現(xiàn)場(chǎng)組裝換流變壓器采用 汽相干燥處理方式的探討及應(yīng)用

陳敏懋 雷園園 趙林杰

（1.西安西電變壓器有限責(zé)任公司，西安 710077；2.南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，廣州 510080）

隨著我國(guó)特高壓電網(wǎng)迅速發(fā)展趨勢(shì)，“十二五”發(fā)展期間國(guó)家將在電力建設(shè)方面投資建成16 條特高壓直流輸電線路。因此，特高壓、大容量換流變壓器的需求量會(huì)越來(lái)越大，但對(duì)于交通運(yùn)輸十分困難的區(qū)域，特高壓、大容量換流變壓器的運(yùn)輸問(wèn)題將成為制造廠家的首要難題，為解決此大型換流變壓器的運(yùn)輸問(wèn)題，采用分體運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)組裝技術(shù)創(chuàng)造了一個(gè)非常有效和相對(duì)成本較低的生產(chǎn)方式。

現(xiàn)場(chǎng)組裝換流變壓器的每一道工序都有許多難點(diǎn)，特別是控制器身絕緣不受潮將是最重要和難度最大的關(guān)鍵工藝之一；以往通常采用塑料薄膜防護(hù)和控制器身暴露時(shí)間來(lái)避免器身受潮，如果器身受潮將對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行熱油循環(huán)加熱和熱油噴淋加熱方式消除器身絕緣的含水量，但無(wú)論采用那種方式工作量大、時(shí)間長(zhǎng)、效果一般；針對(duì)這些情況，本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)組裝換流變壓器工藝過(guò)程分析以及移動(dòng)汽相干燥設(shè)備的應(yīng)用研究，制定了現(xiàn)場(chǎng)組裝換流變壓器現(xiàn)場(chǎng)干燥處理工藝。

1 現(xiàn)場(chǎng)組裝換流變壓器現(xiàn)場(chǎng)器身干燥工藝研究的必要性

1.1 現(xiàn)場(chǎng)組裝換流變壓器的解體、運(yùn)輸及組裝過(guò)程

專門設(shè)計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)組裝換流變壓器在廠內(nèi)完成組裝和出廠試驗(yàn)后，拆除附件，采用先進(jìn)的解體技術(shù)，本體解體成線圈、U 型鐵心、上鐵軛、上中下節(jié)油箱，如圖1所示；各部件裝入專用運(yùn)輸箱，箱內(nèi)充入干燥空氣或變壓器油運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)。

現(xiàn)場(chǎng)組裝過(guò)程與廠內(nèi)分解過(guò)程相反，如圖2所示；解體裝箱、運(yùn)輸及現(xiàn)場(chǎng)組裝過(guò)程必須采取措施以避免器身絕緣受潮。

為避免器身絕緣受潮，現(xiàn)階段通常有兩種基本工藝過(guò)程：①一種是用塑料薄膜把變壓器每柱器身和相關(guān)絕緣件外表包裹起來(lái)，進(jìn)行保護(hù)；②另一種時(shí)根據(jù)操作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境濕度和溫度控制器身暴露的時(shí)間；③這樣的工藝方法，廠內(nèi)解體裝箱過(guò)程周期長(zhǎng)，而且要長(zhǎng)時(shí)間占用真空烘房和工作場(chǎng)地，在現(xiàn)場(chǎng)組裝時(shí)周期更長(zhǎng)，生產(chǎn)效率較低。

圖1 變壓器解體示意圖

圖2 變壓器組裝示意圖

1.2 器身絕緣受潮對(duì)換流變壓器的影響

現(xiàn)場(chǎng)組裝換流變壓器器身在解體裝箱或現(xiàn)場(chǎng)組裝過(guò)程中，絕緣材料容易受潮，這些水分將嚴(yán)重影響著變壓器介質(zhì)的電氣強(qiáng)度、介質(zhì)損耗和油的含水量。根據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，絕緣材料中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于1%，油中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于15×10-6（80℃）時(shí)為變壓器運(yùn)行條件下絕緣中質(zhì)量分?jǐn)?shù)的極限值，當(dāng)絕緣中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2%，油中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于30×10-6時(shí)，閃絡(luò)電壓會(huì)明顯降低。

換流變壓器在承受交流電壓的同時(shí)還有承受直流電壓，由于絕緣紙板的絕緣電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于絕緣油的絕緣電阻，在穩(wěn)態(tài)直流電壓作用下，幾乎所有的直流電壓都作用在紙板上。器身中的絕緣材料受潮后，會(huì)大大降低絕緣件的擊穿電壓，同時(shí)，絕緣件中的水分還會(huì)進(jìn)入變壓器油中，降低變壓器油的絕緣強(qiáng)度。因此器身絕緣受潮會(huì)直接影響到換流變壓器自身性能及運(yùn)行的整體效果。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)變壓器器身絕緣受潮時(shí)的處理工藝

目前，在現(xiàn)場(chǎng)通常采用熱油循環(huán)及熱油噴淋的方法干燥受潮的器身，但處理過(guò)程周期較長(zhǎng)，且效果未必理想。

因此，針對(duì)高電壓、大容量的現(xiàn)場(chǎng)組裝換流變壓器，尋找一種現(xiàn)場(chǎng)切實(shí)可行的器身干燥方式來(lái)保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率是很有必要的。

2 現(xiàn)場(chǎng)組裝換流變壓器現(xiàn)場(chǎng)汽相干燥工藝的論證

汽相干燥因用煤油蒸汽作為加熱介質(zhì)，干燥過(guò)程幾乎是在一個(gè)無(wú)氧的狀態(tài)下進(jìn)行，具有加熱溫度高、干燥速度快、干燥時(shí)間短、加熱均勻、干燥徹底、能清洗變壓器上的雜物等優(yōu)點(diǎn)。這些在變壓器制造廠內(nèi)固定式汽相干燥設(shè)備的使用中已經(jīng)得到充分證明，并已經(jīng)得到世界公認(rèn)。

移動(dòng)式汽相干燥設(shè)備不受環(huán)境限制，在組裝現(xiàn)場(chǎng)可對(duì)組裝好的換流變壓器器身進(jìn)行干燥處理。

2.1 移動(dòng)式汽相干燥設(shè)備的系統(tǒng)組成及工作原理

移動(dòng)式汽相干燥設(shè)備整個(gè)系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，可滿足“車載移動(dòng)”和“現(xiàn)場(chǎng)處理”的特殊要求，主要由真空機(jī)組與冷凝模塊、蒸發(fā)器和電加熱器模塊、粗過(guò)濾器和返回溶劑模塊、儲(chǔ)油罐+廢油罐模塊、水箱和冷卻水機(jī)組模塊、保溫被及油箱加熱裝置模塊等組成。其是典型的外置蒸發(fā)器汽相干燥設(shè)備，用變壓器油箱代替真空罐對(duì)變壓器器身進(jìn)行干燥處理。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)干燥處理的主要工藝過(guò)程

1）設(shè)備的擺放

移動(dòng)式汽相干燥設(shè)備分模塊擺放在變壓器的周圍，如圖3所示。

圖3 移動(dòng)式汽相干燥設(shè)備與變壓器布置示意圖

2）準(zhǔn)備工作

在現(xiàn)場(chǎng)將器身組裝完畢，裝上上節(jié)油箱，直接在油箱上裝移動(dòng)式汽相干燥設(shè)備的連接管道、測(cè)溫元件以及油箱保溫裝置等。

3）干燥處理過(guò)程

干燥處理過(guò)程分為5 個(gè)階段：準(zhǔn)備階段、加熱階段（包括中將降壓和中間蒸餾）、降壓階段、高真空階段、解除真空階段，這些干燥處理過(guò)程和固定式汽相干燥的過(guò)程基本相同，其工藝流程如圖4所示。

圖4 汽相干燥工藝流程

2.3 移動(dòng)式汽相干燥設(shè)備干燥產(chǎn)品的實(shí)際效果

我公司從2012年開(kāi)始研究采用移動(dòng)式汽相干燥設(shè)備干燥變壓器器身的方法，并在2014年初在廠內(nèi)成功實(shí)現(xiàn)了該方法處理500kV 變壓器，干燥處理過(guò)程記錄曲線見(jiàn)圖5。同時(shí)，與同型號(hào)的500kV 變壓器器身在固定式汽相干燥設(shè)備中干燥處理結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，處理結(jié)果的統(tǒng)計(jì)參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1，干燥處理后的產(chǎn)品絕緣試驗(yàn)參數(shù)統(tǒng)計(jì)值見(jiàn)表2。

從圖4、圖5及表1結(jié)果可見(jiàn)，移動(dòng)式汽相干燥設(shè)備和廠內(nèi)固定式汽相干燥設(shè)備干燥變壓器器身工藝流程基本相同，并具有同樣的干燥效果。因此，建議在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組裝換流變壓器現(xiàn)場(chǎng)組裝后器身干燥合格的條件為：①油箱本體高真空維持時(shí)間不小于50h，最終真空壓力≤15Pa；②連續(xù)無(wú)出水維持時(shí)間6h 以上；③鐵心溫度≥100℃。

圖5 500kV 變壓器的廠內(nèi)移動(dòng)汽相干燥過(guò)程記錄曲線

表1 移動(dòng)式汽相干燥與固定式汽相干燥處理結(jié)果比較

表2 移動(dòng)式汽相干燥設(shè)備處理后 的產(chǎn)品絕緣試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)值

表3 固定式汽相干燥設(shè)備（1#） 處理后的產(chǎn)品絕緣試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)值

表4 固定式汽相干燥設(shè)備（2#） 處理后的產(chǎn)品絕緣試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)值

3 結(jié)論

1）通過(guò)移動(dòng)汽相干燥設(shè)備處理產(chǎn)品過(guò)程的實(shí)踐，可得出結(jié)論，現(xiàn)場(chǎng)組裝換流變壓器可采用移動(dòng)汽相干燥設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組裝后的干燥處理，同時(shí)也為現(xiàn)場(chǎng)組裝換流變壓器廠內(nèi)解體以及現(xiàn)場(chǎng)組裝工藝的優(yōu)化、改進(jìn)提供了依據(jù)和寶貴經(jīng)驗(yàn)。

2）移動(dòng)式汽相干燥設(shè)備和廠內(nèi)固定式汽相干燥設(shè)備有同樣好的處理效果。

3）移動(dòng)式汽相干燥設(shè)備在使用過(guò)程中，必須提高安全意識(shí)，制定安全操作規(guī)范，并加強(qiáng)監(jiān)管。

[1] 喬保振.真空汽相干燥及其應(yīng)用[J].真空,1988.

[2] 徐成海,張世偉,關(guān)奎之.真空干燥[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.