變壓器的干燥方法研究

施曉東

【摘 要】新安裝的變壓器，在運(yùn)輸過(guò)程中因密封遭到破壞有可能受潮；吊芯檢查芯體時(shí)在空氣中裸露時(shí)間超過(guò)規(guī)定時(shí)間時(shí)，或運(yùn)行中及大修后經(jīng)檢查受潮的變壓器，均需進(jìn)行干燥處理。經(jīng)過(guò)全部或局部更換過(guò)線圈或絕緣的變壓器，無(wú)論檢查結(jié)果如何，都要進(jìn)行干燥?？梢?jiàn)，干燥變壓器雖然是件非常麻煩的事，但不可省略。

【關(guān)鍵詞】變壓器；干燥；處理

0.前言

變壓器的干燥方法很多，有烘箱干燥法，鐵損干燥法、零序電流干燥法、銅損干燥法、真空熱油噴霧干燥法和煤油氣相干燥法等。其干燥方法應(yīng)視變壓器容量大小和結(jié)構(gòu)型式不同，并根據(jù)具體條件加以選擇。

1.鐵損干燥法

鐵損干燥法是在油箱外壁纏繞線圈，通以交流產(chǎn)生磁通通過(guò)油箱，使油箱產(chǎn)生渦流而發(fā)熱干燥變壓器的一種方法。

為了不使變壓器受高溫而氧化，并減少干燥時(shí)的耗電量，干燥變壓器通常應(yīng)在無(wú)油狀態(tài)下進(jìn)行。因此首先將變壓器中的油用清潔的油桶或油槽儲(chǔ)存起來(lái)；吊出鐵芯，擦凈鐵芯和線圈上各部的油跡；特別是油箱底部和四周要徹底干凈，以免由于干燥時(shí)的高溫而引起著火。

油箱清洗完畢后，將擦凈的鐵芯放入油箱內(nèi)。在鐵芯放入之前，在繞組的上部和下部各裝一只電阻型溫度計(jì)，用以測(cè)量繞組的溫度。鐵芯一般不放到底，而應(yīng)在箱蓋和油箱之間留一縫隙，作為自然通風(fēng)的通路。

利用耐火材料，如石棉板、石棉布等作油箱的保溫層。綁扎保溫層可用繩子或布帶。但不可用金屬線，以防干燥時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電而發(fā)生事故。小容量的變壓器不便裝保溫層時(shí)，也可以不裝，但干燥速度較慢。

纏繞的導(dǎo)線一般采用絕緣線，截面的大小應(yīng)根據(jù)勵(lì)磁電流的大小而定。繞制線圈時(shí)。先在箱壁四周立好10～20mm厚的木板條，板條間距為100～200mm，然后將導(dǎo)線繞在板條上。為使干燥時(shí)上、下部溫度均勻，變壓器的下半部分纏繞全線圈的2/3，上半部分纏繞1/3，這樣使下密上疏。所纏導(dǎo)線不應(yīng)有密集或交錯(cuò)的現(xiàn)象，相鄰的各匝導(dǎo)線間應(yīng)留有一定的距離。為避免導(dǎo)線受熱松弛而擠在一起，板條上應(yīng)開(kāi)斜槽，將導(dǎo)線嵌人槽中，或在板條上釘上小釘，以支托導(dǎo)線使其分開(kāi)。纏繞導(dǎo)線應(yīng)盡量纏緊，并可適當(dāng)?shù)赜貌紟Ъ右跃o固，但絕不可用金屬絲綁扎。纏繞時(shí)還應(yīng)留有10%～15%的調(diào)節(jié)線圈，以便于干燥時(shí)進(jìn)行調(diào)整。對(duì)線圈最密的地方，放一只溫度計(jì)，以便測(cè)量變壓器外殼溫度。

對(duì)勵(lì)磁線圈送電，注意觀察溫度的變化：變壓器繞組最高溫度不超過(guò)95～105℃；外殼不超過(guò)115～120℃；溫度上升速度不超過(guò)5℃/h；油箱上、下的溫差不超過(guò)6～8℃，否則，可用電爐在變壓器底部加熱進(jìn)行調(diào)整。如果溫度上升太快或溫度過(guò)高，可改變勵(lì)磁線圈抽頭或改變電壓的大小來(lái)調(diào)整溫升。在干燥過(guò)程中，變壓器繞組溫度最好保持在90℃，并且每小時(shí)測(cè)量一次高、低壓繞組的絕緣電阻、溫度。以及勵(lì)磁繞組的電流，并作好記錄。

在保持干燥溫度不變的情況下，繞組絕緣開(kāi)始下降而后再上升，當(dāng)連續(xù)6h保持穩(wěn)定時(shí)，干燥工作即可結(jié)束，切斷電源、注油。為避免注油時(shí)熱變壓器突然冷卻而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，注入的油應(yīng)事先加熱到50～60℃左右，待變壓器本身溫度下降到70℃時(shí)，開(kāi)始注油。注意，注油前要把油箱內(nèi)外的所有溫度計(jì)撤除。注油量應(yīng)適當(dāng)，即把鐵芯全部淹沒(méi)而距頂面還應(yīng)保持300mm左右。

注油后，等溫度降至制造廠規(guī)定的試驗(yàn)溫度時(shí)，測(cè)定絕緣電阻與絕緣吸收比R60/R15，與廠家規(guī)定值相比較，以供參考。

變壓器經(jīng)過(guò)干燥后，內(nèi)部部件可能松動(dòng)，絕緣可能有過(guò)熱或變形現(xiàn)象，因此干燥后必須再次檢查鐵芯，緊固松動(dòng)部件，查看有無(wú)過(guò)熱等異常現(xiàn)象。

抽真空的裝置，是由真空泵、閥門(mén)、冷凝器、排水器、真空表和管道等組成。旁路閥門(mén)18的一端與大氣相通，用以調(diào)節(jié)油箱內(nèi)的真空度；逆止閥l3是在真空泵停止運(yùn)行時(shí)，用來(lái)防止大氣直接進(jìn)入油箱而帶入潮氣；排水器15的兩側(cè)裝有閥門(mén)，排水時(shí)交替地關(guān)或開(kāi)，以保證油箱內(nèi)的真空度。例如排出凝結(jié)水時(shí)，先關(guān)閉排水器l5的上閥門(mén)，后打開(kāi)下閥門(mén)，排出之后關(guān)閉下閥門(mén)，重新打開(kāi)上閥門(mén)。為了防止交替抽真空時(shí)，油箱上部各安裝孔法蘭處的密封墊受交變壓力而損壞，應(yīng)在油箱頂蓋與箱沿的聯(lián)結(jié)法蘭之間，每隔2～3個(gè)螺栓放進(jìn)一塊厚度比該間隙略小1～2mm的小鐵板，使抽真空時(shí)法蘭之間的附加壓力由小鐵板來(lái)承受。

在干燥過(guò)程中，鐵芯不斷滲出的殘油積于油箱底部，為了減少高溫下殘油氣化進(jìn)入真空管道，把油箱底部的側(cè)滾輪墊以厚度為50～100mm墊塊9，并應(yīng)每隔兩小時(shí)排放一次殘油。排油是利用裝在油箱底部的排油器8，排除方法與排水相同。

變壓器在真空干燥時(shí)，其絕緣電阻變化曲線，能充分表明干燥過(guò)程的主要指標(biāo)，干燥開(kāi)始時(shí)絕緣電阻曲線呈下降狀態(tài)，以后逐漸上升，當(dāng)溫度不變而有6h絕緣電阻曲線與橫坐標(biāo)呈平行狀態(tài)時(shí)，可認(rèn)為干燥完畢。此時(shí)切斷電源，保持油箱內(nèi)的真空度，待溫度降至80℃時(shí)，注入溫度不低于l5℃的變壓器油。對(duì)于大型變壓器，全部注油時(shí)間不應(yīng)小于6h。注油完畢后，將鐵芯在油內(nèi)浸漬5h之后，才能解除真空。

2.零序電流干燥法

將單相交流電通入變壓器繞組，此時(shí)每相產(chǎn)生等值、同相序、同方向的磁通，在鐵芯、油箱及鐵芯上下軛鐵件上產(chǎn)生渦流而發(fā)熱；繞組銅耗也產(chǎn)生熱。零序電流法，就是利用上述的熱量來(lái)烘干變壓器的。但此法不適用于“殼式變壓器”。用此法干燥變壓器時(shí)，不加電流的一側(cè)，如為Y接線時(shí)，應(yīng)開(kāi)路；當(dāng)為△接線時(shí)，應(yīng)接成開(kāi)口三角形、最好三相都拆開(kāi)，以免產(chǎn)生過(guò)高的電壓。

這種方法在變壓器芯部產(chǎn)生的溫度最高，絕緣中的潮氣易于向外擴(kuò)散，所以干燥速度比較快，消耗的電能也比較少，但芯部的溫度不好控制，容易造成局部過(guò)熱，并且不是所有的變壓器都能采用。

3.短路干燥法

將變壓器一側(cè)繞組短路，另一側(cè)施加適當(dāng)?shù)牡碗妷?，使變壓器的高、低壓繞組通過(guò)接近額定電流的短路電流。利用短路電流通過(guò)繞組有效電阻所產(chǎn)生的熱量來(lái)干燥變壓器，這種方法稱為短路干燥法，也稱銅損干燥法。

利用繞組損耗加熱干燥，熱量發(fā)自絕緣內(nèi)部，所以溫升快，干燥效率高。但此法控制溫度較難，容易產(chǎn)生局部過(guò)熱以致?lián)p壞絕緣，且需要較高的干燥電源電壓。工作不夠安全，所以使用范圍受到限制。目前短路干燥法僅用于帶油干燥變壓器，依靠變壓器油的循環(huán)，使繞組各部溫度較為均勻。

開(kāi)始干燥時(shí)，通過(guò)繞組的電流可以高于額定電流25%，控制溫升速率為5～10℃/h，并打開(kāi)油箱蓋上的注油孔，讓潮氣蒸發(fā)排出；待繞組溫升達(dá)到65℃以后，電流降至額定值；當(dāng)達(dá)到75℃以后，電流降低到額定值的85%左右。因此，應(yīng)有電流調(diào)節(jié)裝置，以控制干燥電流的大小，否則，應(yīng)采用輪番接通和斷開(kāi)干燥電源的方法來(lái)調(diào)節(jié)溫度，以控制油箱上部的油溫不超過(guò)85℃。油箱頂蓋應(yīng)用保溫材料覆蓋，以防止蒸發(fā)的潮氣在頂蓋內(nèi)側(cè)凝結(jié)重新落入油中。干燥時(shí)可不必拆除儲(chǔ)油柜、散熱器等部件，但應(yīng)把它們與油箱相連接的閥門(mén)關(guān)閉，以免熱量損失。

4.真空熱油噴霧干燥法

真空熱油噴霧干燥法，是在真空條件下用加熱的變壓器油（100～110℃）作為載熱介質(zhì)經(jīng)噴嘴形成霧狀噴向器身，給器身加熱升溫進(jìn)行干燥。由于熱油成霧狀，提高了傳熱和滲透性能，使絕緣內(nèi)部吸收的水分得以迅速蒸發(fā)。這種方法的特點(diǎn)是干燥時(shí)間短，質(zhì)量高，安全經(jīng)濟(jì)，并能使器身沖洗干凈，但干燥用油的油質(zhì)劣化較快。