变压法真空干燥铁芯生锈和干燥时间应对策略

摘 要：变压法真空干燥设备一般用来干燥110KV以下电压等级的变压器，是目前主流干燥设备，干燥时间短，效果好，投入少，操作维护简便。干燥变压器中，除铁心、铜排和导线外几乎全是绝缘材料，绝缘材料中通常含有质量为4%到9%的水，而且在变压器焊接和装配过程中，绝缘材料还会进一步受潮或浸湿。所以时常出现干燥时铁芯生锈的问题。本文针对干燥过程中铁芯生锈和进一步缩短干燥时间问题。找出生锈的原因。提出解决生锈和缩短干燥的方法。

关键词：变压法真空干燥 ；铁芯干燥生锈；缩短干燥时间；水蒸汽；线圈温度

变压法真空干燥设备通常是分为四个阶段（预热阶段、过渡阶段、主干阶段和终干阶段）进行變压干燥，变压器经过变压法干燥后铁芯剪切面经常出现严重生锈。不但造成产品外观不好，更重要的是装配后铁锈脱落造成绝缘和局放不合格。目前国家提出节能减排的要求，提出在达到干燥的绝缘要求，尽量缩短干燥的时间以达到更好的节能效果。在目前激烈市场竞争中，缩短生产周期也是非常必要。本文针对变压法真空干燥中易出现生锈和干燥时间长的问题，找出生锈原因和缩短干燥时间。

问题提出：

干燥出来铁芯上下剪切面最容易产生生锈。其它部位一般比较少出现。在减少生锈的同时缩短干燥时间。

铁芯生锈的原因分析：

铁暴露在空气中生锈实际上涉及到了原电池反应。铁与碳形成了原电池（因为铁不是纯的，里面含有C等其它元素）。这里的反应方程式是：4Fe+6H2O+3O2=4Fe（OH）3 然后 2Fe（OH）3=Fe2O3 + 3H2O Fe2O3就是铁锈的主要成分了。当干燥罐内加热排管在两小时后升温到130℃，空间温度在3个小时空间升温达到80℃，造成线圈绝缘件温度在3个小时可达到50℃，加上在加预热阶段变压时一般真空度在到40000Pa与80000Pa之间，有大量的水释出，造成罐内空间水蒸汽容易达到饱和，从而附着在热的铁芯表面形成化学反应。致使铁芯生锈严重。

解决方案：

变压器铁芯在干燥时出现生锈基本都是出现预热阶段，根据水在不同压力状态下的沸点来看，当真空度达到2983.8Pa时，水的沸点为57℃；当真空度达到1937.2Pa时，水的沸点为50℃；当真空度达到1001.3Pa时，水的沸点为40℃。所以在预热阶段加热入深抽过程，如当线圈温度达到38℃（此温度要根据进罐时线圈温度和放置变压器的数量在28～48之间适当调整）。只启动旋片泵和小的抽空阀进行连续抽空3小时（此时间根据罐体容积、最大变压器的容量大小和数量，在2～5小时之间适当调整。），抽空3小时后，一般真空度达到1000Pa左右，在此抽空过程罐内温度缓慢上升。但此时由于连续抽空使罐内空气一直处于非饱和状态，同时非常有效的把85%以上铁芯和绝缘材料表层的水份抽到罐外。大大的减少铁芯生锈的可能。在深抽过程中不适合使用大的抽空阀和启动罗茨泵。因为使用大的抽空阀和启动罗茨泵抽空时，致使抽空过快，罐内温度上升过慢，铁芯表面和线圈温度上升过慢而出水过少。从而造成深抽结束后还有大量水释出，从而造成铁芯生锈。由于此阶段去除了大量变压器的水份，从而可以大大缩短主干阶段的干燥时间。从而可以缩短整个干燥时间。

经过多年多个现场观察总结发现，圆罐比方罐容易生锈：由于圆罐的体积比方罐的体积往往小很多，罐内的空气中水蒸汽更容易达到饱和状态，在热的铁芯表面形成水珠，使铁芯更容易氧化生锈。此外由于圆罐是圆形的罐壁有一定的弧度，从而造成水汽上升时容易遇到变压器，从而造成铁芯生锈。所以尽量选用方罐。

干燥产品多比产品少时容易生锈：当罐内的产品摆放的比较多的时候，如果在预热阶段停止抽空的时间比产品摆放少的释出更多的水分，从而造成水分容易饱和。但客户往往为了节省干燥的次数，所以一次摆放的产品尽可能的多。此时必需增长深抽的时间和减少预热停的时间，尽快抽走趋于饱和的水蒸汽。

产品的摆放方式上，双层（或多层）比单层更容易生锈：由于摆放多层的时候，在干燥时水汽是上升，下层变压器释出的水份上升时，遇到上层热的铁芯产生氧化。所以尽可能摆放单层，如果确实需摆放多层时，需错开摆放。其次变压器与变压器之间不要靠得太近，如果靠得太近的时候相互之间释出的水汽容易氧化旁边的铁芯。需相互之间距离在15CM以上。

空气湿度大比空气温度小的时候更容易生锈：当地空气湿度大的时候，变压器含水量增大，在预热阶段时充入空气时含水份多，干燥时释出更多的水分，容易造成罐内空气饱和。所以如果干燥时天气空气湿度偏大时，建议减少产品的摆放量，缩短预热停时间。

罐底部无安装排管比安装排管更容易生锈，经过观察干燥变压器铁芯的底部比上部更容易生锈。如果罐底部没有排管时，干燥时罐内的均温性差很多，上热下冷，下部冷的时候水分释出时无法尽快挥发。所以罐底部最好有排管。

如果罐门没有安装加热排管时，变压器摆放靠门的比罐里面更容易生锈：由于罐门对面有加热排管，罐门没有加热时，靠近罐门一侧的温度会低一些。从而靠近罐门一侧的变压器冷的地方水分释出时无法尽快挥发。如果罐门没有加热的时候变压器尽量往里面摆放。

台车上开孔少比开孔多容易生锈：当底部排管加热时热气上升如果开孔少的时候，造成变压器受热不均，远离孔比靠近孔的位置的地方温度要低，造成冷的一侧冷的水分释出时无法尽快挥发。

变压器的制作时造成含水量大的比含水量水的更容易生锈：有些变压器制造过程中有些是浇水焊接，这样造成变压含水量大，从而造成干燥时空气容易饱和。在焊接工艺尽量减少浇水量。如无法减少焊接水量。在干燥时尽量少放一些台数，缩短预热停时间和增长深抽的时间。

与变压器铁芯的材质有关：当铁芯的含碳量大的时候更容易生锈。可以在铁芯切面涂上耐高温防锈漆。

干燥过程中生锈跟干燥设置工艺有密切关系：生锈一般是在预热阶段产生，所以调整合适升温的速度、变压抽空的真空度和停止抽空的时间，升温速度太慢造成总的干燥时间过长，太快容易造成表面温度升温过高过快（也影响绝缘纸板的质量），从而造成容易生锈，升温速度在10℃到15℃为宜；预热停时间太长容量造成罐内不蒸汽饱和，预热停时间太短容量造成过于频繁抽空，影响变压器的升温速度，预热停时间在10至30分钟为宜；预热抽空真空度设得值太大时，每次抽空时水分未能及时抽出罐外，如果预热抽空的真空度设得值太小时，抽空的时间过长，加上抽空的时候变压器和空间的温度下降剧烈，此时水分蒸发温度下降，从而造成干燥时间过长，预热真空度设80000Pa至30000Pa为宜。所以要根据变压器容量、罐的大小、产品的数量、天气湿度等来适当调整参数。

变压器干燥的时间长短，跟变压器的容量和电压等级有关。容量和电压等级越高，干燥后变压器含水量往往要求越少。所以干燥需要更长的时间。主干结束铁芯温度（设在75～100℃之间为宜）、主干阶段抽空时间（设在15～30min之间为宜）和主干停止抽空时间（设在15～30min之间为宜）是影响干燥的时间和干燥的效果。主干阶段抽空时间和主干阶段停止抽空时间调整比例为1：1至1：1.5之间为宜，比例越小干燥时间越长，干燥的效果也越好。如果干燥变压器不合格，减少主干阶段抽空时间和主干阶段停止抽空时间的比例（但两个参数的时候都加长），同时调高主干结束铁铁芯温度。

参考文献

[1]张涛，张书生，王斌，变压器真空干燥后铁心生锈问题的解决方法 《中国电力企业管理》.2011年06期.

[2]袁正华，范晓雷.变压器气相干燥处理过程中铁心生锈原因及分析《变压器》 2011年06期

[2]哈俊志，浅谈变压真空干燥处理工艺《新疆有色金属》 2012年

作者简介

彭军杆，中山凯旋真空科技股份有限公司，机械工程师，研究方向：真空干燥、真空注油、强度计算等