶段利用真空泵对真空罐抽真空至罐内气体真空度到40000帕，而后停止抽真空，并利用充气阀对真空罐充气，待罐内压力升高至80000帕时，保持80000帕T1时间，T1时间由参数设定，数值为20～30分钟，完成第一次抽真空操作，然后，重复所述操作1～5次，与此同时，向真空罐加热排管内通入蒸气，对铁心进行加热，使其温度上升到72℃，温度值范围为70℃～80℃；b.过渡阶段继续对铁心进行加热，同时，对真空罐继续抽真空，使真空罐内的压强依60000帕、40000帕、20000帕和10000帕四个数值为台阶按线性规律逐渐降低，最终使罐内真空达到10000帕；每次当真空罐内的压强达到台阶值时，保持该真空度T2时间，此期间不再对真空罐充气，T2设定值为15～20分钟；c.主干燥阶段继续对铁心进行加热，同时，间歇性对真空罐抽真空，即抽真空10分钟，停止10分钟，直到真空罐内的真空度达到设定值，这个值由参数设定，数值为500帕-200帕，同时，铁芯温度控制在85℃～90℃的范围；d.终干燥阶段连续抽真空使罐内真空度达到200帕-150帕，使真空罐内真空度保持该数值4-6小时；然后，连续抽真空直到真空罐内的真空度达到终干燥结束压力Pm以下，所述Pm数值随变压器电压等级而不同，对110KV电压等级其Pm取值为10-15帕，对220KV电压等级，其Pm取值为1-1.5帕；真空罐内温度控制在105℃；e.终点判断阶段，判断变压器的干燥程度是否合格，若合格，干燥处理结束，否则重复上述干燥过程；真空罐内温度控制在105℃。
2. 根据权利要求1所述大型电力变压器干燥方法，其特征是，所述变压器的干燥合格 与否按以下步骤进行① 在终干燥阶段结束以后，继续抽一定时间真空后停机，并记录下此时的真空度 Pn，停机30分钟后，再记录此时真空度Pa;② 开启真空泵，抽真空使真空罐内的真空度重新达到Pn，然后停机30分钟，并记录 此时真空罐内的真空度与Pb;③ 开启真空泵，抽真空使真空罐内的真空度重新达到Pn，然后停机30分钟，并记录 此时真空罐内的真空度Pc;④ 判断变压器的干燥程度是否合格若Pm〉Pa〉Pb〉Pc即为合格，否则即为不 合格。
3. —种大型电力变压器干燥装置，其特征是，构成中包括真空罐(l)、加热排管(2)、 两个罗茨泵、两个旋片泵和控制电路，所述加热排管(2)位于真空罐(1)内底部，通过蒸 气阀(V7)与蒸气源连接；第一罗茨泵(LB1)的进气口通过主蝶阀(V5)与真空罐(1)连通， 出气口接第二罗茨泵(LB2)的进气口 ；第一旋片泵(XB1)和第二旋片泵(XB2)的出气口 与大气连通，进气口分别通过第一旋片泵蝶阀(VI)和第二旋片泵蝶阀(V3)与第二罗茨泵 (LB2)的出气口连接。
4. 根据权利要求3所述大型电力变压器干燥装置，其特征是，所述控制电路由开关信 号输入电路、模拟信号输入电路、PLC和执行电路组成，所述开关信号输入电路包括真空罐压力开关、冷却水压力开关(SP7)、蒸气压力开关(SP8)和压縮空气压力开关(SP9)， 所述真空罐压力开关设置六个，压强值分别是80000帕、40000帕、20000帕、10000帕、 4200帕和2700帕，六个真空罐压力开关(SP1 SP6)、冷却水压力开关(SP7)、蒸气压 力开关(SP8)和压縮空气压力开关(SP9)的输出端分别接PLC的10.0 10.7和11.0端; 所述模拟信号输入电路由真空罐真空度传感器(ZK)和九个温度传感器组成，九个温度传 感器分别是线圈上部温度传感器(RT1)、线圈中部温度传感器(RT2)、线圈下部温度传感 器(RT3)、铁芯上部温度传感器(RT4)、铁芯中部温度传感器(RT5)、铁芯下部温度传感器 (RT6)、空间温度传感器(RT7)，蒸气温度传感器(RT8)和冷却水温度传感器(RT9)，真空 罐真空度传感器(ZK)和九个温度传感器分别接PLC的不同模拟信号输入端；所述执行电 路由十个继电器(Jl J10)和七个电磁阀组成，所述十个继电器(Jl J10)的控制线圈分 别接PLC的QO.O Q0.7、 Q1.0和Ql.l端，它们的常开触点(Jl-1 J10-l)分别控制第 一罗茨泵(LB1)、第二罗茨泵(LB2)、第一旋片泵(XB1)、第二旋片泵(XB2)、第一旋片泵 蝶阀(V1)、第一旋片泵充气阀(V2)、第二旋片泵蝶阀(V3)、第二旋片泵充气阀(V4)、主 蝶阀(V5)、真空罐充气阀(V6);蒸气阀(V7)的控制端接PLC的M0、 10端。
全文摘要
一种大型电力变压器干燥方法，用于改善变压器的干燥效果并缩短干燥时间。其技术方案是它以真空罐、加热排管和真空泵构成干燥系统，通过控制加热排管的工作状态和真空泵的抽真空速度，使真空罐内的温度和真空度按设定曲线变化，对真空罐内的变压器进行干燥处理，使其深层水份彻底蒸发出来。本发明采用间歇式抽真空的方法来控制真空罐内的真空度，使真空罐内的真空度和温度按设定曲线变化，防止因真空度变化过快等原因影响绝缘层深层水份的蒸发，从而加快了变压器的干燥速度。本发明可大大缩短变压器干燥所需时间，而且能显著提高干燥效果，最大限度地满足变压器的绝缘要求。
文档编号H01F41/12GK101692402SQ20091007550
公开日2010年4月7日 申请日期2009年9月24日 优先权日2009年9月24日
发明者张晶晶, 肖海滨, 臧秀荣, 谷保立, 郄晓立, 马双喜 申请人:保定天威集团有限公司