电站现场±800kV换流变的汽相干燥系统及工艺方法与流程

本发明涉及一种移动式汽相干燥处理系统及其工艺方法，专门用于±800kV高端直流换流变压器在电站现场的汽相干燥处理。属于变压器制造和检修技术领域。

背景技术：

±800kV直流换流变是目前最高电压等级的换流变。目前世界上只有为数不多的变压器厂家，能生产此类产品。而且这类产品，都是在变压器制造厂的高端净洁厂房内生产的。对设备和制造环境都有极高的要求。在变压器运行现场，该类变压器解体、维修、干燥，世界上从未开展过。

±800kV直流换流变，如果在现场修理，以往只能采取传统的干燥处理设备和工艺方法，但很难满足这种特高压巨型变压器的绝缘性能要求。一般都得返厂修理。但是，因为其巨大的运输重量，和超限的运输尺寸，需要昂贵的运输费用，和漫长的运输时间；以及对道路整改和桥梁加固需要巨大的费用。尤其是在工厂内的汽相干燥处理需要很大而且很笨重的真空罐，该真空罐在现场中无法实施。

如果在现场处理，现有的方法一般都采用热油循环加热，有的采用低频加热的方法。因为热油加热的方法，是在变压器绝缘中的水分排出之前，热油堵塞了绝缘材料的毛细孔，从而阻碍了水分的顺利排出。所以这些方法都很难保证干燥处理的质量。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术的不足，开发一种汽相干燥系统及其工艺方法，对现场修理后的±800kV直流换流变产品进行汽相干燥处理。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：电站现场±800kV换流变的汽相干燥系统，包括顺序连接的溶剂储存罐、汽相冷凝模块、蒸发蒸馏模块、废油罐，通过真空模块与汽相冷凝模块连接的冷却水源模块，以及与蒸发蒸馏 模块连接的电加热模块、过滤器模块、变压器模块；所述变压器模块与过滤器模块连接。

所述真空模块、汽相冷凝模块、蒸发蒸馏模块、过滤器模块、电加热模块、冷却水源模块、溶剂储存罐、废油罐、变压器模块分别设置于独立的框架内，与控制系统模块连接。

所述变压器模块采用的油箱为一个封闭的容器，变压器器身位于油箱内；油箱顶部设有端口，与真空模块、汽相冷凝模块连接；油箱上部设有溶剂蒸汽入口，与蒸发蒸馏模块连接；油箱底部设有冷凝液返回口，与过滤器模块连接。

所述溶剂蒸汽入口与蒸发蒸馏模块连接的管路上设有真空蝶阀，且与溶剂蒸汽入口相邻。

电站现场±800kV换流变的汽相干燥工艺方法，包括以下步骤：

(一)准备阶段：真空模块对变压器模块内的油箱抽真空，电加热模块给蒸发蒸馏模块提供导热油；

(二)升温加热阶段：变压器模块由来自蒸发蒸馏模块的溶剂蒸汽进行循环加热，蒸发蒸馏模块将来自变压器模块的液体溶剂交替进行蒸发加热和蒸馏净化；

(三)降压阶段：汽相冷凝模块和真空模块使变压器油箱中的溶剂蒸汽通过管路全部返回汽相冷凝模块，液体溶剂通过过滤器模块返回蒸发蒸馏模块中；

(四)高真空阶段：真空模块对变压器模块内的变压器油箱抽真空；

(五)注油阶段：外部输入的变压器油，注进变压器模块的油箱；

(六)破空静放：在设定时间内，用干燥空气解除真空。

所述准备阶段包括以下步骤：

1-1)真空模块对变压器模块的油箱抽真空；

1-2)电加热模块自身通电并使内部的导热油达到设定温度时，通过管路给蒸发蒸馏模块提供导热油；

1-3)蒸发蒸馏模块中的两个蒸发器温度升到设定温度。

所述升温加热阶段包括以下步骤：

2-1)蒸发蒸馏模块中的两个蒸发器将溶剂蒸汽通过管路送入变压器模块的变压器油箱中，对变压器进行加热；同时，变压器油箱上的伴热带和箱底的加热板，开始加热；

2-5)变压器模块的变压器器身吸热冷凝生成的液体溶剂，从油箱底部通过管路流入过滤器模块，过滤器模块将液体溶剂打回蒸发蒸馏模块用于循环加热使用；

2-6)变压器模块的变压器油箱上部返回的溶剂蒸汽和水蒸汽，通过管路返回到汽相冷凝模块，并被其中的主冷凝器冷凝成液体，收集到汽相冷凝模块的收集罐中并因比重不同而分离；

2-7)当变压器油被清洗下来混入到溶剂中，并且温度达到设定值后，蒸发蒸馏模块内的两个蒸发器开始交替蒸发加热和蒸馏净化；蒸发蒸馏模块保持加热并把变压器油周期地排到废油罐中；

2-5)变压器模块中的变压器绝缘温度的升温率小于设定值时，反复进行多次中间蒸馏和中间减压，绝缘中的水分排出，绝缘温度升至设定的温度。

所述降压阶段包括以下步骤：

3-4)电加热模块停止运行；

3-5)汽相冷凝模块和真空模块继续工作，将变压器油箱中的溶剂蒸汽通过管路全部返回汽相冷凝模块，液体溶剂通过管路返回蒸发蒸馏模块中；

3-6)变压器油箱上的伴热带和箱底加热板，全功率加热。

所述高真空阶段包括以下步骤：

4-2)汽相冷凝模块停止运行；

4-2)真空模块对变压器模块内的变压器油箱抽真空，直到真空模块生成的冷凝水量达到设定的允许值，真空压力、温度，时间都分别达到设定的值为止。

所述注油阶段包括以下步骤：

5-3)关闭变压器模块变压器油箱上的真空蝶阀，将来自外部输入的变压器油注进油箱；

真空模块继续对变压器模块变压器油箱抽真空，直到真空度达到阈值为止。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明制造了一个专用的现场汽相干燥专用油箱，替代庞大，笨重，昂贵，制造周期很长的真空罐，保护产品本身油箱没有受到任何损坏。为换流变在现场干燥不需要真空罐开创先例。

2.本发明解决了现场汽相干燥的技术难题，可以实现特高压产品在现场修理，或者在安装工位上修理，不需要返回制造厂修理。

3.节约因为笨重大件运输，必须对沿途道路桥梁改造而需要的昂贵费用；以及节省大量的运输成本，并节省大量的运输时间。

4.因为采用这种干燥处理方法，可以节省修理成本，运输成本，和运输时间，可以为制造厂和用户带来可观的经济价值；对电网公司和社会也会带来极高的经济价值和综合效益。

5.本发明的工艺方法，可以解决高端变压器现场无法干燥，或者干燥质量无法满足变压器绝缘性能要求的问题。给特高电压、高容量的巨型交流和直流变压器现场维修后的干燥处理，及特高压变压器解体现场组装后的干燥，提供有效的干燥方法。

6.本发明工艺方法的运用，可以在保证产品绝缘性能的基础上，大幅降低产品的运输和维修成本，省去大量的运输时间，可以保证产品的及时投运，具有极大的经济效益和技术价值。

7.在工艺上采用中间降压和中间蒸馏的有机结合，可以节省工艺时间。

8.两个蒸发器交替加热和蒸馏净化，可以不中断加热对溶剂进行净化。提高设备效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

其中，1真空模块，2汽相冷凝模块，3蒸发蒸馏模块，4过滤器模块，5电加热模块，6冷却水源模块，7溶剂储存罐，8废油罐，9控制系统模块，10变压器模块，11真空蝶阀；

图2是±800kV换流变现场汽相干燥处理工艺过程示意图；

其中，a1、准备阶段，a2、逐级升温阶段，a3、洗油阶段：两个蒸发器交替蒸发和蒸馏多次中间降压，a4、稳定加热阶段：两蒸发器同时加热，a5、降压阶段，a6、高真空阶段，a7、真空注油阶段，a8、静放阶段。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

本发明可以将汽相干燥设备中现有的各个模块在现场进行组装，并在现场采取有效的干燥处理工艺方法，来满足产品绝缘性能的高水平要求。有效地解决了该类型变压器在现场干燥处理的技术难题，获得了良好质量及综合效益。

本发明的汽相干燥系统能够满足750kV,800kV,以及1000kV及以上的变压器在电站现场的汽相干燥处理。可以装在普通的运输车上，在普通的道路上运输；高、宽都不超过运输极限。汽相干燥系统为模块化设计，除了变压器模块中的油箱进行了结构上的改进之外，各个模块的内部结构及内部连接关系为现有技术。

移动式溶剂汽相干燥系统，直接在干燥专用油箱中，实现对±800kV换流变器身进行溶剂汽相干燥，保证器身的干燥质量达到在变压器制造厂的干燥处理水平。并在干燥后，采取有效的器身防潮处理，保证产品在安装等过程中，最大限度地减少吸潮，确保产品具有优良的绝缘性能。

如图1所示，现场干燥处理系统包括10大部分，采用有机溶剂蒸汽对变压器器身进行干燥。各模块功能参见表一：

表一

以上10个组成部分，被装在不同框架中。可以方便装卸，并可用普通的运输车运走；在现场很容易布置到变压器周围，并联接起来。

系统的结构连接如下：

真空模块1的抽真空端口b与汽相冷凝模块2的冷凝液收集罐端口d连接用于抽真空、抽真空端口b与变压器模块10的端口a连接，用于抽真空；冷却水出入口与冷却水源模块6的冷却水出入口通过冷却水管p和q连接，用于对真空模块1内的设备进行冷却；

汽相冷凝模块2的液体溶剂出入口s/v与溶剂储存罐7的液体溶剂出入口r/u连接，用于液体溶剂的添加和返回；冷凝液收集罐端口d与变压器模块10的端口a连接，用于返回溶剂蒸汽；抽真空端口e与蒸发蒸馏模块3的抽真空 口f通过管路连接，用于抽真空；

蒸发蒸馏模块3的导热油管道出入口与电加热模块5的导热油管道出入口通过管路m/n连接，用于传输导热油；变压器模块10内部的冷凝液通过冷凝液返回口i流入过滤器模块4的冷凝液入口j，通过过滤器模块4的冷凝液出口k进入到蒸发蒸馏模块3的液体入口l；蒸馏结束剩余的废油通过蒸发蒸馏模块3的废油出口x打入废油罐8的废油入口y。

其中，蒸发蒸馏模块3采用两个功能相同的蒸发器；两个蒸发器可以交替实现、完全对称的蒸发和蒸馏功能，采用连续蒸馏对溶剂进行净化，不用中断加热过程。

电加热模块5采用隔离式电加热器，电加热器永远不会有泄漏。更换电加热元件，不用放出导热油。

冷却水源模块6采用军用冷水机组，具有良好的抗震性能，保证多次运输后，冷机具有良好的密封，不会使制冷剂泄漏。

变压器模块10，采用专门油箱，油箱为一个封闭的容器，作为一个简易的真空罐，将变压器器身装入该油箱。油箱顶部设有端口a，用于抽真空和溶剂蒸汽的返回；油箱上部设有溶剂蒸汽入口h，在与蒸发蒸馏模块3连接的管路上且靠近溶剂蒸汽入口h处设有真空蝶阀；油箱底部设有冷凝液返回口i，通过管道与过滤器模块4连接。

模块1～8和10均与模块9连接，各个模块中有独立的控制箱，实现真正意义的分布式控制系统。模块9包括互相连接的计算机和控制系统，各模块内采集的传感器信息通过各模块内的I/O控制器反馈至计算机，计算机通过控制系统控制各模块内的设备。采用控制箱内I/O控制器以及工控机的控制系统，具有良好的开放性和完善的安全保护功能。

如图2所示，现场干燥处理的工艺方法的流程如下：

一.一般准备过程(方案制定过程)

1)本专利的实施例，是在现场制作了专门供±800kV换流变现场汽相干 燥处理的一个专用油箱。要求专用油箱：

(1)能容纳得下±800kV换流变器身的容器尺寸。

(2)油箱采用Q235碳素钢，其结构仍为普通油箱的结构，但要保证满足极限真空强度要求。

(3)油箱所有的密封件，仍采用原有的变压器油箱的密封；内部涂漆仍采用变压器油箱的内壁漆，能耐受汽相干燥处理过程的高温考验。能耐受汽相干燥过程的溶剂冲刷的考验。

(4)油箱侧壁外设有伴热带，底部设有红外线电热板。总加热功率需满足±800kV换流变巨大的热容量的需要。

(5)在整个油箱外部包裹有保温被，保温被由内层至外层依次为石棉布，矿物棉，防火帆布；对油箱的保温，能阻止±800kV换流变巨大的表面积带来的热损失，在降压和高真空阶段，不会使温度降低过多。

二、实际实施的一般准备工作

(1)连接好各个模块之间的管路；

(2)连接好动力和控制电线电缆。

(3)给系统通电，准备启用。

(4)接通压缩空气，给系统阀门提供驱动力。

(5)冷却水源模块中的冷机启动，给系统提供满足要求的冷却水。

(6)启动控制系统模块9中的计算机，显示整个系统状态。并设置工艺参数，做好开始工作准备。

(7)液体溶剂由溶剂储存罐7中，通过管路r-s,打入模块3的蒸发蒸馏器中；真空模块1中的真空机组，通过管路c-d，给汽相冷凝模块2，再通过管路e-f给3内的蒸馏蒸发器抽真空，抽到工作真空压力(如4.5kPa～3.0kPa)。

三、系统工作原理如下：

A.准备阶段

1)启动控制模块9中的计算机和控制系统，选择自动运行程序，点击“开 始”。系统自动开始运行。

2)模块1通过管路a-b，对模块10的油箱抽真空,达到设定的真空度(如700Pa以下)。

3)模块5通电加热，通过导热油循环管路m-n系统，给蒸发蒸馏模块3提供加热导热油。温度控制在设定范围(导热油温度设定为155℃)。

4)模块3中的两个蒸发蒸馏器，温度升到设置的温度(135℃)，同时做好加热准备。

B.升温加热阶段

(1)准备阶段完成后，计算机会自动转到升温加热阶段。

(2)升温加热阶段开始，模块3中的两个蒸发蒸馏器，同时将溶剂蒸汽通过管路g-h进入模块10的变压器油箱中，对变压器进行加热。为了保护绝缘，采取多次梯级加热过程，设定五个加热梯级温度，温度级差10～15℃，使绝缘温度达到100℃左右。

(3)同时，变压器模块10上的伴热带和箱底的加热板，开始加热。

(4)变压器模块10油箱中器身上冷凝生成的液体溶剂，从油箱底部口i与入口j连接管路上设置的放油阀门，通过管路i-j，流入过滤器模块4，其中的泵将溶剂通过管路k-l打回蒸发器，进行循环加热使用。

(5)变压器模块内油箱上部端口a返回的溶剂蒸汽和水蒸汽，通过管路a-c-d，返回到汽相冷凝模块2，并被汽相冷凝模块2中的主冷凝器冷凝成液体，收集到其中的收集罐中，并在那里因为比重不同而得到分离。

(6)随着加热过程的进行，大量的变压器油会被清洗下来，混入到溶剂中；并且当变压器温度达到设定的值(例如80℃～100℃)后，蒸发蒸馏模块3内的两个蒸发器开始交替蒸发加热和蒸馏净化。一方面连续加热，一方面把蒸发蒸馏模块3内残余的变压器油，通过管路x-y周期地排到废油罐8中。

(7)当变压器模块10绝缘温度升得很慢(每小时不足1℃)时，蒸发蒸馏模块3开始加热过程中间的蒸馏，简称“中间蒸馏”，以便提高加热效率和出 水效率。中间蒸馏和中间降压过程(指加热过程中间的降压)，可以同时进行。

(8)反复进行多次中间蒸馏和中间降压，最终使得变压器绝缘中的水分大量排出，绝缘温度升至设定的温度(例如120℃以上)。停止加热阶段。

(9)加热过程中，各模块的工艺控制和设备控制，都由模块9全自动完成。

C.降压阶段

(1)加热阶段结束后，计算机会自动转到降压阶段。

(2)模块5的加热系统都停止运行。

(3)模块2和模块1继续工作，使变压器油箱中的溶剂蒸汽通过管路a-c-d，全部返回模块2，液体溶剂通过管路i-j-4-k-l，返回模块3中。

(4)模块10中的伴热带和箱底加热板，必须全功率开始加热，维持器身温度在90℃以上。保证降压过程，变压器有足够的热量，保证溶剂的排出和绝缘中水分的排出。

(5)降压过程中，各模块工艺控制和设备控制，都由模块⑨全自动完成。降压阶段结束后，系统自动进入下一个阶段。

D.高真空阶段

1)降压阶段结束后，计算机会自动转到高真空阶段。

2)汽相冷凝模块2撤出工作。

3)模块1，全部投入工作。通过管路b-a对变压器模块10内的油箱全抽速抽真空。

4)一直抽到真空系统生成的冷凝水量达到设定的允许值(如：每吨绝缘材料每小时出水量小于20克)，真空压力(10Pa以下)、时间都达到设定的值。

E.注油阶段

(1)高真空阶段结束后，计算机会提示认为结束，或自动停止高真空阶段。准备开始注油阶段。作为±800kV换流变产品的特殊性，高真空阶段结束后直接进入注油阶段，保证绝缘绝对不会因为器身整理过程受潮。

(2)关闭模块10内油箱上特意增加的真空蝶阀，通过i-j连接管路上设 置放油阀门将外部输入的(合格)变压器油注进油箱。

(3)通过主真空管道a-b，真空模块1继续给模块10内油箱抽高真空。

F.破空静放

用干燥空气解除真空。静放达到需要时间。