变压器油箱强度与结构改进论文
摘要：本文对变压器油箱油箱强度、油箱质量从油箱结构、焊接工艺、无损检测、强度试验等方面进行了分析，针对一起典型的220KV变压器油箱的薄弱点进行了案例分析，根据设计结构和变形情况确定了油箱结构改进方案，改进后油箱通过了强度试验；同时对保证油箱强度的几个方面进行了讨论。
1 概述
油箱是大型电力变压器中重要组成部分，是变压器整体装配的壳体，在变压器中起着重要作用。油箱应有可靠的强度，能够承受住真空度为133Pa和正压力为98kPa的机械强度试验，油箱不得有损伤和不允许的永久变形，满足变压器真空注油的负压力和运行中的正压力；油箱应有严格的密封性，满足变压器注油后无渗漏要求；油箱应有精确的形位精度，满足变压器整体装配质量要求。油箱强度决定着油箱密封性和安装精度，当油箱强度不足产生变形时，法兰盘、管路、定位件等会产生变形，密封性和安装精度都会受到影响。变压器油箱强度是油箱质量、变压器质量的重要指标，是油箱设计、油箱生产工艺、油箱检查和油箱试验的重点考虑内容，本文以一台SFP11-400000/
242/20型变压器油箱强度试验时，箱盖、箱壁发生变形进行结构改进为实例，从设计、工艺、试验、生产等方面讨论如何保证变压器油箱强度。
2 变压器油箱结构分析
常见电力变压器油箱结构分为钟罩式油箱、桶式油箱和壳式油箱，本文讨论的油箱为典型的220kV钟罩式油箱，图1所示。
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2.1 油箱结构和强度分析 油箱采用Q235B-16钢板折弯梯形箱盖，梯形箱盖总体强度较高，具有较强的承受正压、负压的能力，低压法兰盘处箱盖为低磁钢板20Mn23Al材质，箱盖宽度超出箱壁480mm，低磁箱盖上有三个开孔φ735mm的法兰盘，减弱了箱盖强度，需要重点关注。箱壁采用Q235B-10钢板焊接槽形加强铁结构；箱沿采用Q235B-36钢板。油箱带有低压盒壁结构，此部位是整个油箱强度的薄弱点，第一，低压法兰盘处箱盖为低磁钢板20Mn23Al材质，箱盖宽度超出箱壁480mm，低磁箱盖上有三个开孔φ735mm的法兰盘，减弱了箱盖强度；第二，槽钢加强铁被盒壁阻断，没有直接连接到箱盖处，加强作用大大削弱；第三，槽钢加强铁上部三角形板式加强铁上部窄下部宽，加强作用较小；第四，此结构对槽钢加强铁与水平加强铁、水平加强铁与三角形加强铁之间的角焊缝强度要求很高，油箱做正压试验时承受很大的拉应力。
2.2 油箱强度分析 油箱使用Pro/Engeer Wildfire建立模型，对油箱进行应力和应变分析，弹性变形见图2，在低压盒壁部位焊接处变形值最大，且集中在加强铁上端部位，弹性变形最大处超过35mm，超出正常弹性变形量。
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2.3 油箱强度试验 按照GB/T6451-1999规定变压器油箱应承受住真空度为133Pa和正压力为98kPa的机械强度试验，油箱不得有损伤和超过表1的永久变形。
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油箱焊装检验合格后，按照技术要求和试验方法进行强度试验，试验前分析油箱强度薄弱点为盒壁部位，试验过程中对其进行密切关注。油箱打正压时，当压力值为60kPa左右时，盒壁部位发出响声，出现明显变形，即刻关闭进气阀，打开排气阀，解除压力后，对油箱检查发现盒壁部位项2、项3之间焊缝开裂、低磁箱盖超出箱壁部位向上弯曲变形、槽钢加强铁上部连同盒壁整体向外突出变形。经过对焊缝检查焊脚高度符合标准、焊缝熔合良好，未发现缺陷。停止强度试验，对油箱结构和强度进行分析，结论是盒壁部位强度不足。
3 结构改进
3.1 油箱结构改进方案 按照对强度薄弱的低压盒壁部位几方面的分析，唯一能够改进的是加强铁加强方式，也是最关键的因素，改进方案一是将槽钢顶部的水平加强铁去除，更换一根Q345B-30mm，宽度150mm的板式加强铁，两端焊接于吊轴槽钢加强铁上，将槽钢加强铁焊接成整体加强结构；方案二是将槽钢加强铁去短增加一根横向槽钢加强铁。经过应力分析，板式加强铁满足强度要求，同时改动较小，作为最终方案，更改后油箱结构图见图3。
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