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一種新穎的電容器真空干燥浸漬工論文
摘要： 本文主要闡述了運用“變壓法”對電容器進行真空干燥浸漬處理的原理、所需的設(shè)備及真空干燥真正結(jié)束的判斷依據(jù)和判斷方法。“變壓法”真空干燥浸漬工藝能縮短時間三分之一，提高了電容器的局部放電合格率，從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)省了能源。
關(guān)鍵詞：變壓法 干燥原理 結(jié)束點 判斷
1 前言 電力電容器真空干燥浸漬的目的是排除電容器芯子中的水分和氣體，然后用經(jīng)過凈化處理并試驗合格的浸漬劑灌注浸漬，填充產(chǎn)品內(nèi)部固體間的所有空隙，以提高產(chǎn)品的電氣性能。
現(xiàn)有的電力電容器真空干燥浸漬工藝要經(jīng)歷加熱、低真空、高真空、降溫、注油和浸漬這幾個階段。用測量真空度是否達到工藝要求和規(guī)定一定的時間來決定每一階段是否結(jié)束，是否可以進入下一個階段。它的缺點是進入注油階段前，電容器芯子中的水份是否已充分逸出是沒法真正判斷的。在一定的溫度下，工藝所要求的真空度和時間已達到，但水分子的蒸發(fā)和凝結(jié)已達到動態(tài)平衡，電容器芯子中的水分也許未能完全排出，就進入灌注階段，這將影響電容器電氣性能。另一種情況是工藝時間雖沒有到，但電容器芯子中的水分已充分逸出仍在繼續(xù)抽真空，浪費大量的能源。因此，我們要尋找一種新工藝來判斷真空干燥是否真正結(jié)束而可以進入灌注階段。以便提高電容器的電氣性能，節(jié)省能源。
“變壓法”真空干燥浸漬工藝能彌補以上不足。它把低真空、高真空合二為一，在此階段通過向真空罐內(nèi)充干燥空氣來改變罐內(nèi)真空度，以便電容器芯子中的水分能充分逸出。通過一定的方法尋找一個結(jié)束點來判斷真空干燥是否真正結(jié)束而進入灌注階段。
2 “變壓法”真空干燥的原理
傳統(tǒng)真空干燥原理：傳統(tǒng)的電容器真空干燥是通過給真空罐內(nèi)的電容器加熱，增加電容器芯子中所含水分子的動能（W＝KT2／2），使其變成水蒸汽從絕緣材料中蒸發(fā)出來，增加了電容器芯子中的水蒸汽的分壓。再對真空罐抽真空，降低電容器周圍空間的壓力，這樣電容器芯子和周圍空間就形成了一個壓力差ΔP，從而使水蒸汽從電容器芯子中擴散、遷移到周圍空間由真空泵抽走，達到排除電容器芯子中水分和氣體的作用，傳統(tǒng)方法要達到最好的干燥效果，一是提高溫度，使電容器芯子中的水分能獲得足夠的動能變成水蒸汽，但溫度過高，絕緣材料會出現(xiàn)老化現(xiàn)象，損壞其絕緣性能。二是提高真空度，以增加ΔP抽除電容器芯子中的水分和氣體；真空度較高，水蒸汽的飽和蒸汽壓降低，水分子容易變成蒸汽逸出。但真空度也不能無限制的提高，它受真空泵的極限真空度的限制，再有真空度過高，氣體分子的熱傳導(dǎo)降低，絕緣材料中的水分子不能獲得足夠的能量而蒸發(fā)，反而會影響電容器芯子中的水分蒸發(fā)的速度。最后在一定的溫度和真空度下，水分的蒸發(fā)和凝聚達到一個動態(tài)平衡，電容器芯子中的水分子不能徹底排出，影響電容器的電氣性能。三是延長干燥時間，浪費了大量的能源。
“變壓法”真空干燥的原理：在傳統(tǒng)的電容器真空干燥原理的基礎(chǔ)上揚長避短。在真空干燥控制的溫度范圍內(nèi)，當抽到一定的真空度時，絕緣材料中的水分的蒸發(fā)和凝結(jié)達到動態(tài)平衡時，由于真空罐內(nèi)氣體分子的熱傳導(dǎo)降低，絕緣材料的毛細孔中的水分不能獲得足夠的能量變成水蒸汽。這時通過一個放氣閥向罐內(nèi)放入一定量的干燥空氣，以提高真空罐內(nèi)氣體分子的熱傳導(dǎo)，絕緣材料從表層到深層傳遞能量，使其毛細孔中的水分能獲得足夠的能量變成水蒸汽逸出被真空泵抽走。當又抽到一定的真空度時，再向罐內(nèi)充一定干燥空氣……。這樣反復(fù)幾次，大大的提高了電容器芯子中的水分子蒸發(fā)的速度，達到徹底排除電容器芯子中的水分和氣體的作用。再通過一定的方法尋找一個結(jié)束點來判斷真空干燥是否真正結(jié)束而進入灌注階段。
3 “變壓法”真空干燥浸漬設(shè)備
要實現(xiàn)“變壓法”真空干燥浸漬工藝，首先對現(xiàn)有的真空設(shè)備進行改造。
3．1 對現(xiàn)有真空罐的加熱系統(tǒng)進行改造，在現(xiàn)有的真空罐內(nèi)底部加兩路排管，蒸汽從罐尾分兩路進入罐底的排管中，兩路排管各通過3根管子把蒸汽引入罐夾套，從而對電容器進行加熱。為使夾套中的冷凝水及時排出夾套，在真空罐外底部加一排水管，通過3個管子和罐夾套相連，當夾套有積水首先流入排水管，在排水管出口處安裝了過濾器、排污閥、疏水器，還有一個液位器，平時疏水器工作，及時排出罐夾套中的積水，當積水過多達到液位器中所規(guī)定的紅線位置，打開排污閥排出積水，保證了罐夾套中沒有積水，使蒸汽更有效的加熱罐內(nèi)的電容器。由實驗可知：通過把鉑電阻溫度探頭放在罐內(nèi)、罐中、罐尾、罐左、罐右、罐頂、罐底，及3臺芯子中放有鉑電阻溫度探頭的模擬電容器放在罐門、罐中、罐尾，用引出線引出真空罐外，連接在自動測溫儀上，每隔1小時打印一次，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電容器芯子溫升比改造前加快，罐內(nèi)溫度比改造前均勻，溫差可控制在2℃以內(nèi)。
3．2 真空機組仍采用滑閥式真空泵加二級羅茨泵，但主閥采用帶位置指示器、波紋管軸封的高真空氣動擋板閥，提高罐門、視鏡窗等處的密封性能，使真空罐的總漏率控制在10Pa．L／s。
3．3 采用德國萊寶公司的TM21型真空計，抗污染的TR216規(guī)管，帶打印控制部分，和信號輸出功能。以便監(jiān)督人工操作和對整個真空干燥浸漬過程進行自動控制。
3．4 在羅茨泵前安裝冷卻效果好的冷凝器，當電容器芯子中的水分蒸發(fā)為蒸汽被真空泵抽走后，經(jīng)過冷凝器被冷卻成水放出真空系統(tǒng)。防止水蒸汽乳化泵油，提高真空泵的抽氣能力，延長真空泵的使用壽命。
4 “變壓法”真空干燥是否真正結(jié)束的判斷
4．1 判斷的依據(jù)
當關(guān)閉高真空氣動擋板閥t時間后，真空罐內(nèi)的真空度由下式?jīng)Q定：
式中：t—關(guān)閉高真空氣動擋板閥到測真空度之間的時間；
V—真空罐的總體積；
pt—關(guān)閉高真空氣動擋板閥t時間后真空罐內(nèi)的真空度；
p—關(guān)閉高真空氣動擋板閥前真空罐內(nèi)的真空度；
Q0—真空罐的總漏率；
—真空罐本身的表面放氣、罐內(nèi)電容器的芯子所含的氣體和加熱后蒸發(fā)的水蒸汽等所形成的放氣量。
由于真空罐內(nèi)表面在t（t很小）時間內(nèi)的放氣可忽略不計，而在真空干燥真正結(jié)束時電容器芯子所含的氣體和水蒸汽都被真空泵抽走，即≈0上式可得：pt＝p＋Q0t／V，當真空罐的總漏率一定，規(guī)定p、t為某一定值時，pt應(yīng)是定值。關(guān)閉高真空氣動擋板閥t時間后測真空度，實際所測真空度pn應(yīng)趨于pt，即pn－pt≤pi（pi為極小值），此時可判斷電容器的真空干燥已真正結(jié)束，可以進入降溫、注油、浸漬階段直至出罐。
4．2 判斷方法
當真空罐加熱到工藝所要求的溫度后開始抽真空，當真空度達到p時，關(guān)閉高真空氣動擋板閥t后，觀察真空計的測量值p1，當p1－pt≥pi時，則打開放氣閥向罐內(nèi)放干燥氣體到pb后關(guān)閉放氣閥，再打開高真空氣動擋板閥繼續(xù)抽真空，當真空度又達到p時，重復(fù)上述過程，經(jīng)過反復(fù)幾次后，當關(guān)閉高真空氣動擋板閥經(jīng)過時間t后，真空計中的測量值pn滿足pn－pt≤pi，可以判斷電容器的真空干燥已真正結(jié)束，進入降溫、注油、浸漬階段。具體操作過程見表1。
由于各真空干燥浸漬設(shè)備不同，pt、p、t、Q0、pb、pi參數(shù)應(yīng)該怎樣選擇，要通過實踐摸索才能確定。
5 工藝試驗
首先把真空罐及槽車中的積油用干布擦干凈，然后關(guān)閉罐門加熱抽真空，烘干內(nèi)表面附著的積油使其變成蒸汽由真空泵抽走，直到內(nèi)表面干燥為至，停止加熱抽真空準備做工藝試驗。
打開罐門把BFMr12／2－334－1的電容器28臺放在槽車內(nèi)，按單臺注油的方式連接好。然后關(guān)閉罐門，對真空罐加熱到80～90℃后，打開滑閥泵抽真空，溫度控制在80～90℃，當真空度達到1kPa時，打開二級羅茨泵繼續(xù)抽真空，當真空度達到1Pa時，關(guān)閉高真空氣動擋板閥和羅茨泵，5min后，其真空度下降至2．56Pa，因2．56－1．35＞0．1，
（由pt＝p＋Q0t／V計算得1．35Pa，規(guī)定pi為0．1），則打開放氣閥向真空罐內(nèi)充干燥大氣至真空度70kPa，關(guān)閉放氣閥，再打開高真空氣動擋板閥抽真空達1kPa，再打開二級羅茨泵繼續(xù)抽真空達1Pa，重復(fù)以上過程，直到關(guān)閉高真空氣動擋板閥5min后，真空度下降為1．42Pa，1．42－1．35＜0．1，則可以判斷真空干燥已真正結(jié)束。依次進入降溫、注油、浸漬階段直至出罐。再選二種型號的電容器在同一個罐里做試驗，試驗結(jié)果見表2，同時每 一種型號的電容器取1臺進行運行試驗，測試數(shù)據(jù)與以前同類產(chǎn)品相比沒有異常現(xiàn)象。由此可見，運用“變壓法”對電容器進行真空干燥浸漬處理的方法是可行的，不但能縮短
真空干燥處理時間，而且提高了電容器的局部放電合格率，節(jié)省了能源。判斷真空干燥結(jié)束的曲線見圖1。
6 結(jié)論
“變壓法”真空干燥浸漬工藝是可行的，通過尋找一個結(jié)束點來判斷真空干燥是否真正結(jié)束是合理的，“變壓法”真空干燥浸漬工藝可縮短真空干燥浸漬時間約1／3，減小了大量的能源消耗；提高了電容器的局部放電的合格率，提高了電容器的電氣性能。且“變壓法”真空干燥浸漬工藝的特點是：每罐電容器的真空干燥浸漬時間不是一個定值。
參考文獻
［1］ 戴榮道．真空技術(shù)［J］．1986．
［2］ 真空與設(shè)計手冊編寫組編．真空設(shè)計手冊［J］．1979．
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