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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(yùn)用“變壓法”對電容器進(jìn)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�！白儔悍ā闭婵崭稍锝䴘n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(diǎn) 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(yàn)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(dá)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(jìn)入下一個階段。它的缺點(diǎn)是進(jìn)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(dá)到，但水分子的蒸發(fā)和凝結(jié)已達(dá)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(jìn)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(fèi)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(jìn)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(bǔ)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(diǎn)來判斷真空干燥是否真正結(jié)束而進(jìn)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(kuò)散、遷移到周圍空間由真空泵抽走，達(dá)到排除電容器芯子中水分和氣體的作用，傳統(tǒng)方法要達(dá)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(dá)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(fèi)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(yáng)長避短。在真空干燥控制的溫度范圍內(nèi)，當(dāng)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(dá)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(xì)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(xì)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(dāng)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(dá)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(diǎn)來判斷真空干燥是否真正結(jié)束而進(jìn)入灌注階段。
3 “變壓法”真空干燥浸漬設(shè)備
要實(shí)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(jìn)行改造。
3．1 對現(xiàn)有真空罐的加熱系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(dāng)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(dāng)積水過多達(dá)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(shí)驗(yàn)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(jī)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(jìn)行自動控制。
3．4 在羅茨泵前安裝冷卻效果好的冷凝器，當(dāng)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(dāng)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(dāng)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(shí)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(jìn)入降溫、注油、浸漬階段直至出罐。
4．2 判斷方法
當(dāng)真空罐加熱到工藝所要求的溫度后開始抽真空，當(dāng)真空度達(dá)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(dāng)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(dāng)真空度又達(dá)到p時，重復(fù)上述過程，經(jīng)過反復(fù)幾次后，當(dāng)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(jìn)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(shí)踐摸索才能確定。
5 工藝試驗(yàn)
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(zhǔn)備做工藝試驗(yàn)。
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(dāng)真空度達(dá)到1kPa時，打開二級羅茨泵繼續(xù)抽真空，當(dāng)真空度達(dá)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，
�。ㄓ蓀t＝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(dá)1kPa，再打開二級羅茨泵繼續(xù)抽真空達(dá)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(jìn)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(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2，同時每 一種型號的電容器取1臺進(jìn)行運(yùn)行試驗(yàn)，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(yùn)用“變壓法”對電容器進(jìn)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(diǎn)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(diǎn)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(xiàn)
［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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