变压器干燥处理过程及原理

摘要：变压器器身由于浸入了水分而受潮，将使绝缘的耐电强度降低，老化速度加快，故必须进行干燥处理，文章详细阐述了有关变压器干燥处理的一系列问题。但是随着生产的发展，更多、更先进的干燥设备和干燥方法，将用于提高干燥质量。
1变压器干燥处理的意义
变压器干燥的目的是除去变压器绝缘材料中的水分，增加其绝缘电阻，提高其闪络电压。电压在3kV以上的变压器都必须进行干燥处理。
变压器器身主要由铁心和线圈以及绝缘材料装配组成，装配好之后，在加入变压器油之前，一定要经过干燥处理工艺，以去除绝缘材料中的水分和气体，使其含水量控制在产品质量要求的限度之内，以保证变压器有足够的绝缘强度和运行寿命。对高压变压器，要求其绝缘材料的含水量在0.5％以内。
2变压器绝缘干燥标准及干燥处理
(1)干燥标准：
①变压器绝缘油内不含水分。油的击穿电压不低于出厂数据的75％；
②绝缘电阻不低于出厂数据的70％；
③介质损失角正切不大于出厂数据的130％。
(2)变压器遇到下列情况应进行干燥处理：
①检修中更换绕组或绝缘；
②在修理或安装器身时，器身在空气中暴露的时间超过相应的规定时间；
③经绝缘电阻和吸收比测量变压器绕组受潮。
3变压器干燥处理常用的方法
(1)感应加热法。是将器身放在原来的油箱中，油箱外缠绕线圈通过电流，利用箱皮的涡流发热来干燥的。此时箱壁温度不超过115℃～120℃，器身温度应不超过90℃～95℃。为了缠绕线圈的方便，尽可能使线圈的匝数少些或电流小一些，一般电流选150A，导线可用35～50mm2。油箱壁上可垫石棉条多根，导线绕在石棉条板上。感应加热需要的电力，根据变压器的类型及干燥条件决定。
(2)热风干燥法。将变压器放在干燥室中，通入热风进行干燥。干燥室可依据变压器器身大小用壁板搭合，壁板内满铺石棉板或其它浸渍过防火溶液的帆布或石棉麻布。干燥室应尽可能小，壁板与变压器之间的间距不应大于200mm。可用电炉、蒸汽蛇形管来加热。
采用电炉时消耗的电力按下式计算：每min通过干燥室热风量Q，按干燥室容积q来选择，一般用Q=15qm3来进行计算。
P≈0.07γQ(t2－t1)
式中P-所需电炉电力，kW γ-空气定压比热(均为0.31) t2，t1-进口热风温度与周围气温，℃
干燥时进口热风温度应逐渐上升，最高温度不应超过95℃，在热风进口处应装过滤器或装金属栅网以消灭火星、灰尘。热风不应直接吹向器身，从器身下面均匀地吹向各部，使潮气通过箱中通风孔放出。
(3)真空干燥法。这种干燥方法，是以空气为载热介质，在大气压力下，将变压器器身或绕组逐步预热到105℃左右，才开始抽真空进行处理。由于热传递较慢，内外加热不均匀(内冷外热)，高电压大容量的变压器由于具有较厚的绝缘层，往往预热需要100h以上，生产周期很长，而且干燥得不彻底，很难满足变压器对绝缘的要求。但设备简单，操作简便。
(4)气相真空干燥法。这种干燥方法是用一种特殊的煤油蒸气作为载热体，导入真空罐的煤油蒸气在变压器器身上冷凝并释放出大量热能，从而对被干燥器身进行加热。由于煤油蒸气热能大(煤油气化热为306×103j/kg)，故使变压器器身干燥加热更彻底，更均匀，效率很高，并且对绝缘材料的损伤度也很小。但由于结构较复杂，造价较高，目前只限于在110kV及以上的大型变压器器身干燥处理中应用。
4变压器干燥处理后应符合的要求
(1)不管采用哪种方式加热干燥变压器，在无油时，变压器的器身温度不得超过95℃，在带油干燥时油温不得高于80℃，以避免油质老化。如果带油干燥不能提高绝缘电阻时，应把油全部放出，无油干燥。
(2)采用带油干燥法应每4h测量一次绝缘电阻和油的击穿电压。当油击穿电压呈稳定的状态，绝缘电阻值也连续6h保持稳定，即可停止干燥。
5变压器干燥过程中应注意的问题
(1)干燥室如不抽真空，则在箱盖上应开通气孔或利用油门孔等使潮气放出。
(2)采用带油加热时，应在油箱外装设保温层，保温层可用石棉布、玻璃布等绝缘材料，不得使用易燃材料，并应采取相应的防火措施。
(3)为提高绕组的干燥质量，有两大因素必须认真考虑：一是控制干燥温度；二是提高设备的真空度。对第一点，一般的干燥设备都能够满足工艺要求，对第二点，则受诸多因素的影响，必须统筹考虑，合理安排，以取得良好的干燥效果。
(4)干燥时抽真空的过程中，在开始烘燥的低温阶段，不宜抽真空或在低真空情况下烘燥，否则不利于铁心温度的升高和潮气的排除，当温度升至70～80℃时开始提高真空度。烘燥进行1～2h时，油箱内水蒸汽较多，热辐射能力提高，内部温度趋于均匀，水分也逐渐减小，热辐射能力又降低。
(5)干燥后鉴定绝缘的方法和该测试的变压器技术指标。变压器经过干燥后，对它的绝缘性能需作一次全面鉴定，以检查其干燥效果。鉴定的项目，除套管外，其余均与吊心大修时试验项目相同。
6影响变压器干燥效果的主要因素
(1)要有足够的热能。一台大型变压器有数百公斤到数吨的绝缘体，含有大量的水分，因此在干燥过程中需要相当多的热能。
(2)绝缘材料内部与周围介质的水蒸汽分压差值越大，绝缘材料中的水分蒸发、扩散、迁移的也越快。降低绝缘周围介质水蒸汽的分压和提高绝缘材料的温度，可以增大差值。
(3)绝缘材料的扩散系数取决于绝缘材料的含水量、温度及周围空气压力。
(4)干燥进程的时间要短，干燥时间主要取决于最终所要求达到的含水量指标。
7结束语
综上所述，变压器绝缘材料的干燥处理就是把材料中的水分转移到周围介质中去的过程，为了提高绝缘材料的干燥速度，人们从提高器身干燥温度和油箱内真空度着手，采取了许多干燥方法，来处理干燥过程中遇到的许多实际问题。各种干燥处理方法都有各自的应用场合及优缺点，应因地制宜地进行。随着变压器生产的发展，相信将有更多、更先进的干燥设备和干燥方法，用于提高变压器的干燥质量。