煤油汽相干燥系统终点判定实验研究与程序开发

摘要

煤油汽相干燥是目前国内外油浸式电力变压器制造所广泛采用的油纸绝缘系统干燥工艺，干燥过程中各阶段的终点判断准确与否直接决定了煤油汽相干燥工艺的优劣，影响着变压器的电气性能、机械性能和热性能。国内各工厂使用的煤油汽相干燥工艺参数基本上是来自于对国外设备参数的简单移植，很少有人针对煤油汽相干燥过程终点判据等进行细致的研究。本文以一台国产450kW的煤油汽相干燥设备为研究对象，通过实验研究各种工艺参数下的终点判定条件，获取煤油汽相干燥工艺的合理控制数据，开发了基于煤油汽相干燥工艺终点判定方法的综合判定软件，以支撑干燥工艺得以持续优化。　　本文首先分析了变压器绝缘材质的电气特性、介质损耗特性、绝缘材质湿份对变压器寿命和变压器油的影响，介绍了变压器加热真空干燥机制和煤油汽相干燥基本原理，总结了现有煤油汽相干燥终点判据的运用情况，重点阐述了本文所研究的干燥终点判据的基本原理。　　提出了煤油汽相干燥终点判定装置硬件设计思路、改进方法和煤油汽相干燥终点判定软件的设计思想和基本功能，完成了硬件装置的改造，详细设计了控制电路，给出了中间降压出水率判定、加热阶段出水量判定、高真空阶段出水率判定软件流程图和程序源代码。　　结合变压器基本结构和煤油汽相干燥基本参数，开展了加热阶段结束节点、中间降压结束节点、高真空阶段结束节点判定的实验研究，主要实验有：加热尾段出水量限值和限定数量与终态绝缘含水量的关系、中间降压尾段单位时间单位绝缘重量的出水率与终态绝缘含水量的关系、高真空尾段单位时间单位绝缘重量的出水率和限定数量与与终态绝缘含水量的关系。基于实验数据，从绝缘件聚合度和浸油后绝缘件含水量两个层面对煤油汽相干燥后绝缘性能的变化规律展开数据验证分析，研究结果表明，各项实验后绝缘材质的聚合度减值幅度基本在15%~21%，但仍保持了1000以上的量值，聚合度良好；变压器浸油后测得绝缘的含水量为0.31%，含水量同样良好。　　可以看出，运用本文开发的软件和方法对煤油汽相干燥系统进行阶段性终点判定与干预是可行的，最终绝缘件中的含水量可以满足变压器的电气性能，而且绝缘件的聚合度降幅也在可控范围内，完全可以满足实际生产的工程需求。

目录

声明

第 1 章 绪 论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.2.1变压器干燥工艺研究现状

1.2.2煤油汽相干燥终点判定研究现状

1.3论文主要研究内容

第 2 章 煤油汽相干燥原理

2.1变压器绝缘的湿物料特性

1.变压器绝缘的结构

2.水分对变压器绝缘特性的影响

3.水分对变压器介质损耗特性的影响

4.水分对变压器绝缘寿命的影响

5.水分对变压器油的影响

2.2煤油汽相干燥的基本原理

2.2.1 变压器干燥基本原理

2.2.2 煤油汽相干燥

2.3煤油汽相干燥的终点判据

2.4煤油汽相干燥冷凝法判定的基本方法

2.5本章小结

第 3 章 煤油汽相干燥终点判定用尾水收集装置设计

3.1尾水收集装置整体介绍

3.1.1尾水收集装置的组成

3.1.2尾水收集装置的设计与要求

3.1.3尾水收集装置的实施与改进

3.2电路接线原理及说明

3.3模块功能设计

3.3.1水量控制模块

3.3.2油位控制模块

3.3.3阀门控制模块

3.4本章小结

第 4 章 煤油汽相干燥终点判定软件开发

4.1煤油汽相干燥系统终点判定软件及功能

4.1.1软件设计思想

4.1.2软件功能与界面

4.2程序设计

4.2.1初始化程序

4.2.2水量监测程序

4.2.3中间降压出水率判定

4.2.4加热阶段出水量判定

4.2.5高真空阶段出水量判定

4.3本章小结

第 5 章 煤油汽相干燥终点判定实验

5.1变压器的基本结构

5.2煤油汽相干燥终点判定实验系统设计

1.实验系统组成

2.实验范围

3.实验结果测量方法

4.试验样件——绝缘样件的制备与取样要求

5.3 煤油汽相干燥终点判定实验

5.3.1加热阶段终点判定实验

5.3.2中间降压结束节点判定实验

5.3.3高真空阶段结束节点判定实验

5.3.4三环节结束节点综合判定实验

5.4判据结果及效能分析

5.5本章小结

第 6 章 聚合度与浸油后绝缘含水量的验证分析

6.1聚合度结果分析

6.2注油后绝缘含水量分析

6.3本章小结

结 论

参考文献

附录 A 攻读学位期间发表的论文

致 谢