潮湿环境下如何恢复变压器受潮绝缘？

—热油循环与真空干燥工艺深度对比

潮湿环境是变压器绝缘系统的大敌。水分侵入绝缘纸板和绝缘油后，会显著降低其电气强度与机械性能，引发局部放电甚至绝缘击穿事故。当发现变压器绝缘电阻下降、介质损耗因数升高时，高效、可靠的干燥处理是恢复设备安全运行的关键。本文将详细对比两种主流的干燥技术：热油循环与真空干燥，解析其原理、特点与适用场景，帮助您做出明智选择。

1.精准诊断：确认绝缘受潮程度是第一步

在实施干燥前，准确诊断绝缘受潮状态与程度至关重要，这决定了干燥工艺的选择与参数设定。

● 核心诊断参数与标准：

–绝缘电阻(IR)与极化指数(PI)：测量绕组间及绕组对地的绝缘电阻是最基础、最快速的检测手段（通常使用2500V或5000V兆欧表）。根据IEEE 43标准，极化指数（PI = R10min / R1min）更能有效排除温度影响，判断绝缘实际状况。PI值小于2.0通常被视为绝缘受潮或劣化的明确警示信号。

–介质损耗因数(Tanδ)与电容：使用西林电桥或现代自动介损测试仪测量。水分会显著增大纤维素绝缘的Tanδ值（通常超过0.5%即需关注，超过1%则可能严重受潮）。同时监测电容变化有助于判断水分均匀性或局部缺陷。

–油中含水量：依据IEC 60422或ASTM D1533标准，通过卡尔·费休库仑法精确测定绝缘油中水分含量（ppm级别）。虽然油中水分不能完全代表固体绝缘含水，但二者存在动态平衡关系，油中水分超标（如>25ppm）是绝缘系统整体受潮的重要指标。

–油击穿电压(BDV)：纯净干燥油具有极高的击穿电压（>60kV）。水分、杂质会显著降低BDV值（<30kV通常警示受潮或污染）。测试按IEC 60156或ASTM D1816进行。

表1：变压器绝缘状态关键诊断参数与参考阈值

● 诊断结果的指导意义：综合上述参数，可判断受 潮是轻微表层问题还是深层渗透。轻度受潮（如仅油含水量超标，PI接近2）可能适用热油循环；中度至重度受潮（PI显著<2， Tanδ显著升高）则强烈推荐真空干燥。

2.热油循环干燥：原理与深度解析

● 原理：利用加热至65-85°C的干燥、低含水量的绝 缘油（通常来自油处理车），在变压器油箱内持续循环流动。热的干燥油与受潮的固体绝缘（纸板、纸筒、绕组导线绝缘）接触，通过传导和对流传热，将热量传递给固体绝缘，促使内部水分升温、吸收能量。     由于干燥油的水分活度远低于受潮绝缘，两者之间存在显著的水分浓度梯度差。在这个梯度差的驱动下，绝缘纸板内部的水分子会自发地从高浓度区域（纸板内部）向低浓度区域（循环的热油）迁移扩散。迁移出的水分被流动的油带走，进入外部真空滤油机进行处理（加热、抽真空、精密过滤），去除水分和杂质后，干燥洁净的油再次被泵入变压器内循环。

● 优势：

•操作相对简便、设备易得：主要依赖常规的真空滤油机（带加热功能）和循环管路，技术门槛较低，现场实施便捷。

•施工风险较低：整个处理过程通常在变压器额定油温以下进行（<85°C），内部电磁线等关键部件承受的热应力较小，引起绝缘老化的风险可控。

•经济性突出：不需要大型真空罐或复杂专用设备，工时和租赁成本通常显著低于真空干燥。

● 局限性：

•干燥效率瓶颈：水分移除速度受限于其在固体绝缘内部的扩散速率。油流主要在绝缘表面起作用，对于绕组深层、垫块密集区、厚纸板内部的水分，扩散路径长且阻力大，干燥速度慢且可能不彻底，尤其难以处理深层受潮。

•处理周期长：要达到理想效果（特别是固体绝缘深层干燥），通常需要数日甚至数周不间断循环，对停电时间要求高。

•依赖油质与处理能力：循环油的干燥度、处理设备的除水能力直接影响最终效果。油本身的劣化或处理效率不足会成为瓶颈。

● 适用场景：轻度受潮（如油中水分偏高但固体绝缘状态尚可）、预防性维护干燥、大型变压器现场油务处理时顺带进行的轻度干燥、作为真空干燥后的补充干燥手段。

3.真空干燥工艺：原理与深度解析

● 原理: 真空干燥是一个分阶段的物理过程，核心在于降低沸点与促进扩散：

- 预加热阶段：通过热油循环或绕组通入低压电流（热风辅助较少用），缓慢、均匀地将变压器器身（绕组和绝缘件）加热到目标温度（通常90-110°C）。此阶段核心目的是为绝缘内的水分提供足够的汽化潜热并降低粘度，而非大量移除水分。均匀加热对防止局部过热损伤绝缘至关重要。

- 真空脱水阶段（核心）：在维持温度的同时，对变压器油箱内部施加并维持高真空度（通常要求绝对压力低于100 Pa，甚至低至10 Pa以下）。真空环境的建立，使水的沸点发生显著下降。

沸点下降的科学依据：
饱和蒸气压P与温度T的关系可近似表示为：

ln(P) ≈ A - B/T

(其中A, B是物质常数)。
真空下环境压力P_env降低，要达到P_sat = P_env，对应的沸腾温度T_boil必然低于常压沸点。例如：

–常压下（101.3 kPa），水沸点=100°C.

–绝对压力1 kPa下，水沸点≈7°C.

–绝对压力0.1 kPa（100 Pa）下，水沸点≈-20°C.

这意味着，在90°C的器身温度和100 Pa的高真空下，绝缘纸板孔隙和油膜中的液态水将剧烈沸腾，转化为水蒸气。更重要的是，水分在固体绝缘内部的迁移方式不再是缓慢的液态扩散，而是蒸汽快速扩散与渗透流并存。

强大的真空压力差（油箱内超低压 vs 绝缘内部接近常压）驱动水蒸气从绝缘深处快速流向油箱空间。真空泵持续抽走这些水蒸气，维持油箱内低水汽分压，形成持续的驱动力。此阶段移除的水分占总移除量的绝大部分，速度远超热油循环。

● 优势：

•干燥深度与彻底性：能高效移除深层、厚实绝缘中的水分，最终含水量可降至0.5%甚至更低（出厂水平），显著恢复绝缘电气强度（>90%）和机械强度。

•干燥速度显著提升：在理想参数（温度、真空度）下，完成深度干燥的时间通常只需几天到一周，远快于热油循环处理深层受潮所需的时间。

•效果可量化保障：通过监测冷凝器中的凝水量、真空度变化率（泄漏率+出气率）、终点判断准则（冷凝器连续数小时无水且真空度稳定）能客观评估干燥终点。

● 局限性：

•设备与技术门槛高：需要大型高抽速真空泵组（旋片泵+罗茨泵）、精密真空测量系统、强效冷凝器、高功率加热系统、严密的法兰密封等。对操作人员的技术水平和经验要求高。

•成本投入大：设备租赁或购置成本高，工时费用通常也更高。

•工艺控制要求严苛：加热不均匀可能导致局部过热损伤绝缘（热点风险）；真空度不足或抽速不够会极大影响效率；密封不良会导致空气和水分持续渗入，前功尽弃。需要严格的流程监控。

•安全风险增加：高温和高真空环境对变压器油箱结构强度（防失稳）和密封性是考验。

表2：热油循环干燥与真空干燥工艺核心特性对比

4.如何明智选择干燥方案？

决策的核心在于对绝缘受潮严重程度的准确诊断和现场条件评估：

● 优先考虑真空干燥的场景：

–诊断明确为中重度受潮：PI值显著低于2.0， Tanδ值远高于正常值（如>1%），油中水分极高且伴随固体绝缘指标劣化。

–大型电力变压器或关键设备：对绝缘性能恢复要求极高，需要确保长期运行可靠性，承受不起因干燥不彻底导致的后续故障。

–计划性大修或新安装：作为标准大修流程的一部分，确保绝缘状态恢复如新。

–设备已严重进水或长期暴露在高湿环境：水分已深度渗透绝缘结构。

● 热油循环可作为选项的场景：

–轻度受潮且停电时间宽裕：仅油指标劣化，固体绝缘PI接近2.0且Tanδ轻微升高，现场有充足时间进行较长时间处理。

–作为真空干燥后的补充：在完成真空干燥并注油后，进行一段时间热油循环，有助于进一步平衡油纸水分，并去除注油过程中可能引入的微量水分或气体。

–资源受限或现场无法实施真空干燥：缺乏真空设备或场地条件不允许。

重要提示：无论选择哪种方法，专业人员的全程监督、严格的过程参数控制和终点判定至关重要。 错误的温度设定、真空泄漏、过早结束干燥都会导致处理失败，甚至损坏设备。选择具备资质和丰富经验的工程服务商是成功的关键保障。

结论：精准诊断驱动最优决策

潮湿环境对变压器绝缘的危害不容忽视。选择热油循环还是真空干燥，根本取决于绝缘受潮的深度与严重性。热油循环凭借操作简便、风险较低的特点，是处理轻度受潮或进行预防性维护的实用方案。而对于中重度受潮或需要恢复出厂绝缘水平的场景，真空干燥则是无可替代的黄金标准，其基于物理定律（沸点降低、压力梯度扩散）的高效深度除湿能力，能最大程度保障变压器的长期安全运行可靠性。

当面临绝缘受潮挑战时，务必进行全面的诊断测试（IR/PI, Tanδ, 油含水量等），依据客观数据评估受潮程度。咨询专业的变压器服务工程师，结合您的设备状态、现场条件和预算，选择最科学、最可靠的干燥再生方案，为您的电力资产保驾护航。

长沙麓山电子，成立于1975年， 公司在变压器、电抗器行业历经50多年的追逐与创新，在行业应用领域具有丰富的技术沉淀与经验累积。专业定制单相控制变压器、单相隔离变压器、三相变压器、控制变压器，环形变压器、R型变压器、中高频变压器、中高频电感、交流输入电抗器、交流输出电抗器、直流电抗器、环氧浇注变压器等变压器设备，涉及轨道交通、工程机械、光伏风电新能源、医疗设备、智能制造、变频器、水电励磁、真空烧结、煤矿防爆、中央空调等十大应用领域。

通过自主和合作开发等途径，对新技术、新材料、新工艺研究并运用，以高新技术为特色，不断优化创新，主要技术能力居国内领先水平。在质量管理和质量保证方面严格执行ISO9001:2015体系标准，部分产品通过CE、TÜV和PSE认证。公司产品畅销全国各地，并远销日本、欧美等多个国家和地区、深受客户信赖和赞誉。

公司本着“强化控制过程、提升产品品质、增强顾客满意、成就一流企业”的企业精神，为客户提供性能优越、质量可靠的应用方案与产品，并为用户提供满意的技术服务和优质的售前、售中、售后服务。以顾客为关注焦点，满足客户的需求是我们永恒的追求。

（想了解更多变压器、电抗器消息请点击www.hnlsdz.com；如果你想获得变压器或者电抗器的定制方案，请联系我们：17267488565)