基于PLC的分段变压法在变压器干燥过程中应用

　　1 引言

　　在变压器传统的干燥方法是将器身置于真空干燥罐内，采用pid控制器控制罐内温度，热源采用蒸汽。加热的同时抽罐内真空，不同电压等级的变压器对真空度要求是不同的[1]，例如110kv等级的变压器罐内真空度必须达到133pa以下。在这样的条件下，加热阶段是在有氧条件下进行的，容易造成绝缘的老化，在高真空阶段，加热靠辐射，缺乏热对流，加热效率低，同时容易造成绝缘表面干燥过快，以至毛细管萎缩，影响绝缘深层水分的蒸发，最后只能靠延长干燥时间来保证水分蒸发，这样又加剧表层绝缘的老化。同时在加热过程中，由于真空度的变化，pid控制器的参数难于整定，又由于罐的体积很大，造成温度的滞后，最终造成温度的超调。因此针对上述问题，本文提出采用变压法代替原有的真空干燥方法;pid控制器采用智能自整定系统;执行器采用西门子plc，人机界面采用工控机平台下的组态软件;针对产品质量的检测，提出三段法的终点判断法。对改造前后系统运行效果进行比较，结果表明，改造后能有效改善系统的动态品质，提高抗干扰能力，减少干燥时间，提高产品质量。

　　2 变压法干燥系统器的设计

　　2.1 理想的变压法系统模型

　　理想的变压法真空干燥系统内部的真空度与温度的曲线如图1所示。

　　图1 理想的变压法模型

　　整个干燥过程分为4个阶段：

　　(1) 预热阶段，此阶段罐内处于低真空，罐内压力在80kpa至40kpa之间变化，以确保水蒸汽处于不饱和状态，排除了水蒸气在铁心表面冷凝的可能性。此阶段铁心温度上升到72℃，可排除变压器35%至45%的水分;

　　(2) 过渡阶段，罐内真空度逐级降到10kpa;

　　(3)主干阶段(变压器脱水阶段)，抽真空一段时间(15min)，关闭主阀一段时间(15min)，抽真空时，将脱出的水蒸气抽走，此时真空度上升而温度下降，关闭主阀时，绝缘层中水分又蒸发出来，使真空度降低，水蒸汽又参与热对流传热，使器身温度上升，此阶段排除变压器45%至50%的水分;

　　(4) 终干阶段，当主干阶段真空到0.5 kpa时，进入终干阶段，终干结束压力随变压器电压等级而不同。

　　2.2 真空系统的设计

　　真空系统主要由各种阀及抽真空的旋片泵、罗茨泵等构成，如图2所示。

　　图2 真空系统原理

　　在干燥罐真空系统中，总气动挡板阀的作用是控制罐体抽真空的启停，系统若靠频繁启停泵来控制抽真空的启停，将对泵造成很大冲击，严重影响泵的寿命;总充气阀的作用是运行中充气和干燥完毕解除真空;旋片泵的作用是获得低真空;罗茨泵的作用是获得高真空，但罗茨泵不能单独使用，必须配置前级泵(如旋片泵)，以获得预真空;冷凝器的作用是将抽出水分冷凝，以避免润滑油乳化。