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重慶重變電器有限責(zé)任公司 陶顯銳

摘要：

變壓器真空干燥預(yù)熱階段，真空度過高導(dǎo)致線圈內(nèi)水分在鐵芯溫度還沒有提高時過早汽化，部分水汽在接觸到溫度較低的鐵芯時，在鐵芯表面凝結(jié)成水珠，最終導(dǎo)致鐵芯表面嚴重銹蝕。

關(guān)鍵詞：真空、汽化、凝結(jié)、銹蝕

2019年4月15日，我公司生產(chǎn)的一批10kV級油浸式變壓器在干燥處理出爐后，鐵芯邊柱靠近線圈兩端位置以及部分產(chǎn)品的鐵芯上鐵軛表面出現(xiàn)大面積銹蝕，部分產(chǎn)品還有鐵芯對地絕緣電阻雖達到標準，卻低于正常水平的情況。經(jīng)詢問得知，因該批產(chǎn)品數(shù)量不多，干燥處理所用設(shè)備為公司舊改新的KDP-12L小型真空干燥設(shè)備。干燥設(shè)備操作人員稱，該設(shè)備在進行自動化改造后，只要是在滿爐情況下，就會出現(xiàn)所處理的產(chǎn)品鐵芯銹蝕的情況，而改造前就不存在這個問題。另據(jù)生產(chǎn)部裝配組反映，由于平時任務(wù)量大，一般都使用公司的大型真空干燥設(shè)備在處理，所以銹蝕問題沒有引起相關(guān)部門的足夠重視。

該類設(shè)備基本工作原理都是通過熱油在管道內(nèi)的循環(huán)和真空作用來使變壓器器身內(nèi)、特別是絕緣材料內(nèi)的水份在高溫、低壓環(huán)境下汽化并排出爐外，從而達到干燥的目的。通過自動化改造后，該真空干燥爐的基本原理是沒有發(fā)生變化的，唯一改變的就是干燥工藝。

經(jīng)仔細對比設(shè)備改造前后的處理工藝，發(fā)現(xiàn)最大的變化是在干燥處理的預(yù)熱階段。改造前的該階段，烘爐門必須留出10—20cm縫隙，以便水汽排出；而改造后的預(yù)熱階段要關(guān)閉爐門，并在加熱的同時對爐內(nèi)進行抽真空。因此，初步判斷為該階段工藝變化造成了鐵芯銹蝕。

那么預(yù)熱階段的這一變化又是如何造成鐵芯銹蝕的呢？是否有理論依據(jù)的支持呢？

分析認為：預(yù)熱階段的根本目的是使爐內(nèi)所有產(chǎn)品各部位溫度受熱相對均勻，各部位都能夠達到主干階段高真空條件下的水分汽化溫度。在設(shè)備改造前，預(yù)熱階段溫度設(shè)置為鐵芯溫度65℃，采取烘爐門留出10—20cm縫隙的方式來排出水汽。在這一狀態(tài)下，充足的空氣起到一定熱傳導(dǎo)的作用，再加上冷熱空氣的對流攪動，使爐內(nèi)各位置受熱相對均勻，鐵芯和線圈溫差也不會太大。在鐵芯達到預(yù)熱溫度70℃情況下，線圈溫度一般在80℃—90℃，在升溫過程中，溫度始終不會達到水分大量汽化的溫度，水汽不易凝結(jié)成水滴而附于鐵芯表面。而設(shè)備改造后，預(yù)熱階段為加熱的同時抽真空，設(shè)定的預(yù)熱溫度為鐵芯70℃，預(yù)熱階段真空度為40kPa，在此氣壓下，水汽化溫度約為76℃。在這個過程中，由于真空度較高，烘爐內(nèi)部熱量缺少傳播媒介，產(chǎn)品僅靠熱管的熱輻射來加熱，爐內(nèi)空間溫度上升緩慢的同時，爐內(nèi)產(chǎn)品受熱也不均勻。離熱管近的產(chǎn)品升溫速度明顯高于離熱管遠的產(chǎn)品；同一臺產(chǎn)品中處于外層的線圈升溫速度又明顯高于處于器身內(nèi)層且散熱更快的鐵芯。當水分的主要載體——線圈內(nèi)的水分在低氣壓及溫度的作用下開始汽化時，鐵芯的溫度并沒有明顯上升，部分水汽隨著抽真空的管道排出的同時，也有部分直接接觸到鐵芯表面的水汽凝結(jié)成水珠聚集在鐵芯靠近線圈兩端的位置無法排出。在此階段中本來是為了借助于充入空氣對罐內(nèi)熱空氣的攪拌作用、使干燥罐內(nèi)溫度分布均勻的充氣（即解除真空）過程，在真空狀態(tài)下反而起到了負面作用：冷空氣的進入，使罐內(nèi)溫度快速下降，罐內(nèi)汽化的還未抽出的水汽又重新在溫度較低的鐵芯表面凝結(jié)成水珠，同時也延緩了鐵芯溫度上升的時間。鐵芯邊柱兩側(cè)面以及上鐵軛表面因為剪切的原因失去了漆膜的保護，在溫度、濕度、以及鐵芯長時間不能達到水分汽化溫度的情況下，必然會產(chǎn)生銹蝕。而部分產(chǎn)品絕緣電阻明顯低于正常水平的情況，則是因為控制烘爐進入各階段的溫度探頭放入位置為靠近熱管的產(chǎn)品，當靠近熱管的產(chǎn)品鐵芯溫度緩慢的達到各階段結(jié)束溫度時，因上述原因受熱不均、離熱管較遠位置的產(chǎn)品，如：烘爐中部和靠近無加熱管道的烘爐門位置的產(chǎn)品，其溫度是沒有達到干燥工藝要求的。特別是靠近鐵芯的絕緣件，其受冷凝水的影響，干燥并不徹底，因此造成鐵芯對地絕緣低于正常水平的情況。

根據(jù)上述分析，要解決產(chǎn)品銹蝕及鐵芯對地絕緣電阻低問題，預(yù)熱階段烘爐內(nèi)就不能為高真空狀態(tài)，溫度探頭的放置也要盡量放到升溫條件較差的產(chǎn)品上。

2019年4月22日，在生產(chǎn)部門再次使用該烘爐進行干燥處理時，工藝、設(shè)備人員決定在預(yù)熱階段模擬老工藝的方法，將烘爐門留出10-20cm縫隙排氣，預(yù)熱階段結(jié)束后再關(guān)閉爐門進行后續(xù)各階段，以驗證上述分析。4月24日，當該批產(chǎn)品出爐時，鐵芯表面未發(fā)現(xiàn)銹蝕，測試繞組及鐵芯的對地絕緣均達到正常水平。

經(jīng)設(shè)備部聯(lián)系烘爐改造廠家了解烘爐程序修改方式后，以預(yù)熱階段真空度不至于使線圈內(nèi)水分過早汽化為原則，經(jīng)過多次摸索，最終確定預(yù)熱階段真空度56kPa，預(yù)熱鐵芯溫度75℃，并將溫度探頭放到升溫條件較差的產(chǎn)品鐵芯上，能夠避免鐵芯銹蝕問題，并能夠取得的最佳的干燥效果。