上下分體式集中冷卻變壓器箱沿結(jié)構(gòu)改進(jìn)及探討

摘 要：本文作者通過(guò)介紹三種用于全焊死油箱的箱沿結(jié)構(gòu)，并分析其優(yōu)缺點(diǎn)，得出鍵式箱沿結(jié)構(gòu)用于上下分體式集中冷卻變壓器比較安全可靠。

關(guān)鍵詞： 上下分體；全焊死；箱沿結(jié)構(gòu)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.171

1 前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市土地資源的緊缺，變電站建設(shè)對(duì)空間利用率提出了更高的要求。上下分體式集中冷卻變壓器充分利用了變壓器室上方的空間，在城市變電站中有著優(yōu)越的發(fā)展前景[1]。上下分體式變壓器由于散熱器與儲(chǔ)油柜高于變壓器本體，變壓器本體會(huì)承受比水平布置的更大的油壓，因此，上下分體式集中冷卻變壓器的關(guān)鍵技術(shù)在于解決由于高度差大帶來(lái)的變壓器密封問(wèn)題，油箱箱沿結(jié)構(gòu)密封可靠性是變壓器長(zhǎng)期安全運(yùn)行的關(guān)鍵。

2 上下分體變壓器油壓計(jì)算

在GB/T6451-2008中規(guī)定變壓器采用一體或水平分體結(jié)構(gòu)時(shí)，變壓器油箱應(yīng)能承受住真空度為133Pa和正壓強(qiáng)為98kPa的機(jī)械強(qiáng)度試驗(yàn)，油箱不得有損傷和永久變形[2]。上下分體式變壓器還需要承受由于高度差帶來(lái)的附加壓強(qiáng)，24h應(yīng)無(wú)滲漏。

本臺(tái)上下分體變壓器，散熱器及儲(chǔ)油柜布置在變壓器本體上方，總體高度差為17.5m，已知。

因此，本臺(tái)變壓器正壓試驗(yàn)時(shí)需要承受的壓力為的壓力無(wú)滲漏現(xiàn)象。

3 變壓器油箱常用的箱沿結(jié)構(gòu)

常用的箱沿結(jié)構(gòu)有兩種，一種是螺栓緊固，一種是全焊死箱沿結(jié)構(gòu)。螺栓緊固結(jié)構(gòu)中，箱沿密封件在長(zhǎng)期過(guò)渡承受壓力，后期容易出現(xiàn)滲漏油問(wèn)題。為了減少滲漏和維護(hù)的工作量[3]，本臺(tái)變壓器采用全焊結(jié)構(gòu)，全焊死箱沿結(jié)構(gòu)中箱沿密封焊縫可承受永久密封，不會(huì)出現(xiàn)滲漏問(wèn)題。全焊死油箱在進(jìn)行正壓試驗(yàn)及真空度試驗(yàn)時(shí)由于沒(méi)有緊固用的螺栓在一定范圍內(nèi)限制箱沿的變形，如果不采取限位措施，油箱會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重變形，造成油箱損壞[4]。

3.1 改進(jìn)前全焊死箱沿結(jié)構(gòu)

常用的全焊死箱沿為定位銷(xiāo)結(jié)構(gòu)，定位銷(xiāo)在制作過(guò)程中可起到限位作用，試驗(yàn)完成后，將定位銷(xiāo)上下焊死密封。如圖1所示。

采用定位銷(xiāo)結(jié)構(gòu)箱沿在制作過(guò)程中工藝性好，適用于常規(guī)全焊死結(jié)構(gòu)油箱。上下分體式變壓器油箱承受的壓力大，由于此結(jié)構(gòu)定位銷(xiāo)下部焊接必須仰焊，焊接工藝性差。箱蓋與箱沿在大油壓下發(fā)生形變，導(dǎo)致定位銷(xiāo)上下焊縫應(yīng)力集中，容易出現(xiàn)銷(xiāo)孔焊縫開(kāi)裂滲漏現(xiàn)象。

3.2 改進(jìn)后全焊死箱沿結(jié)構(gòu)

改進(jìn)后箱沿銷(xiāo)孔為盲孔，銷(xiāo)子放入銷(xiāo)孔后，上部采用沉孔蓋板密封，銷(xiāo)子與蓋板間預(yù)留間隙。如圖2所示。

箱蓋與箱沿變形后，銷(xiāo)子在上下方向上不承受力，不會(huì)對(duì)上蓋板密封焊縫產(chǎn)生作用力，密封效果良好。然而，此結(jié)構(gòu)在制作過(guò)程中對(duì)加工精度要求較高，箱蓋與箱沿變形偏差控制要求嚴(yán)格，否則將給裝配帶來(lái)困難，工藝性差。

3.3 全焊死箱沿其他結(jié)構(gòu)

一種焊于箱蓋上的鍵式結(jié)構(gòu)，箱沿上開(kāi)鍵槽，箱蓋下部對(duì)應(yīng)鍵槽處配焊定位鍵；鍵槽外部設(shè)置密封槽，其與外部箱沿密封焊縫起到雙重密封的作用。如圖3所示。

此種結(jié)構(gòu)，密封可靠，但由于鍵與鍵槽配合受箱沿變形影響，合箱裝配難度較大，需配合使用合箱工裝，保證合箱順利。合箱工裝如圖4所示。

鍵式箱沿結(jié)構(gòu)制作時(shí)，工藝較為復(fù)雜，鍵需與鍵槽配焊，從而避免，單個(gè)鍵局部受力過(guò)大，導(dǎo)致鍵斷裂或焊縫開(kāi)裂現(xiàn)象。另有一種外部加限位塊的全焊死箱沿結(jié)構(gòu)，限位塊設(shè)置在箱沿密封焊縫外側(cè)，因此不會(huì)影響箱沿密封，可靠性高。限位板結(jié)構(gòu)如圖5所示。

由于箱沿密封性受箱沿變形影響較大，需對(duì)其進(jìn)行箱沿強(qiáng)度及變形驗(yàn)證，建立零件的三維模型、設(shè)置材料特性、劃分有限元網(wǎng)格、施加載荷。經(jīng)驗(yàn)證分析鍵式箱沿密封結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足箱沿變形量變小，滿(mǎn)足密封要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于以上幾種結(jié)構(gòu)，本文作者在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行了試驗(yàn)，通過(guò)比較，建議上下分體式集中冷卻變壓器采用鍵式箱沿結(jié)構(gòu)，同時(shí)，配合使用合箱工裝，以保證變壓器箱沿密封的可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭勇.變壓器本體與散熱器上下布置的應(yīng)用分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（08）：1-2.

[2]GB/T6451-2008，油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求.

[3]單新世.變壓器油箱箱沿封焊結(jié)構(gòu)改進(jìn)[J].電氣制造，2014（08）：38-39.

[4]王士君，潘玉華，胥建文.全密封變壓器油箱工藝結(jié)構(gòu)的改進(jìn)[J] .變壓器，2003（10）.