2019.12测试工具与解决方案气相干燥变压器铁芯生锈的问题和解决梁业彪（中山凯旋真空科技股份有限公司，广东中山，528478 ）摘要：本文主要是通过对干燥过程分析，从中找出生锈的原因，并提出解决生锈的方法。关键词：真空；生锈；温度；水蒸气饱和压力；水分Problem and Solution of Core Rust in Gas-coherent Drying TransformerLiang Yebiao（Zhongshan Triumph Vacuum Technology Co., Ltd. Zhongshan Guangdong，528478）Absrtact:This paper mainly through the analysis of drying process, find out the cause of rust, and put forward the solution to rust.Key words: vacuum; rusting; temperature; vapor saturation pressure; moisture0 引言气相干燥过程通常是分为四个阶段（准备阶段、加热阶段（含中间降压和蒸馏）、降压阶段、高真空阶段）。按以前的工艺设置，在加热阶段没能有效控制干燥罐水蒸气浓度，此过程有大量水蒸气蒸发不能及时抽走，导致干燥罐内水蒸气达到饱和状态。因此导致加热压阶段铁芯剪切面凝结成水，并在氧气作用下，经常出现严重生锈，从而使生产出来的变压器噪声增大，增加变压器运行损耗，内部结构变得不稳定，为变压器稳定运行带来不安全因素。因此，很多大型的变压器公司都在寻找解决生锈的办法。
气饱和状态，很容易导致铁芯的表面出现凝结水分。1.2.2 有氧环境的产生。在进行气相干燥时，按照气相干燥工艺要求，在准备阶段抽空，干燥罐的真空度一般只能抽空至7mbar，才能进入到加热阶段，所以干燥罐内还是有存在相当一部分氧气。从目前的气相干燥设备来看，都已经是全自动进行控制，只要确保工艺参数的准确，从控制的角度来看，真空度控制的精度不会有太大的问题。但在实际操作中，为了节约时间，如果没有严格按照工艺要求抽空到标准真空度，就会导致干燥罐中残留着较多氧气。真空传器使用多年后，由于材料的疲劳变形和电子器件漂移，真空度传感器会偏差较大，造成抽空过低而引氧气量过多。另外，有很多干燥设备，由于生期任务重，长期使用，并没有及时进行保养的一些干燥设备，加上设备很多罐体、部件和管路都是高温运行，密封件容易老化，经常会出现干燥罐体及连接管路发生泄漏的情况，例如罐们的密封胶带出现老化情况，甚至是变硬或者开裂，由此导致罐门的密封处出现罐内进空气的情况，罐体在抽取真空后，加速氧气吸入量。在生产的过程中，由于精过滤器滤芯堵塞需要更换，需要经常开启粗过滤器的上盖，由此导致这上面的密封圈容易出现损坏，一旦损坏后又没有及时发现并更换，就会导致空气顺着煤路进到蒸发器中，并由此进入干燥罐内，与变压器的铁芯接触。此外，干燥罐运行时处于120 ℃左右温度，产品出罐后，干燥罐温度降到常温，冷热交替，容易使连接温度传感器接线的电极接杆松动泄漏，吸入空气氧气。此外设备中的各个阀门如果维护不及时，还容易出现阀芯泄露的情况，由此导致空气会通过管路进入到干燥罐中，这些因素都会增加干燥罐内的氧气量。1.2.3 生锈的形成。
从上面的情况分析，我们可以清晰了解水分和氧气的来源。根据气相干燥设备原有控制要求，在加热阶段，收集罐真
1 铁芯生锈原因分析
1.1 铁芯生锈的条件
先了解铁芯生锈的条件，铁芯生锈是一种比较复杂的化学反应过程，铁锈的化学成分是Fe2O3,铁锈容易吸收水蒸气，吸收水蒸气后变成2Fe2O3.nH2O。
生锈反其化学反应议程式：4Fe+3O2+XH2O=2Fe2O3XH2O ，应速率与环境温度、周围压强有关，温度越高，压强增大反应的速率越快，反之反应变慢。另外铁芯要生锈必须满足2个基本条件：铁需要与水分接触；铁表面水分必须要有氧气参与。
1.2 变压器干燥过程中铁芯生锈形成分析
1.2.1 水分是如何产生的。
在将变压器进行绝缘干燥处理之前，水主要是产生在变压器的绝缘件中，这些绝缘件作为原材料就有含有一定水分，并且存放和装配过程中吸入相当一部分水。这些绝缘件在干燥加热阶段初期，变压器绝缘材料受热后，水分不断蒸发成水蒸气，此时由于铁芯比热容比绝缘材料大，铁芯升温速度就会远低于绕组及绝缘件温度，由此导致铁芯的温度要比绝缘的温度及空间温度都低。正因为这个温差较大，造成从绝缘件升温中所蒸发的水蒸气在低温铁芯表面形成水蒸
109测试工具与解决方案空度控制在42－48mbar之间，在加热的前期，干燥罐与收集罐是连通，即干燥罐与收集罐的真空度是相同的，通过水蒸气分压表见图1。水蒸气饱和温度℃压强mbar06.1��2735.652837.792940.053042.423144.923247.543350.3��1001013.25图1 水蒸气饱和分压表部分我们知道，在42mbar时，水蒸气饱和温度为30 ℃，也就是说，这个温度以下，干燥罐内只要水蒸气足够多，就会结露，形成水分，而我们变压器进干燥罐很多时候都是在30 ℃以下，尤其冬天，温度更低，更容易结露，形成水分，并且在干燥罐加热初期，铁芯升温最慢，温度最低，所以水分更容易凝结在铁芯上，加上氧气的作用下，所以我们看到铁芯生锈现象发生了，如图2所示。图2 变压器生锈图片
1.3 变压器铁生锈的危害
如果铁芯出现生锈的情况，首先会导致铁芯截面出现氧化，导致磁导率下降，损耗增加，而且发热加大；其次，容易导致出现涡流，致使变压器发热越发严重，甚至还会导致变压器出现烧毁的情况。如果生锈严重，还会导致变压器出现非常大的噪声，内部结构将会变得很不稳定，甚至导致变压器的内部出现局部解体问题，损坏变压器。
2 解决生锈办法
通过上面分析了解，只要控制干燥罐内的水蒸气一直处于不饱和状态，冷凝水就无法形成，从而切断了铁芯生锈这一基本条件，铁芯就不会生锈。为此，我们做了以下处理办法。
（1）对应水蒸气分压力表（图1），要想水蒸气不饱和，要么控制温度快速升高，要么将真空度降低。由于干燥工艺的控制要求，变压器升温过快，会造成绝缘材料受热不均匀而变形开裂，其控制升温速率在10℃/H以下，无法实现快速升温，因而只能通过降低真空度来实现（注：真空度数值越小，真空度越低），而且控制真空度降低，在实际的操作中是简单可行的。
1102019.12（2）在程序控制中，增加监控系统实时监控变压器铁芯温度和干燥罐真空度，对照水蒸气分压表（图1），确定铁芯温度对应的干燥罐真空度（即水蒸气饱和压力），作出逻辑比较运算，当干燥罐真空度接近水蒸气饱和压力时，及时启动抽空系统对收集罐抽空，把干燥罐真空度控制在水蒸气饱和压力以下，确保干燥罐内的水蒸气无法形成水分，并及时将蒸发出来的水蒸气抽出干燥罐外。（3）在变压器器身组装干燥前，对所用的变压器绝缘件进行提前干燥，减少变压器绝缘件含水量，从而减少变压器器身干燥时的水分。（4）在进罐前，对变压器高低侧引线的焊接时，为了降温，尽可能的减少浇水的量，从而减少绝缘件的含水量。（5）变压器组装的车间，应尽可能做到恒温恒湿，如果变压器在进罐干燥前已生锈，用干净的擦布沾工业酒精擦除，涂上变压器油，在加热阶段初期，由于水蒸气不断蒸发，罐内湿度大，如果原来铁芯生锈未清除，将可能加重生锈现象发生。（6）对装配过程中，如叠装变压器铁芯时，应穿戴防汗水套，避免装配过程，将汗液污染到铁芯。（7）设备应做定期维修保养。重点检查罐体密封性能，罐门大密封胶圈磨损和杂质清理、各连接口密封胶圈、电极接杆密封胶圈、气动阀门阀芯密封松紧、煤油输送泵密封情况，发现问题及时处理解决。每半年检一次干燥罐泄漏率，新罐泄漏率小于500Pa·L/s，旧罐泄漏率小于1000Pa·L/s，管路泄漏率小于200Pa·L/s。如果高真空阶段结束时，真空度不能小于20Pa时，必须查找罐体泄漏点。如果真空泵的抽空性能明显下降，请及时维修，确保抽真空性能。对于主冷凝器检漏，可通入0.6MPa压缩空气，保压2小时无掉压为无泄漏的判断依据。
（8）在干燥生产的过程，每小时巡检设备一次，对关键部件进行检查，如果发现故障或真空度异常，可用手动干预办法打开真空泵和阀门，将干燥罐真空降低到水蒸气饱和压力以下，确保干燥罐内无法形成水分。
（9）设备上使用的温度、真空度传感器每年都要送去检验单位检验校正，对不在精度范围内的传感器，应及时更换处理，这样可以避免因为传感器精度偏差较大引起控制水分形成。
（10）增强操作人员对气相干燥设备及原理知识培训，充分理解了气相干燥的工作原理。做到能根据设备当前运行状态，确认对应的真空度和温度是否正常，及时发现问题所在，并根据问题作出针对性处理。
3 结束语
通过上面的介绍，可以得知，气相干燥过程避免变压器铁芯生锈的因素很多，但归根结底是围绕着铁生锈的两个基本的必要条件水和氧气来进行的，本文着重点在影响水分形成，通过控制真空度在水蒸气饱和压力以下，使水分不能形成这一物理原理，解决变压器铁芯生锈的办法，在原有气相干燥设备中，做简单的控制改造后就可以实现，改造成本低，解决客户困扰已久问题。
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测试工具与解决方案2019.12良增加施工单位施工成本。经过统计计算，新型电缆引上杆塔预制式保护墩可以工程成本费用节省700元/套。表4是统计分析表。由表4计算，实施期间进行的电缆引上杆塔保护墩安装数量为348个，那么：348×700=24.36万元。可以图2 可推广电缆引上杆塔预制式保护墩设计加工图（底座结构）看出，传统的电缆引上杆塔保护墩在材料费用，人工费将电缆引上杆塔保护墩的两个成品模块护管模块和底座模块进行组装等配件进行组装。并在实际工程中应用，测量相关数据如表3所示。表2 电缆引上杆塔保护墩产品性能满足情况表（底座结构性能指标）序号指标名称1冲击强度≥20KJ/M2弯曲强度于≥70MPa3长期耐热温度指数≥130℃4成型压力≥7Mpa5字体浅析6稳定性好序号12345数据名称产品总重量组装情况运输情况人工现场安装外观效果情况测试指标值≥20KJ/M≥70MPa130℃7--15Mpa字体浅析稳定是否满足是是是是是是用，运输费用等成本费用较高，新型的电缆引上杆塔预制式保护墩则除了具备施工方便的优势外，制作成本方面同样比传统的电缆引上杆塔保护墩具备优势。随着近年来，电缆工程的实施越来普遍，电缆引上杆塔的情况越来越多，因此降低这一项的成本支出更具经济效益。表4 电缆引上杆塔预制式保护墩成本比较分析表项目材料费运输费人工费合计总费用新型电缆引上杆传统电缆引上杆塔比较分析塔预制式保护墩保护墩400元（护管）400元材料费省200元+200元（砖沙水泥）50元200元运输费省150元50元400元人工费省350元单个成本共节省500元1200元700元表3 现场安装电缆引上杆塔保护墩相关数据实际情况35kg拆散组装运输方便方便美观大方4 总结这种电缆引上杆塔保护墩的创新施工制作工艺提高了工艺质量水平，取得了较好的经济效益。采用电缆引上杆塔保护墩一次验收合格率明显提升，并通过标准化设计，标准化工厂生产工艺，取得很好的经济效益和社会效益。
从现场安装电缆引上杆塔保护墩的情况来看，整体效果是美观大方的，工艺质量较好，而且因为产品总量35kg，可拆装的特点，大大方便了人工搬运、运输以及安装。
3 成果的价值
根据《南方电网公司10kV配网标准设计V1.0》等设计依据，设计满足可推广电缆引上杆塔预制式保护墩。该电缆保护墩通过工厂统一生产，便于合格检验后出厂使用，确保质量。重量轻便，难腐蚀，使用寿命长。规范生产，提高了工艺水平，提高了工作效率。而采用工厂标准化生产，达到环保、节能、降耗的效果，并配以南网VI标识，大大提高该供电设施的美观，为日后施工得到推广应用，提高了社会效益。
传统的电缆引上杆塔保护墩因形式多样，工艺水平难以控制等因素影响一次验收通过而重新整改缺陷，施工质量不
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