关于海上风电变压器的防腐研究

关于海上风电变压器的防腐研究

发表时间：2018-04-17T11:18:51.173Z 来源：《电力设备》2017年第33期作者：周中良罗海生苏明

[导读] 摘要：本文首先对海上风电变压器的腐蚀环境进行简单介绍，重点分析风电变压器用涂料，在此基础上深入研究海上风电升压站变压器防腐涂料，希望通过本文的研究能够更加全面的了解变压器的腐蚀环境及使用的涂料，同时也为后期为海上风电升压站变压器选择更加合适的防腐涂料提供参考。

（上海振华重工（集团）股份有限公司上海市 200120）

摘要：本文首先对海上风电变压器的腐蚀环境进行简单介绍，重点分析风电变压器用涂料，在此基础上深入研究海上风电升压站变压器防腐涂料，希望通过本文的研究能够更加全面的了解变压器的腐蚀环境及使用的涂料，同时也为后期为海上风电升压站变压器选择更加合适的防腐涂料提供参考。

关键词：海上风电；变压器；防腐涂料

1引言

近年来随着我国工业水平的不断提高，各行业不断发展，电力行业也取得巨大的发展，其中海上风电产业因其自身跟方面的优势受到社会各界的普遍关注，海上风电的开发规模也不断扩大。虽然有效扩大了电力产业的规模，但是海上环境复杂，对发电系统的运行产生较大的影响，尤其是变压器等设备的使用，容易受到严重的腐蚀，导致系统运行不稳定。因此在现阶段加强对于海上风电变压器的研究具有重要的现实意义，能够更加全面的掌握变压器的腐蚀环境，了解变压器使用的防腐涂料，针对海上风电项目的实际情况研究选择最合适的防腐涂料，保护变压器的运行，实现海上升压站变压器的长效防腐，保障海上风电项目的正常发电，实现良好的经济社会效益。

2变压器的腐蚀环境

2.1腐蚀等级的划分

如果大气或者周围环境中湿度比较大，导致金属或者图层表面表现为潮湿的状态，这些金属材质就容易受到大气腐蚀。根据表面电解质性质的不同，发生大气侵蚀、腐蚀的速度有一定的区别，主要取决于空气中悬浮颗粒的含量种类以及在金属表面发生腐蚀作用的时间长短。可以按照相关标准GB/T19292.1利用标准使用确定腐蚀等级。

在变压器运行环境中，影响腐蚀的关键因素主要包括二氧化碳等污染物的含量、空气中盐分的含量（氯化物）以及大气潮湿时间的长短三个方面，这也是划分腐蚀等级的三个关键因素。露水、融雪、下雨或者高湿度等会引起变压器表面潮湿；如果潮湿时间一定，那么影响腐蚀的关键就是空气中的盐分及氯化物含量。在城镇、工业区以及海洋环境下，这些成分含量都比较高，在海洋环境下，盐分污染最为严重。按照国标规定，可以将腐蚀等级划分为C1-C5五个等级，具体的内容如图1所示。其中海洋环境下腐蚀等级最高。

图1

2.2海上风电变压器腐蚀环境

目前建造使用的海上风电升压站属于类海上设施，大多建造在距离海岸线200m以内的海边，可以按照海洋性腐蚀环境进行研究。海洋与内陆环境存在各方面的不同，一方面是空气湿度大，在变压器等金属设备的表面容易形成水膜，而且在大气中含有大量的盐分，这两个条件共同作用就会形成液膜电介质环境，加速钢铁材料的腐蚀。根据相关统计，海洋环境下，钢铁腐蚀程度比陆地环境下高5倍左右。海洋环境下，发电系统中的散热片等设施会产生严重的腐蚀。未来真正发展海上风电产业必将面临更严峻的挑战。

3变压器用涂料分析

3.1变压器油箱内壁用涂料

图2

变压器运行中会受到内外两方面的腐蚀，在内部需要防止油浸和高温腐蚀。一般情况下可以使用耐油耐温的涂料涂刷变压器油箱内部，常用的涂料主要包括酚醛环氧涂料和环氧树脂涂料两种。环氧树脂内含有独特的醚键、羟基以及苯环，分别具备良好的耐腐蚀性能、黏结性能和耐高温性能，因此能够有效抵抗内部变压油的油浸和高温腐蚀。而酚醛环氧树脂中的环氧基数量更多，能够与各种脂肪胺发生固化反应，形成保护膜，耐高温、耐腐蚀性能更加优秀。

3.2变压器散热片及外壁涂料

根据变压器应用环境的不同以及防腐涂料性能的不同，可以将外部防腐涂料划分为以下三类。分析图2中数据可知，外部涂料的相关要求比较低，只能适用于内陆一般环境。

4海上风电升压站变压器防腐涂料

4.1性能要求

海上环境与内陆环境之间有巨大的区别，在海上风电升压站变压器中使用的防腐涂料不能简单搬用传统的防腐涂料。考虑到海上特殊的腐蚀环境以及海上风电升压站长期的运行安全，必须选择符合海上风电运行要求的重防腐涂料。海洋环境属于最高等级的C5腐蚀等级，使用脂肪族聚氨酯涂料、氟碳涂料或者高固分子环氧涂料富锌类底漆比较合适。但是变压器属于特殊的电气设备，在进行表面防腐涂抹的

时候需要使用淋涂的方式，普通的富锌类涂料不能满足相关操作要求，因此可以选择环氧玻璃鳞片等高固体分环氧涂料。

而且变压器在运行中会发生比较大的温度变化，投入运行与运行退出状况之间的温差高达40℃左右，在夏季甚至会达到100℃以上的运行温度。这种高温环境会对变压器的表面材料产生较大的影响，使表面材料产生氧化、老化等，甚至会出现保护层开裂等情况。而且会引发性能变化，影响到防腐蚀保护作用。在选择涂料的时候需要考虑这些因素的影响。目前内陆使用的各种变压器涂料都不能很好的满足海上风电升压站变压器涂料的要求，在海洋环境下使用的重防腐涂料可以按照ISO 20340的相关标准进行试验，要满足4200h以上的循环使用，而且要承受冷凝、盐雾、紫外线和冷热交替等特殊环境的影响。

4.2防腐涂装配套体系

考虑到海上风电升压站的特殊环境，其变压器防腐涂装可以使用以下体系进行防腐处理。在内壁使用酚醛环氧涂料进行涂装，在外壁由内而外依次使用防腐蚀性良好的富锌类涂料、环氧玻璃鳞片涂料和丙烯酸脂肪族聚氨酯涂料，一共涂装三层。在变压器的散热器位置需要使用满足长效防腐要求的防腐涂料，可以先用淋涂的方式涂装环氧玻璃鳞片涂料，再用脂肪族聚氨酯涂料作为面漆进行涂装。具体的涂装配套体系如图3所示。

图3

5结语

通过本文分析可知，海上风电变压器的防腐要求比较严格，普通的防腐涂料不能满足海上发电系统的防腐要求。海上环境属于最高等级的腐蚀，对变压器的破坏影响极大。本文提出的防腐涂装方案能够实现对于海上风电升压站变压器的有效防护，降低腐蚀破坏，保障海上风电变压器的正常运行，进而保障海上风电项目的正常运行，实现良好的经济社会效益。未来随着海上风电项目建设规模的不断扩大，对于变压器防腐等各方面的要求会更加严格，也会遇到更多更复杂的问题，这就需要海上风电从业人员不断加强对海上风电变压器防腐问题的研究，制定更加合理的防腐方案，更好的保障海上风电项目的正常运行，促进海上风电产业的良好发展。

参考文献：

[1]张立彤.海上风电变压器的防腐涂装[J].中国涂料，2014，29（1）：59-62.

[2]钟明昉，薛利晨，董丽萍等.海上风电干式变压器的设计和测试方法研究[J].可再生能源，2010，28（6）：125-128.

[3]梁敏，张志.变压器的防腐研究与实践[J].变压器，2003，40（3）：21-24.

[4]金祝年.新型变压器防腐涂料的研制[J].化工新型材料，2010，38（5）：72-74.