高壓干燥空氣在500 kV大型主變安裝與檢修過(guò)程中防器身受潮的應(yīng)用

吳昌垣

（江西省火電建設(shè)公司，南昌市，330001）

0 引言

在500 kV大型變壓器安裝與檢修過(guò)程中，防止變壓器器身受潮是一項(xiàng)重要工作[1-7]。防變壓器器身受潮主要從2個(gè)方面來(lái)考慮：（1）在變壓器安裝與檢修時(shí)，盡可能地縮短鐵心和線圈露空的時(shí)間，這可以通過(guò)合理組織施工過(guò)程來(lái)保證；（2）從技術(shù)層面出發(fā)，通過(guò)對(duì)變壓器的結(jié)構(gòu)部件的特點(diǎn)進(jìn)行分析，研究施工過(guò)程，對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化。本文主要論述第2方面。

1 變壓器抽真空時(shí)的真空盲區(qū)

近年來(lái)，隨著現(xiàn)代金屬波紋密封式儲(chǔ)油柜和排油注氮裝置的推廣應(yīng)用，500 kV大型主變油回路有了較大變化，典型的現(xiàn)代大型變壓器系統(tǒng)圖如圖1所示。

在500 kV大型主變安裝與檢修過(guò)程中，本體抽真空達(dá)到66.7 Pa。由于儲(chǔ)油柜、排油注氮裝置和散熱器不能承受這么高的真空值，與之相連接的管路都不能參與抽真空，因此，抽真空防潮存在的盲區(qū)包括：（1）斷流閥與儲(chǔ)油柜之間的區(qū)域；（2）排油注氮裝置的排油管路和注氮管路區(qū)域；（3）散熱器及其油管路區(qū)域。因?yàn)榇嬖谶@些真空處理的盲區(qū)，致使注油時(shí)油與大氣沒有真正隔離，其不良影響包括：（1）增大注油后的熱油循環(huán)時(shí)間與成本；（2）不可避免地對(duì)變壓器的絕緣帶來(lái)一定的影響。

2 干空氣干燥法的原理與數(shù)學(xué)模型

2.1 干空氣干燥原理

露點(diǎn)低于-40℃的流動(dòng)干空氣進(jìn)入管道（容器）后會(huì)被水蒸氣飽和成飽和空氣，這樣一部分水分被帶出管道，不斷地輸入干空氣并檢測(cè)管道出口的空氣露點(diǎn)，直到它低于預(yù)定的值，使管道處于干燥狀態(tài)，這種利用干空氣帶走管道（容器）內(nèi)殘留水分達(dá)到干燥目的的方法稱為干空氣干燥法。

2.2 干空氣干燥法數(shù)學(xué)模型

2.2.1 蒸汽分壓

空氣中水蒸氣含量越多，則空氣的水蒸氣分壓p越大。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，純水的飽和蒸汽壓僅與溫度有關(guān)，不同溫度下純水的飽和蒸汽壓p可由Antoine公式計(jì)算

式中：p為純水的飽和蒸汽分壓，Pa；T為溫度，K；A、B、C為Antoine常數(shù)，可查數(shù)據(jù)表。

2.2.2 露點(diǎn)

在壓力和絕對(duì)濕度不變的情況下，使不飽和的濕空氣冷卻達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度，稱為該濕空氣的露點(diǎn)。露點(diǎn)越高，濕空氣中水蒸氣分壓越大，飽和蒸氣壓越大，對(duì)應(yīng)的含水量越大。工程上常用露點(diǎn)來(lái)衡量含水量的多少。空氣的露點(diǎn)對(duì)應(yīng)其含水量，可通過(guò)露點(diǎn)來(lái)計(jì)算飽和空氣的含水量H，或查表后即可知含水量。單位體積飽和空氣中的水蒸氣的質(zhì)量，稱為飽和空氣的含水量，也稱為濕度。

2.2.3 干燥結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)

目前，采用露點(diǎn)儀可方便、準(zhǔn)確、快捷地測(cè)出露點(diǎn)，查表后即可知含水量。從安全運(yùn)行、凈化變壓器附件的容器的含水量、干燥成本等多個(gè)角度進(jìn)行論證分析，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，最終確定：干燥變壓器附件時(shí)，干燥空氣出口處的空氣露點(diǎn)不高于-35℃時(shí)，可認(rèn)為干燥結(jié)束。

3 高壓干燥空氣的應(yīng)用

在大型主變安裝和檢修過(guò)程中，應(yīng)用高壓干燥空氣處理變壓器油管路和附件的清潔度（包括雜質(zhì)、潮氣和水分等），同時(shí)可以確保變壓器身不受潮。

3.1 排油和注氮管路

（1）排油管和注氮管安裝完畢后，采用高壓干燥空氣進(jìn)行吹掃，清除管內(nèi)雜物，吹掃合格后填寫“管道吹掃記錄表”。

（2）排油管道吹掃完畢后，采用變壓器油在排油連接閥與消防柜排油閥之間進(jìn)行油壓強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力不小于0.15 MPa，穩(wěn)壓24 h應(yīng)無(wú)泄漏。

（3）注氮管道吹掃完畢后，采用變壓器油在注氮隔離閥與消防柜的油氣隔離裝置之間進(jìn)行油壓強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力不小于0.5 MPa，穩(wěn)壓24 h應(yīng)無(wú)泄漏。

（4）油壓強(qiáng)度試驗(yàn)合格后，填寫“管道試壓記錄表”。

（5）吹掃、試壓完畢后，及時(shí)拆除所有臨時(shí)封板和試驗(yàn)管道，并及時(shí)接入排油連接閥和注氮隔離閥。然后在管道內(nèi)充露點(diǎn)低于-40℃的干燥空氣，對(duì)管道進(jìn)行低壓吹掃，直到管道出口處的空氣露點(diǎn)低于-35℃后，對(duì)管道進(jìn)行密封和保養(yǎng)。等到變壓器本體真空注油充滿本體時(shí)，對(duì)管道進(jìn)行排氣注油。

3.2 冷卻器

（1）吹掃與試壓：冷卻器在安裝前充露點(diǎn)低于-40℃的干燥空氣進(jìn)行吹掃，按照制造廠規(guī)定的壓力值用氣壓進(jìn)行密封試驗(yàn)，并需要符合以下要求：強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻器、散熱器，持續(xù)30 min應(yīng)無(wú)滲漏；強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻器，持續(xù)1 h應(yīng)無(wú)滲漏，水、油系統(tǒng)應(yīng)分別檢查滲漏；其他型式的冷卻器、散熱器持續(xù)1 h應(yīng)無(wú)滲漏。

（2）干燥冷卻器管道：充露點(diǎn)低于-40℃的干燥空氣，對(duì)管道進(jìn)行低壓吹掃，直到管道出口處的空氣露點(diǎn)低于-35℃后，對(duì)管道進(jìn)行密封和保養(yǎng)。

（3）冷卻器安裝時(shí)，放掉冷卻器內(nèi)的干燥空氣，立即用合格的變壓器油沖洗干凈，并將殘油排凈。然后擰緊放油放氣閥蓋，拆除冷卻器及油箱本體密封法蘭，清潔并干燥連接面，更換新的密封墊，再將冷卻器與油箱法蘭（或閥門）對(duì)接緊固密封。此時(shí)需要注意冷卻器放氣孔在上方，放油孔在下方。接著安裝冷卻器底部油泵。最后將相鄰2組冷卻器用拉板連接緊固。

（4）冷卻器不參與本體抽真空。本體抽真空前，將冷卻器與本體相隔離。冷卻器與本體隔離后，從放氣孔抽出空氣，然后充入露點(diǎn)低于-40℃的干燥空氣，為變壓器本體抽真空和真空注油做準(zhǔn)備。

（5）變壓器本體真空注油后，對(duì)冷卻器補(bǔ)充油。冷卻器補(bǔ)油方法是：拆除隔離措施，用露點(diǎn)低于-40℃的干燥空氣直接解除真空，然后補(bǔ)充油，補(bǔ)充油從油箱注油口注入。

3.3 儲(chǔ)油柜及管道

儲(chǔ)油柜就位后，不參與變壓器本體抽真空。變壓器本體抽真空前，將儲(chǔ)油柜與本體臨時(shí)隔離。充露點(diǎn)低于-40℃的干燥空氣，對(duì)儲(chǔ)油柜及管道進(jìn)行低壓吹掃，直到出口處的空氣露點(diǎn)溫度低于-35℃，在密封試驗(yàn)合格后進(jìn)行防潮保養(yǎng)，等到變壓器本體真空注油充滿本體時(shí)，按下列步驟進(jìn)行儲(chǔ)油柜注油。

（1）用露點(diǎn)低于-40℃的干燥空氣直接解除真空。

（2）拆除臨時(shí)隔離措施，補(bǔ)充油從油箱注油口注入。

（3）當(dāng)油位指示達(dá)到與當(dāng)時(shí)絕緣油溫度對(duì)應(yīng)的油位時(shí)（見產(chǎn)品附帶油位、油溫標(biāo)牌），關(guān)閉呼吸口，使波紋囊停止伸縮。然后繼續(xù)注油，直至排氣口排凈空氣，排氣口穩(wěn)定出油后，關(guān)閉排氣口，同時(shí)停止注油。

（4）儲(chǔ)油柜內(nèi)絕緣油靜置一段時(shí)間（1 h以上），油中氣體充分析出并浮至儲(chǔ)油柜上部。此時(shí)打開散熱器、套管升高座等高點(diǎn)排氣閥門，將高點(diǎn)集氣排凈。然后再次注油，同時(shí)打開儲(chǔ)油柜排氣口再次排氣，直至儲(chǔ)油柜排氣口穩(wěn)定出油后關(guān)閉排氣口，同時(shí)停止注油。

（5）打開呼吸口閥門，檢查油位是否符合要求，可以從注油口放油或補(bǔ)油來(lái)調(diào)整油位。完成注油后將注油閥和排氣閥關(guān)閉嚴(yán)密，將閥口用蓋板密封。儲(chǔ)油柜呼吸口在完成注油及投運(yùn)后必須保持常開狀態(tài)。

（6）在注油過(guò)程中需要時(shí)刻注意油位指針的位置，邊注油邊排氣。待排氣管內(nèi)有穩(wěn)定油流流出時(shí)，關(guān)閉排氣口閥門。

（7）根據(jù)當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度所對(duì)應(yīng)的H-T曲線（即油位高度-溫度曲線）所規(guī)定的油位高度，調(diào)整儲(chǔ)油柜油位指示的位置。在油位指示不符合要求時(shí)，需要通過(guò)從注油管放油或補(bǔ)油的方法，使儲(chǔ)油柜的油位指示位置與本臺(tái)變壓器溫控器指示的溫度對(duì)應(yīng)一致。

4 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用高壓干燥空氣處理500 kV大型變壓器抽真空時(shí)的真空盲區(qū)，可以確保500 kV大型變壓器的器身不受潮。同時(shí)和以往的真空注油相比，完全避免了整個(gè)注油過(guò)程中變壓器油與空氣的接觸，最大限度地降低了變壓器安裝和檢修過(guò)程中的油與附件的吸潮機(jī)會(huì)，從而大大減少了注油后熱油循環(huán)的時(shí)間。尤其在我國(guó)南方地區(qū)，在變壓器安裝和檢修過(guò)程突遇低溫高潮濕氣候時(shí)，應(yīng)用本工藝能完全避免變壓器附件容器和空氣的接觸，和以往的安裝方法相比可以不停止安裝進(jìn)程，這樣就確保了安裝工作的連續(xù)進(jìn)行，提高了安裝或檢修的工效。目前該工藝已成功應(yīng)用于工程中，效果良好。

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