CN101950642B - 一种油质真空绝缘浸渍装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种油质真空绝缘浸渍装置及其方法，采用液位差法进行真空浸油，其贮油罐比浸油罐高，真空浸油装置工作时，可以在高温、接近极限真空状态下，使试品内部充分蒸发，在干燥达到要求后，打开连接阀贮油罐和浸油罐的阀门，由于两罐均出于相同的解决极限真空状态下，贮油罐绝缘油依靠重力作用自动流入浸油罐中。本发明的装置和方法避免了过去气压差法的缺陷，保持两罐中的真空度不变，绝缘纸板和变压器油不会进入额外的气体，浸油过程中不会产生油沫，保证固体绝缘材料内部水分得到充分的蒸发，且固体绝缘材料内部空腔可以被液体绝缘材料充分填充，提高了绝缘材料处理效果，保证了后序试验结论的准确性。

Description

一种油质真空绝缘浸渍装置及其方法

技术领域

本发明涉及高电压与绝缘技术领域，具体涉及一种油质真空绝缘浸渍装置及其方法，主要用于高压绝缘材料的干燥处理，以及在真空干燥完成后在真空状态下注入变压器油、漆，使变压器油、漆等绝缘液体填满绝缘材料内部空腔，能够大幅提示材料绝缘性能。

背景技术

油纸绝缘是大型、高电压电力设备采用最普遍的内绝缘结构，在大型电力设备中得到了广泛的应用。绝缘纸板内部普遍存在空腔、气隙，是造成绝缘局部放电、劣化的主要原因，另外，未处理的纸板中，水分含量比标准要求值大很多，这也直接影响到纸板的绝缘性能。因此在油纸绝缘设备生产制造过程中，需要采用真空干燥、真空滤油干燥工艺。

在电力变压器中，对于绝缘纸板纸绝缘或纸板绝缘的加工工艺，要特别重视干燥和浸油。在固体绝缘材料进行彻底干燥之后，纸板必须在高真空下用油浸渍。纸板在高真空和低真空下浸油，其介电强度相差相当明显。从局部放电量控制的角度看，在任何情况下的气泡都应该避免。这样就对在油纸绝缘实验研究前对绝缘纸板的处理十分严格，这样才能保证实验结论正确，对高电压相关研究与技术提供可靠的理论依据。

常规的真空浸油装置普遍采用压差法进行真空浸油，即在被处理材料真空干燥完成后，利用贮油罐与浸油罐的气压差，将绝缘液体吸入浸油罐，从而实现真空浸油。例如中国专利申请99226437.5公开了一种循环式真空浸油机，其真空泵1与筒体51连通并装有抽气阀21、真空表31、进气阀41、筒体51上方有密封盖61,内腔有测温热电阻81,下部外侧装有电热元件71,真空泵1还与筒体52连接并装有抽气阀22、进气阀42,筒体52上方有密封盖62,内腔有测温热电阻82,下部外侧有电热元件72,筒体52下部与筒体51下部之间连通并设有双向阀9。该机采用双筒循环浸油，浸油筒和储油筒水平布置,适合于工业化的快速浸油处理，但油在两个桶之间流动时，需要气压差才能实现，从而影响罐内的真空度，在常规对真空度要求不高的场合可以实现。但对于超、特高压设备内绝缘特性的研究，需要研究极限真空下浸油处理对绝缘性能的影响。因此设计了基于重力差法的滤油系统。可以在极限真空度下完成浸油，进而保证浸渍性能。

中国专利申请200810069818.3公开了一种压差式多功能真空浸油设备,包括真空罐、油箱和真空泵,真空罐设置在油箱上部,真空罐与油箱之间设置连通管,连通管管路上设置进放油阀,真空泵通过进排气管与真空罐连通,进排气管管路上设置真空罐出气单向阀,所述真空罐内设置真空罐加热装置,真空罐在使用时密封,其能够实现绝缘材料真空干燥和浸油过程,并利用气压差和重力作用实现了油的便利循环利用,其缺点是：该装置储油筒处于浸油筒下方，工作时，需要较高的压差，将下方储油桶的油吸入浸油筒内，因此该装置更难以保证工作时的真空度。并且，该专利中依靠阀门控制储油筒与浸油筒的连接，储油筒不能承受真空压力，连接阀门打开后，浸油筒处于真空状态而储油桶上部处于大气压环境，因此形成接近1个大气压的压力将油注入浸油筒，由此会造成真空度的急剧下降，并会产生大量油泡沫，影响浸渍效果。

综述所诉，传统的使用气压差法进行注油时，必然会造成浸油罐内真空度降低，并且可能产生油泡沫，保证不了纸板在真空下的浸油要求，进而影响浸油效果，绝缘纸板内的水份的蒸发和气泡的溢出效果受到影响，进而影响了绝缘纸板的介损值等参数，因此就无法保证试验顺利进行，对实验结果的影响更是难以评价。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上对于绝缘纸板加工工艺的缺陷，提供一种真空浸油装置：采用液位差法进行真空浸油。

本发明的一种油质真空绝缘浸渍装置，包括贮油罐、真空机组、浸油罐、缓冲器、温控系统、加热装置、真空度测量装置、球阀和导油管，贮油罐与浸油罐之间通过导油管连接，贮油罐与浸油罐通过连管与缓冲器连接，缓冲器与真空机组之间通过连管连接；贮油罐与浸油罐分别具有加热装置，所述加热装置通过温控系统进行控制；贮油罐与浸油罐分别具有真空度测量装置用于测量罐内的真空程度，浸油罐的上部设置有球阀；各个管道上设置有管道开关，其特征在于所述贮油罐的位置比浸油罐的位置高，使用所述缓冲器与真空机组共同工作使贮油罐和浸油罐中的真空度保持一致，从而可以采用液位差法进行真空浸油；

所述缓冲器在真空机组和浸油罐间起到隔离作用，从而避免在抽真空过程中，以及浸油罐内真空突然解除过程中，浸油罐内的杂质或液体直接进入真空泵，对真空泵造成损伤；

所述真空机组由旋片泵和罗茨泵搭配组成，用于对与其相连接的管路抽真空，通过控制管路上的阀门，可以实现分别对浸油罐、贮油罐分别或共同抽真空。

其中，所述贮油罐的底部位置比浸油罐的顶部位置高。

其中，所述贮油罐的底部位置比浸油罐的顶部位置高10-100cm。

其中，所述球阀为不锈钢球阀。

其中，所述导油管为可拆卸可伸缩的导油管，导油管的长度可以调节，并且能够伸至贮油罐和浸油罐的底部，从而可以充分利用变压器油提高浸油效果。

其中，使用所述缓冲器与真空机组共同工作使贮油罐和浸油罐中的真空度保持在3-10Pa。

其中，所述加热装置对贮油罐和浸油罐中的油进行加热，采用不锈钢低负荷电加热管直接加热，所述温控系统可控制加热时间和加热温度，并且可将加热温度控制误差在<1℃的范围内。

其中，所述导油管采用耐高温材料制作，高温下不分解且不与油发生反应。。

本发明还提供了一种使用上述装置的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）首先将需要浸油的试品放入浸油罐中，并且在贮油罐中注入变压器油，开启温控系统，将试品加热至设定温度，之后通过缓冲器与真空机组对浸油罐抽真空，使用真空度测量装置将浸油罐设置到所需要的真空程度，并保持足够长的时间；贮油罐中的试品内部多余的水分在高温、低真空状态下逐步蒸发、溢出，

2）开启温控系统，对贮油罐中的油进行加热，同时关闭开关d，打开开关b，对贮油罐进行抽真空。

3）待贮油罐中油加热处理完毕、抽真空至真空度低于浸油罐；打开开关d并保持b打开、a关闭，使浸油罐和贮油罐上部气体连通；再打开贮油罐和浸油罐之间的输油管道的开关a，贮油罐中的变压器油在重力的作用下通过导油管流入浸油罐中，并且贮油罐中的导油管伸到底部，起到了充分利用变压器油的作用；

4）待浸油罐中的变压器油充分接触试品后，打开温控系统将浸油罐中的变压器油加热到设定的温度，在设定的温度下保持真空状态持续进行加热,使绝缘油逐步渗透到绝缘材料的内部空腔，从而完成真空浸油处理过程。

5）最后当试品充分浸油完毕后，将浸油罐上的球阀打开，使空气进入到浸油罐中，达到罐内外气压平衡便可方便打开浸油罐拿出试品。

其中，将固体绝缘材料试品加热并保持在低真空环境，水分充分蒸发，并且能够在<5pa的极限真空状态下，试品内部的气泡能够得到充分的溢出。然后能够在<5pa极限真空状态下将液态的绝缘油缓注入浸油罐，使绝缘油缓慢填充固体材料内部空腔，充分完成干燥、浸油过程。

本发明提供了一种油质真空绝缘浸渍装置及其方法，采用液位差法进行真空浸油，其贮油罐比浸油罐高，真空浸油装置工作时，可以在高温、接近极限真空状态下，使试品内部充分蒸发，在干燥达到要求后，打开连接阀贮油罐和浸油罐的阀门，由于两罐均出于相同的解决极限真空状态下，贮油罐绝缘油依靠重力作用自动流入浸油罐中。本发明的装置和方法避免了过去气压差法的缺陷，保持两罐中的真空度不变，绝缘纸板和变压器油不会进入额外的气体，浸油过程中不会产生油沫，保证固体绝缘材料内部水分得到充分的蒸发，且固体绝缘材料内部空腔可以被液体绝缘材料充分填充，提高了绝缘材料处理效果，保证了后序试验结论的准确性。

图1中可以清楚看到设计的贮油罐比浸油罐高，真空浸油装置工作时，可以在高温、接近极限真空状态下，使试品内部水分充分蒸发，在干燥达到要求后，打开连接阀贮油罐和浸油罐的阀门，由于两罐均出于相同的解决极限真空状态下，贮油罐绝缘油依靠重力作用自动流入浸油罐中。这种加工工艺避免了过去气压差法的缺陷，保持两罐中的真空度不变，不会进入额外的气体，浸油过程中不会产生油沫，保证固体绝缘材料内部水分得到充分的蒸发，且固体绝缘材料内部空腔可以被液体绝缘材料充分填充，提高了绝缘材料处理效果，保证了后序的试验结论的准确性。

本发明技术方案的有益效果是：

首先在绝缘材料加热过程中，装置可以将浸油罐内部真空度处理至接近极限真空度，在此高真空、高温状态下，绝缘材料内部的水分可以得到充分的蒸发，并且在接近极限真空状态下（<3pa），试品内部的气泡能够得到充分的溢出。然后由于设计的浸油罐比贮油罐高出50cm，注油时仅需打开连接贮油罐的注油阀门，变压器油会靠着自身重力作用从贮油罐中进入浸油罐中。也就是，可以保证，试品在处于极限真空状态下，液体材料缓慢填充固体材料的内部空腔，充分完成干燥、浸油过程。比起传统压差法的浸油过程，真空浸油装置完成浸油的过程中没有破坏两罐的真空状态，不会受到其他外界因素的干扰，防止了气体二次进入变压器油和纸板中去，加工后的纸板能接近高压设备中的技术参数要求，从而试验结论更可信。

本设备的真空装置和缓冲器可使两罐中的真空度保持在5Pa左右，远高于国内外设备制造厂绝缘材料处理工艺要求。这比传统工艺加工的绝缘纸板效果要好得多，为试验提供了良好的保障。

变压器油加热为直接加热，采用不锈钢低负荷电加热管直接加热，其表面温度低于200℃，温度控制误差<1℃。这种加热装置的特点是在相同的功率条件下，升温快、发热均匀、散热性能好、热效率高、使用寿命长和加热装置体积小等。

浸油罐中的导油管采用耐高温材料，长时间在高温150℃下不会劣化生成其它物质，保证了绝缘纸板在处理过程中能够持续保持高温状态。同时导管为可拆卸的设计，可轻松调节长度，能够伸至罐底部靠近绝缘纸板，充分利用变压器油提高了浸油效果。

在真空含浸机工作的整个过程中，设计的温控系统可以实时控制变压器油的加热温度和时间，根据反馈信息实现自动控制加温过程。可以保证加工的绝缘纸板的含水量和变压器油中的含气量在整个加工过程中维持最小值。

在真空含浸设备中，连接贮油罐的抽真空管道上的开关采用手动不锈钢球阀。在试品如绝缘纸板处理完毕后，只需手动开关球阀就能解除真空，取出试品进行试验，操作简便实现较快。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是本实用新型所述油质真空绝缘浸渍装置的主视图；

图2是本实用新型所述油质真空绝缘浸渍装置的俯视图；

图3是使用本发明的真空机油装置的方法原理示意图；

其中，1-贮油罐、2-真空机组、3-浸油罐、4-缓冲器、5-温控系统、6-加热装置、7-真空度测量装置、8-球阀、9-导油管，10-试品，11-连管。

具体实施方式

图1和图2是本发明的真空浸油装置的示意图，其各个部件的具体参数如下：

a)浸油罐尺寸￠800X1000；

b)贮油罐内净尺寸￠900X1000；

c)加热为直接加热,(采用低负荷电热管,表面温度低于200度，温度控制误差<1℃；

d)浸油罐内增加导油管2根，四氟管改制,最好为软管（软管在高温150°下不劣化生成其它物质），软管可拆卸、可伸至底部。

e)浸油罐开盖为手动旋转手轮,使盖上升,再旋转；

f)配真空度测量仪:上海振泰低真空仪一台、水银真空仪一台；

g)配用真空泵2X-30A一台,ZJ-150罗茨泵；

h)配用真空缓冲冷凝器

i)配贮油罐

j)缸法兰上装密封圈，以保证整体密封性；

k)配抽真空及解除真空用手动不锈钢球阀；

l)设备固定在底板上，保证稳定性及不漏油；

m)浸油罐材料为Q235A；

n)加热采用不锈钢低负荷电加热管直接加热装置，具备加热恒温、定时功能；

o)不锈钢球阀8个（上海阀门二厂），其中Dg40不锈钢球阀2个，Dg25不锈钢球阀6个。

下面结合附图真空浸油装置的原理图3具体讲解设备工作过程：

阶段一：加热及一次抽真空过程

首先将试品10放入浸油罐3中，通过加热装置6，对浸油罐加热至80度后，开始对浸油罐3抽真空，观察麦氏真空表上的数值直到真空度达到1000Pa左右，抽真空状态基本完成。在此加热和真空状态下，试品持续保持24h。

阶段二：加热及二次抽真空过程

将罐内温度提高100度后，进一步对浸油罐3抽真空，观察麦氏真空表上的数值直到真空度达到5Pa左右，抽真空状态基本完成。在此加热和真空状态下，试品持续保持24h。

阶段二：浸油过程

开启储油罐加热系统，将油样加热至60°，关闭开关d，打开开关b，对贮油罐1抽真空至小于5Pa后，打开开关a，使贮油罐1和浸油罐3真空度一致。之后打开开关a，变压器油在重力的作用下流入浸油罐3中，而浸油罐3中的软管9伸到底部，避免油喷至试品表明溅起泡沫，若试品自带小油桶时，还可以直接将软管9伸至小油桶内部，节省用油量。

阶段三：静置过程

试品浸油完成后，通过加热装置6对浸油罐加热至100°，保持罐内真空度小于5Pa，持续6小时。真空浸油过程结束。

最后处理完毕后，可将手动不锈钢球阀8打开，使气体进入浸油罐3中，达到罐内外气压平衡便可方便打开浸油罐拿出试品10进行试验。

此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。

Claims (10)

1.一种油质真空绝缘浸渍装置，包括贮油罐（1）、真空机组（2）、浸油罐（3）、缓冲器（4）、温控系统（5）、加热装置（6）、真空度测量装置（7）、球阀（8）和导油管（9），贮油罐（1）与浸油罐（3）之间通过连管（11）连接，贮油罐（1）与浸油罐（3）通过连管与缓冲器（4）连接，缓冲器（4）与真空机组（2）之间通过连管连接；贮油罐（1）与浸油罐（3）分别装置有加热装置（6），所述加热装置（6）通过温控系统（5）进行控制；贮油罐（1）与浸油罐（3）分别装置有真空度测量装置（7）用于测量罐内的真空程度，浸油罐（3）的上部设置有球阀（8）；各个管道上设置有管道开关，其特征在于所述贮油罐（1）的位置比浸油罐（3）的位置高，使用所述缓冲器（4）与真空机组（2）共同工作使贮油罐（1）和浸油罐（3）中的真空度保持一致，从而可以采用液位差法进行真空浸油；

所述缓冲器（4）在真空机组（2）和浸油罐（3）间起到隔离作用，从而避免在抽真空过程中，以及浸油罐（3）内真空突然解除过程中，浸油罐（3）内的杂质或液体直接进入真空泵，对真空泵造成损伤；

所述真空机组（2）由旋片泵和罗茨泵搭配组成，用于对与其相连接的管路抽真空，通过控制管路上的阀门，可以实现分别对浸油罐（3）、贮油罐（1）分别或共同抽真空。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述贮油罐（1）的底部位置比浸油罐（3）的顶部位置高。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述贮油罐（1）的底部位置比浸油罐（3）的顶部位置高10-100cm。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述球阀（8）为不锈钢球阀。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述导油管（9）为可拆卸可伸缩的导油管，导油管（9）的长度可以调节，并且能够伸至贮油罐（1）和浸油罐（3）的底部，从而可以充分利用变压器油提高浸油效果。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于使用所述缓冲器（4）与真空机组（2）共同工作使贮油罐（1）和浸油罐（3）中的真空度保持在3-10Pa。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述加热装置（6）对贮油罐（1）和浸油罐（3）中的油进行加热，采用不锈钢低负荷电加热管直接加热，所述温控系统（5）可控制加热时间和加热温度，并且可将加热温度控制误差在<1℃的范围内。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述导油管（9）采用耐高温材料制作，高温下不分解且不与油发生反应。

9.一种权利要求1-8所述装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）首先将需要浸油的试品放入浸油罐（3）中，并且在贮油罐（1）中注入变压器油，开启温控系统（5），将试品加热至设定温度，之后通过缓冲器（4）与真空机组（2）对浸油罐（3）抽真空，使用真空度测量装置（7）将浸油罐（3）设置到所需要的真空程度，并保持足够长的时间；贮油罐（1）中的试品内部多余的水分在高温、低真空状态下逐步蒸发、溢出，

（2）开启温控系统（5），对贮油罐（1）中的油进行加热，同时关闭浸油罐（3）和缓冲器（4）之间的管道的开关d，打开贮油罐（1）和缓冲器（4）之间的管道的开关b，对贮油罐（1）进行抽真空；

（3）待贮油罐（1）中油加热处理完毕、抽真空至真空度低于浸油罐（3）；打开开关d并保持开关b打开、开关a关闭，使浸油罐（3）和贮油罐（1）上部气体连通；再打开贮油罐（1）和浸油罐（3）之间的输油管道的开关a，贮油罐（1）中的变压器油在重力的作用下通过导油管（9）流入浸油罐（3）中，并且贮油罐（1）中的导油管（9）伸到底部，起到了充分利用变压器油的作用；

（4）待浸油罐（3）中的变压器油充分接触试品后，打开温控系统（5）将浸油罐（3）中的变压器油加热到设定的温度，在设定的温度下保持真空状态持续进行加热,使绝缘油逐步渗透到绝缘材料的内部空腔，从而完成真空浸油处理过程；

（5）最后当试品充分浸油完毕后，将浸油罐（3）上的球阀（8）打开，使空气进入到浸油罐（3）中，达到罐内外气压平衡便可方便打开浸油罐（3）拿出试品。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于将固体绝缘材料试品加热并保持在低真空环境，水分充分蒸发，并且在<5pa的极限真空状态下，试品内部的气泡得到充分的溢出，然后在<5pa极限真空状态下将液态的绝缘油缓注入浸油罐，使绝缘油缓慢填充固体材料内部空腔，充分完成干燥、浸油过程。

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