VPD 设备主要用于高燥大型变压器及其其它电器设备。
变压器干燥的主要目的是排除绝缘材料中的水分,现代大型变压器中所用的纤维绝缘材料起初始的含水量一般高达6~8%,高燥终了要达到的标准含水量为0.5 ~ 0.1 %, 若按照排出的水量按其质量的5.5%计,一台10 吨的变压器在干燥过程中要排掉550kg 水。
原理:
变压器中的水分都是以毛细吸附形式存在的,干燥过程就是水蒸汽分子从绝缘材料中往周围空间扩散的过程。驱使水份外迁的动力主要是绝缘材料内部和周围环境空间的水蒸气分压ΔP, 此值越大,干燥速度越高。
增加ΔP 的途径有两种:提高绝缘材料的温度和降低周围压力。
加热方法:
1、以空气为载热介质的干燥方法。在大气压下用热风循环或自然对流方法将变压器加热到100~115 C.然后再抽真空。
2、 变压器油为载热介质的液相加热法,在室温下先抽真空,然后再喷洒或注入热变压器油,并进行循环,对变压器加热,然后再抽真空。
3、 VPD 方法是介于两者之间的一种热-真空干燥法。用特种煤油蒸汽-气相作为载热介质进行加热,并利用相变换热机理。
VPD 的优势
1、 以煤油蒸汽为载热介质,可以实现在真空状态下的加热。由于煤油的饱和蒸汽压比水的高,比变压器油的低。所以在加热过程中能顺利排除水分,加热结束后,煤油快速蒸发,不会影响高真空阶段内部水分的扩散系数。
2、 变压器在真空状态下加热,可以将加热温度提高到125~130C,不必担心绝缘材料老化。升高10 度,可以将水蒸汽的分压提高到980 mbar, 对排除水分很有利。
3、 煤油蒸汽除了以对流方式传热外,还在材料表面冷凝放热。所以加热速度快。
4、 凝结后的煤油很容易渗透到材料内部、外表,加速了材料本身的热传导,使内外温度分布均匀,均匀性对干燥而言至关重要。
5、 冷凝的煤油,是一种良好的清洗溶剂,可以将变压器上的污物尘埃冲洗掉。
VPD工艺:
1、 准备阶段:变压器在真空罐中抽真空,压强降至7mbar。 同时用水蒸气加热煤油,使蒸发器中温度为115 度,此时的煤油压力应为该温度下煤油的饱和压力100mbar.
2、 加热阶段:真空系统停止工作,蒸发器中的煤油蒸汽靠压差涌入真空罐中对变压器加热,冷凝后从真空罐底排出,返回蒸发器中形成一个循环。真空罐温度升高。水分开始排出。
3、 降压阶段:停止煤油蒸汽向真空罐输送,把真空罐中的煤油和混合气体排出真空罐,把残留在绝缘材料中的煤油重新挥发。
4、 高真空阶段:利用主真空系统抽罐体。终压力在10Pa 以下,因为在此之前,95%的水分已排除,所以此阶段不需要很长时间。
5、 确定高真空阶段结束:既干燥过程结束的条件是绝缘材料的出水率达到每吨材料每小时少于10g, <=10g/hT.
变压器生产应用的挑战
大型高压变压器干燥使用普通的真空机组干燥时间漫长。
热传导至绝缘体非常复杂
长达六周的干燥时间不经济
高的溶剂负载会进入到真空系统中
有机酸会从木质材料中析出
酸性冷凝物存在腐蚀泵部件的可能性
真空系统的性能应该不受(尽量避免)受到外界环境温度,冷却水温度,等外界环境影响
气体混合爆炸风险
传统的真空解决方案存在以下问题:
机组复杂
压力不稳定
高能耗带来高的运行成本
昂贵的初装费用
莱宝的SOGEVAC SV300B单级旋片真空泵在VPD传统真空方案中已广泛使用。
莱宝针对高压变压器的新解决方案:
传统真空系统:
干式螺杆机组:
莱宝干式螺杆机组有如下优点:
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级间可不装冷凝器
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