CN1440827A - 变压器的整备装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在真空中利用一种加热液体(溶剂，煤油)蒸发的冷凝热对带有基于纤维材料或塑料作的吸湿性电绝缘的部件(2)进行加热及干燥的设备，尤其用于新或旧的变压器、电容器、测量互感器或通流绝缘套的整备，其中在部件(2)加热期间至少一种沸点较高的第二液体、如变压器油被析出，该设备具有一个容器、一个真空泵(10)、至少一个冷凝器(3和/或8)及一个用于加热液体的热交换器(16)。为了使用一种可以对处于工作状态的现有变压器(2)进行现场处理的移动设备，热交换器(16)保持液态地对加热液体加热，及在一个容器上或容器中才被蒸发，例如通过膨胀阀(18)和/或在直接装在容器上的膨胀容器或蒸发器进行蒸发。

Description

变压器的整备装置

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述部件的加热及干燥装置。

为了避免故障，对于供电变电站中的电力变压器需要使其吸湿的绝缘体作预防性的整备(Aufbereitung)。类似地，这也适合变压器修理或出现故障的情况，这时，变压器装置被打开后，变压器的吸湿的绝缘体从周围空气吸收了潮湿和气体，并由此使绝缘性能降低。而且因存放造成的产品老化对绝缘性能也产生不利的影响。

在维护或小故障时，变压器的激励部分可被保留在壳体中及在现场，即在变电站中为了其继续使用再作整备。对此已经具有一些方法。

作为进一步整备的方法，使用了借助变压器油的整备。在此情况下用循环方法使工作油从变压器中移出，并通过真空制备装置导入封闭循环回路中，在这里被去潮湿及气体，及再导入到变压器中。用已干燥的油与绝缘体的接触，这样可以通过整备设备间接地将潮湿从绝缘体中排除。

在另一方法、即所谓的“油喷射方法”中，使油的大部分从变压器中排出，由此可使绝缘体置于真空中。通过将绝缘油喷射到变压器内部使变压器加热及使蒸发的湿气被连接的真空泵抽出。

此外，还有上述方法与循环热空气或与通过流过电流部分地直接加热绕组的组合。

但所有上述方法具有其缺点，用于干燥的温度受到绝缘油存在及参与使用的很大限制。同样由于浸渍明显地影响了水蒸气的扩散。因此整备过程是特别费时间的。另一缺点是，在不利于流动的位置上绝缘体的加热不足，尤其是在难于接近的通道中不能清除沉积物。

在大故障情况下，必需将变压器变电站运出及在修理厂中拆卸，及如上所述地重新被整备。

通常，当前电力变压器的绝缘体、尤其是与激励部分一起构成的绕组，在制造厂中新制造时用根据DE198 26 682 A1，DE196 37 313A1或DE44 46 204 C1所述的气相工艺进行干燥。这里激励部分及包含的绝缘部分在一个大的真空压热器中由一个蒸发器中产生的溶液蒸汽加热，及在此情况下经受强烈的净化。

该方法特别有效，但对于已在现场处于运行的变压器的整备很不适应，因为在可运输的干燥设备情况下，对于向变压器输入蒸汽状态的热载体所需的大横截面不能被实现。

由此出发，本发明的任务在于，避免上述的缺点及尤其在现场整备变压器，并同时使其经受强烈的洗涤。在此情况下最好对取出的油进行净化。

根据本发明，该任务将通过具有权利要求1所述特征的装置来解决。本发明的实施形式是从属权利要求的主题。

因为通过本发明可实现或保持在所述三篇文献中尽可能多的优点，在这方面将参考那里的全部方案。

根据本发明热交换器使加热液体加热，以致加热液体被保持在液态。蒸发在容器上或容器中才发生，例如通过膨胀阀发生，或在直接设在容器上的膨胀容器中通过那里产生的压力下降或通过分开的蒸发器进行蒸发。

该设备可作成静止的或移动的，其中使用待加热的变压器的油箱作为所述容器。在此情况下合适的是，使加热液体加热的热交换器及膨胀阀之间和/或容器的排放阀及设备的一个输送泵之间和/或容器及一个或多个闭塞阀之间的连接是可拆分的。因此该设备易于被运输到其相应使用地点及在那里连接。

其中使用了一个用于加热液体的可卸交换容器，由此可将已使用的被变压器油降低性能的加热液体直接地除去，在另外地点被处理及很简单地将新液体输入变压器。

为了改善效率，变压器油箱可用可携带的隔热材料，如隔热板、绝缘垫、壁单元、单壁或双壁抗压蓬或可携带的附加加热器隔热或或由外部加热，其中为了移动式工作提供了空气加热器。

使加热液体进入油箱膨胀及在那里蒸发的膨胀阀可用膨胀容器代替，后者设有一个通向容器的用于被蒸发的加热液体的短导管。该膨胀容器具有一个用于未蒸发的加热液体的回流导管。因此用于被蒸发的加热液体的关键路径可合乎要求地保持很短。

膨胀容器也可设在变压器油箱上。重要的是，使用用于被蒸发的加热液体的短导管连接到变压器油箱。当设有一个连到冷凝器的输入导管时，在封闭加热后可实现从混合物中溶剂成分的更好蒸馏。

如果膨胀容器具有一个可通流的双层外壳，则被加热的加热液体在其蒸发前可流过它，以防止热损失。

在本发明的一个实施形式中，为了分离由膨胀容器流出的已被聚集的加热液体，设置了一个薄层蒸发器。当薄层蒸发器具有一个通到冷凝器的输入导管时，在压力下降时形成的蒸气可直接地被输送到冷凝器。

在另一实施形式中，一个轻型、紧凑的薄层蒸发器，如板式蒸发器可直接地固定在变压器油箱上。由此可实现蒸气的短路径。

根据本发明的另一构型可考虑：由膨胀容器流出的已被聚集的成分通过阀及压力阻塞器借助重力被输送到用于溶剂剩余分离的一个后置薄层蒸发器，及它在压力下降时形成的蒸气通过阀直接地被输送到冷凝器。由此可实现最佳分离。在本发明的又一构型中将考虑：压力阻塞器由输送泵及一个阀开关构成，及后蒸发器被安装在该移动式设备内。由此可实现，在蒸发器的准备阶段不必需固定在变压器油箱上，以致显著地降低了手工成本。

只要变压器位置低，以致没有位置接收从油箱中流出的加热液体，则可设置一个用于小注入高度的输送泵，它最好被作成液体环形泵或挤压泵，并使用一个安装得较高的中间容器，该中间容器用后置的回转泵继续将加热液体输送到热交换器和/或蒸发器。因此中间容器实现了回转泵足够的注入高度。

为了在加热结束后及在封闭的中间压力下降结束后有效地净化溶剂，可设置一个薄层蒸发器，它具有一个通向冷凝器的输入导管及一个通向交换容器的排放导管。

本发明的其他目的、优点、特征及应用可能性可从以下借助附图对实施例的描述中得到。其中所有的描述和/或图解特征本身或任何有意义的组合构成了本发明的主题，它不取决于权利要求或其回引的概念。

附图为：

图1：根据本发明的具有在变压器油箱中直接蒸发的装置的一个

实施形式；

图2及3：根据本发明的具有膨胀容器的实施形式；

图4：类似于图2及3的实施例，但具有附加的薄层蒸发器；

图5：根据本发明的具有用于液体的中间容器的实施形式；以及

图6及7：具有薄层蒸发器的另外两个实施形式。

图1所示的装置具有一个变压器油箱1，其中具有一个或多个部分、例如激励部分2。图1所示的干燥设备有利地用柔性的连接导管连接在变压器油箱1上。通过阀4，6及7连接有两个冷凝器3及8。容器8由冷却装置9冷却。在容器8上连接有一个真空泵10。在冷凝器3上连接着分离容器5。一个带有输送泵19的导管从冷凝器3的底槽导向一个排放阀20。一个导管从该底槽的中间区域通过阀11导向油位传感器13及一个输送泵14。该导管也通过阀21及23导向一个交换容器24。由油箱1的底槽1.1引出的一个带有阀12的导管也通向输送泵14。一个导管从该输送泵经过过滤器15通向用于热液体的热交换器16。热交换器16由加热装置17加热。一个导管将被加热的热液体导向设在油箱1上的膨胀阀18。

在一个移动式设备中，在变压器油箱1及该设备之间、例如在部件16及18，12及14之间和在1及7或1及4之间设有灵活的、可拆的连接装置或接头。

这种设备的功能及其中用于加热、压力下降及液体再生的方法已通过静止的设备详细地描述在DE198 26 682 A1，DE196 37 313 A1或DE44 46 204 C1中。

作为热载体，在非移动式气相设备中使用一种加热液体、即一种溶剂，如煤油。根据本发明，该溶剂以液体形式在热交换器16中被加热，并且通过膨胀阀18被喷射到变压器内部1中。该液体溶剂的一部分进入被真空泵10抽成真空的变压器内部1中被蒸发，并且通过接着的、在变压器激励部分的冷部件上的冷凝使冷凝热传递到冷的部位上，由此将其加热。

未被蒸发的、起到储热体作用的溶剂部分与冷凝液一起通过激励部分2的绝缘体流动，由此促使加热及同时参与净化处理。污物通过输送泵14输出及在过滤器15中从循环路径中分离出来。

因为该溶剂涉及一种良好的溶剂，它使附着在绝缘体上的油成分被充分地洗涤及溶解于溶剂。该混合物将通过阀12传送到输送泵14。通过绝缘体的除油及由于氧气的存在，可在通常的气相工艺的高温下运行。通过油成分的减少，一方面可达到高的工作温度，另一方面可实现高的水蒸气扩散。

通过适合的控制装置，泵14首先使溶剂从存储容器24通过阀(21，23及11)输出。在变压器中流出的冷凝液及未蒸发的部分在变压器底部形成增长的缓冲容积1.1。在缓冲容积足够时，阀12被打开，而阀21被关闭，由此形成了一个闭合的循环回路。以此方式使位于自己壳体1中的激励部分2被加热到所需的干燥温度上。在此情况下其上连接有辐射阀。为了减小热损耗，变压器壳体1可对外部通过合适的热隔离来保护。

在整个干燥及净化过程中供使用的溶剂量根据所要处理的油量来确定。对于特别大的变压器将考虑：在需要时，在处理中用带有净化溶剂的容器来置换带有已使用溶剂(热载体)的容器24。带有污染溶剂的容器将与大的气相设备或溶剂回收设备连接，以分离溶解的油。以此方式，该溶剂总可以再使用。而被溶解的油可在处理间歇时在设备本身上被分离，如下面要描述的。

因为该设备是优先为了移动应用设计的，通常在工作时供给电能。但同样可以使用天然气或燃油加热的热交换器。用于过程控制所需的冷凝器3最好用空气进行冷却。

为了保护真空泵或真空泵组10将用一个冷却装置9来冷却冷凝器8。

在该过程中释放出来的水蒸气及侵入的漏空气借助小份量的溶剂蒸气通过一个阀形式的自动调节装置4被吸入到冷凝器3中。在这里水蒸气及溶剂被冷凝及聚集在分离容器5中。溶剂则流回到溶剂循环回路中并在热交换器16中重新参与加热过程。被分离的水通过泵19被泵出分离容器5。

其它的干燥步骤以与上述三篇文献中的大气相设备(Gross-Vapour-Phase-Anlagen)相同的方式进行。

除上述气相设备的移动使用外，该设备也可作为成本合算的设备与一个真空干燥容器相结合作为静止的设备使用。

图2表示一个类似的实施形式，但它具有一个膨胀容器30，它被布置在油箱1的附近，并且它的蒸发空间通过一个短的、设有阀31的导管与油箱1相连接。在膨胀容器30上导出一个具有膨胀阀18的导管。一个带有阀32的导管从膨胀容器30的底槽导向输送泵14。

在该实施形式中，在变压器1前置的、具有膨胀阀18的膨胀容器30中进行蒸发。蒸气通过阀31输入变压器1。未被蒸发的、起储热体作用的成分通过阀32析出并输送到溶剂循环回路中。这具有其优点，即可在加热过程后或间歇中、例如中间降压期间或以后再分离取出的油。

为此在变压器油箱1上的膨胀阀18被关闭，而在中间容器30上的膨胀阀18及阀31和32被打开。形成的溶剂蒸气的一部分通过阀31流入变压器油箱1中并在那里释放冷凝热。其它大部分到达冷凝器3并在那里被冷凝。被冷凝纯溶剂、如煤油流到收集容器5中并且在需要时排放到容器24中。

以此方式使处于循环中的溶剂/油混合物进行提浓(Aufkonzentration)，直到在变压器1及冷凝器3中的温度及压力关系相应于油中的溶剂的剩余浓度为止。在极大程度上被提浓的油被泵到连接的容器24中。

图3表示另一实施形式，其中如图2所示的膨胀容器30被设置在另一位置上，即油箱1的上部。一个带有阀31的导管从它的蒸发空间导向油箱1中及通过阀34通信冷凝器3。此外一个带有阀33的导管从膨胀容器30的底槽导向油箱1中。

为了更好地从混合物中蒸馏出溶剂成分，根据图3考虑了，中间容器30被设置在变压器油箱1上。由此在加热时一部分溶剂通过阀31以蒸气形式及另一部分通过阀33以非蒸气形式输入变压器2，这就用于同时改善变压器内部的冲洗。

在结束加热后未蒸发的回流可通过阀32被输送到溶剂循环回路及在中间容器30中形成的蒸气通过阀34的直接连接被输送到冷凝器3。通过由于与冷凝器3的直接连接使输送蒸气的系统(中间容器30及冷凝器3)中的压力显著减小，就能以小剩余量值的溶解溶剂得到明显改善的提浓。

图4表示与图3相似的实施形式。在图4中，膨胀容器30的底槽通过阀41及压力阻塞器42连接到薄层蒸发器40。后者的底槽连接到一个阀32。一个具有阀47及45的导管从其上端连接到冷凝器3前面的一个阀34，其中在阀34及45中间的一个支管用阀46连接到膨胀容器30的蒸发室或蒸气阀31。为了加热薄层蒸发器40从溶剂循环回路的热部分分支出具有阀43及44的导管。其流量可用阀48控制。

通过图4所示的实施形式可这样地达到蒸馏特性的进一步改善，即从中间容器30流出的、已提浓的混合物不是输送到阀33，而是通过阀41及压力阻塞器42输送到后置的薄层蒸发器40，该薄层蒸发器通过连接导管经过阀47，45及34可直接与冷凝器3形成连接。通过无论是在变压器底槽1.1中和还是在存储容器24中包含的溶剂/油混合物的循环，将使混合物中溶剂分离到尽可能小的剩余含量。

还可达到进一步的改善，这时薄层蒸发器40通过在热交换器16中被加热的初流通过具有阀43及44的路径来加热。

还可达到另一改善，这时薄层蒸发器40通过图7所示的、具有分开热载体液体的第二加热循环回路来加热。

也可使用具有阀74的输送阀73来代替通过重力作用的压力阻塞器42。由此在移动式设备部分中既可设置泵73也可设置薄层蒸发器40，这就能大大降低整备过程的准备成本。

将输送泵14布置在变压器油箱底部下面足够远的地方，以保证：为泵14的功能完好，相对于处于真空的变压器1有足够的输入地势高度，这在许多情况下需花大成本才有可能或根本就不可能。

图5所示的实施形式很类似于图1所示的实施形式，但其中在油箱底槽1.1的排放阀12后面设有一个输送泵50和控制阀51以及一个收集或中间容器52。一个导管从收集容器52的底槽导向输送泵14。此外设有一个带阀53的旁路导管，它旁路输送泵14。

在这方面合适的是，由变压器1通过阀12流出的、有时带油的溶剂可通过安装起来既容易又简单的输送装置输送到在装置侧设置得较高的收集容器52。从该收集容器，再用该方法所述的回转泵，通过过滤器15及热交换器16输入到膨胀阀18中。对于该任务可使用公知的输送泵，如液体环形真空泵、活塞泵或膜式泵，它们可无问题地不但传送液体、气体而且也可传送蒸气及这些成分的混合物。

图6表示另一实施形式，其中给出了一个用于回收热载体溶剂的特别有利的变型方案。该变型方案也类似于图1所示的方案，但它附加了一个薄层蒸发器60。它的头端室通过阀64与溶剂循环回路的热部分相连接。一个导管由该头端室直接通向冷凝器3，一个具有闭塞阀63的导管由其底槽通向排流部分12或输送泵14。阀61及62调节薄层蒸发器60的热功率；在加热装置17上可设置第二热交换器65(如虚线部分所示)。

在该实施形式中，溶剂/油混合物在油箱1中加热结束后及在封闭的中间压力下降结束后被输送到薄层蒸发器60用于蒸馏，而不是送到膨胀阀18。该薄层蒸发器60可设置在该设备的移动部分中，由此除图1所示的基本实施形式中在部件16及18，12及14和1及7或1及4之间已示出的连接外，在变压器1及该设备之间不需要任何其它的柔性连接。

合乎要求地，通过一个具有热交换器65的热载体循环回路进行加热，该热交换器65可被加热装置17加热。在薄层蒸发器60中形成的蒸气将直接被输送给冷凝器3。分离出的油被输送给容器24。有利的是，用很小的准备及安装成本可达到极佳的溶剂回收及变压器油分离的结果。

图7所示的变型方案也与图1所示的方案类似。但在溶剂循环回路中附加地设置了一个薄层蒸发器70，它可通过阀71及72接通。一个带有阀31的短导管从其头端导入油箱1中。它通过热交换器65的两个导管被加热。

借助图1至6所示的变型方案对变压器1的加热实质上使用了膨胀蒸发。对于油分离或溶剂回收，部分地使用了直接蒸发的装置。但图7中所示的方案也可以：在变压器油箱1旁或其上面设置一个轻型、紧凑的薄层蒸发器70。该蒸发器可作为商业上通用的板式蒸发器或类似装置来实施。对它输入既作为溶剂也作为分离热能的液体。

有利的是，由此大量输入的溶剂被直接蒸发而少量的溶剂必需被循环。因此实现了如DE196 37 313 C2所公开的良好加热及分离结果。

Claims (14)

1.用于在真空中利用一种加热液体(溶剂，煤油)蒸发的冷凝热对带有基于纤维材料或塑料作的吸湿性电绝缘的部件(2)进行加热及干燥的设备，尤其用于新或旧的变压器、电容器、测量互感器或通流绝缘套的整备，其中在部件(2)加热期间至少一种沸点较高的第二液体、如变压器油被析出，该设备具有一个容器、一个真空泵(10)、至少一个冷凝器(3和/或8)及一个用于加热液体的热交换器(16)，其特征在于：热交换器(16)保持液态地对加热液体加热，及在一个容器上或容器中才被蒸发，例如通过膨胀阀(18)和/或在直接装在容器上的膨胀容器(30)或蒸发器(70)进行蒸发。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：该设备被构成移动式的，并使用待加热的变压器的油箱(1)作为所述容器。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于：热交换器(16)及膨胀阀(18)之间、排放阀(12)及一个输送泵之间及容器及一个或多个闭塞阀(4，7)之间的连接是可拆分的。

4.根据以上权利要求中一项所述的设备，其特征在于：具有一个用于加热液体的可拆卸交换容器。

5.根据以上权利要求中一项所述的设备，其特征在于：设有可携带的隔热材料，如隔热板、隔热垫、壁单元、单壁或双壁抗压蓬或可携带的附加加热器。

6.根据以上权利要求中一项所述的设备，其特征在于：设有一个通过(带有阀31的)用于被蒸发的加热液体的短导管安装在容器上的膨胀容器(30)，该膨胀容器具有一个(带有阀32的)用于未蒸发的加热液体的回流导管。

7.根据权利要求1至5中一项所述的设备，其特征在于：设在容器上的膨胀容器(30)具有一个连到容器的(带有阀31的)用于被蒸发的加热液体的短导管，具有一个或两个(带有阀32，33的)用于未蒸发的加热液体的回流导管，及具有一个连到冷凝器(3)的(带有阀34的)输入导管。

8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于：膨胀容器(30)具有一个可通流的双层外壳。

9.根据以上权利要求中一项所述的设备，其特征在于：由膨胀容器(30)流出的已被聚集的成分通过阀(41)及压力阻塞器(42)借助重力被输送到用于溶剂剩余分离的一个后置薄层蒸发器(40)，及它在压力下降时形成的蒸气通过阀(45)直接地被输送到冷凝器。

10.根据以上权利要求中一项所述的设备，其特征在于：压力阻塞器(42)由输送泵(73)及一个阀开关构成，而且后蒸发器(40)被安装在该移动式设备内。

11.根据以上权利要求中一项所述的设备，其特征在于：膨胀容器(30)可用一个振动膜(Fallfilm)式蒸发器和/或板式蒸发器来代替，它们最好由热交换器(16)加热。

12.根据以上权利要求中一项所述的设备，其特征在于：具有一个设计用于小注入高度的输送泵(50)，它最好被作成液体环形泵或挤压泵，并具有一个用于从容器流出的热液体的中间容器(52)，该中间容器用后置的回转泵继续将加热液体输送到热交换器(16)和/或蒸发器(40，60，70)。

13.根据以上权利要求中一项所述的设备，其特征在于：薄层蒸发器(60)具有一个通向冷凝器(3)的输入导管及一个通向交换容器(24)的排放导管，其中薄层蒸发器(60)或由来自热交换器(65)的分开的热交换介质加热或由加热液体的热交换器(16)加热。

14.根据以上权利要求中一项所述的设备，其特征在于：设有一个轻型、紧凑的薄层蒸发器(70)，该蒸发器可直接地固定在容器上及最好用来自一个热交换器(16)和/或另一个热交换器(65)的加热液体加载及加热。

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