上下分體式集中冷卻變壓器箱沿結(jié)構(gòu)改進及探討

呂斌　宋文翠　呂禹

摘 要：本文作者通過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，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

隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，城市土地資源的緊缺，變電站建設(shè)對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油柜高于變壓器本體，變壓器本體會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的變壓器密封問題，油箱箱沿結(jié)構(gòu)密封可靠性是變壓器長期安全運行的關(guān)鍵。

2 上下分體變壓器油壓計算

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，變壓器油箱應(yīng)能承受住真空度為133Pa和正壓強為98kPa的機械強度試驗，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的附加壓強，24h應(yīng)無滲漏。

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

因此，本臺變壓器正壓試驗時需要承受的壓力為的壓力無滲漏現(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，箱沿密封件在長期過渡承受壓力，后期容易出現(xiàn)滲漏油問題。為了減少滲漏和維護的工作量[3]，本臺變壓器采用全焊結(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，不會出現(xiàn)滲漏問題。全焊死油箱在進行正壓試驗及真空度試驗時由于沒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，油箱會產(chǎn)生嚴重變形，造成油箱損壞[4]。

3.1 改進前全焊死箱沿結(jié)構(gòu)

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

采用定位銷結(jié)構(gòu)箱沿在制作過程中工藝性好，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)致定位銷上下焊縫應(yīng)力集中，容易出現(xiàn)銷孔焊縫開裂滲漏現(xiàn)象。

3.2 改進后全焊死箱沿結(jié)構(gòu)

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

箱蓋與箱沿變形后，銷子在上下方向上不承受力，不會對上蓋板密封焊縫產(chǎn)生作用力，密封效果良好。然而，此結(jié)構(gòu)在制作過程中對加工精度要求較高，箱蓋與箱沿變形偏差控制要求嚴格，否則將給裝配帶來困難，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)，箱沿上開鍵槽，箱蓋下部對應(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，工藝較為復(fù)雜，鍵需與鍵槽配焊，從而避免，單個鍵局部受力過大，導(dǎo)致鍵斷裂或焊縫開裂現(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，需對其進行箱沿強度及變形驗證，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)驗證分析鍵式箱沿密封結(jié)構(gòu)滿足箱沿變形量變小，滿足密封要求。

4 結(jié)束語

對于以上幾種結(jié)構(gòu)，本文作者在實際生產(chǎn)過程中進行了試驗，通過比較，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，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：

[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[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[J] .變壓器，2003（10）.