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重慶重變電器有限責任公司 陶顯銳

摘要：

變壓器真空干燥預熱階段，真空度過高導致線圈內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，在鐵芯表面凝結成水珠，最終導致鐵芯表面嚴重銹蝕。

關鍵詞：真空、汽化、凝結、銹蝕

2019年4月15日，我公司生產的一批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品的鐵芯上鐵軛表面出現大面積銹蝕，部分產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。經詢問得知，因該批產品數量不多，干燥處理所用設備為公司舊改新的KDP-12L小型真空干燥設備。干燥設備操作人員稱，該設備在進行自動化改造后，只要是在滿爐情況下，就會出現所處理的產品鐵芯銹蝕的情況，而改造前就不存在這個問題。另據生產部裝配組反映，由于平時任務量大，一般都使用公司的大型真空干燥設備在處理，所以銹蝕問題沒有引起相關部門的足夠重視。

該類設備基本工作原理都是通過熱油在管道內的循環和真空作用來使變壓器器身內、特別是絕緣材料內的水份在高溫、低壓環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生變化的，唯一改變的就是干燥工藝。

經仔細對比設備改造前后的處理工藝，發現最大的變化是在干燥處理的預熱階段。改造前的該階段，烘爐門必須留出10—20cm縫隙，以便水汽排出；而改造后的預熱階段要關閉爐門，并在加熱的同時對爐內進行抽真空。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？是否有理論依據的支持呢？

分析認為：預熱階段的根本目的是使爐內所有產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。在設備改造前，預熱階段溫度設置為鐵芯溫度65℃，采取烘爐門留出10—20cm縫隙的方式來排出水汽。在這一狀態下，充足的空氣起到一定熱傳導的作用，再加上冷熱空氣的對流攪動，使爐內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，水汽不易凝結成水滴而附于鐵芯表面。而設備改造后，預熱階段為加熱的同時抽真空，設定的預熱溫度為鐵芯70℃，預熱階段真空度為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，烘爐內部熱量缺少傳播媒介，產品僅靠熱管的熱輻射來加熱，爐內空間溫度上升緩慢的同時，爐內產品受熱也不均勻。離熱管近的產品升溫速度明顯高于離熱管遠的產品；同一臺產品中處于外層的線圈升溫速度又明顯高于處于器身內層且散熱更快的鐵芯。當水分的主要載體——線圈內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熱空氣的攪拌作用、使干燥罐內溫度分布均勻的充氣（即解除真空）過程，在真空狀態下反而起到了負面作用：冷空氣的進入，使罐內溫度快速下降，罐內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成水珠，同時也延緩了鐵芯溫度上升的時間。鐵芯邊柱兩側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，必然會產生銹蝕。而部分產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品，當靠近熱管的產品鐵芯溫度緩慢的達到各階段結束溫度時，因上述原因受熱不均、離熱管較遠位置的產品，如：烘爐中部和靠近無加熱管道的烘爐門位置的產品，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。

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

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

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