上下分体式集中冷却变压器箱沿结构改进及探讨

吕斌　宋文翠　吕禹

摘 要：本文作者通过介绍三种用于全焊死油箱的箱沿结构，并分析其优缺点，得出键式箱沿结构用于上下分体式集中冷却变压器比较安全可靠。

关键词： 上下分体；全焊死；箱沿结构

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

1 前言

随着社会经济的迅速发展，城市土地资源的紧缺，变电站建设对空间利用率提出了更高的要求。上下分体式集中冷却变压器充分利用了变压器室上方的空间，在城市变电站中有着优越的发展前景[1]。上下分体式变压器由于散热器与储油柜高于变压器本体，变压器本体会承受比水平布置的更大的油压，因此，上下分体式集中冷却变压器的关键技术在于解决由于高度差大带来的变压器密封问题，油箱箱沿结构密封可靠性是变压器长期安全运行的关键。

2 上下分体变压器油压计算

在GB/T6451-2008中规定变压器采用一体或水平分体结构时，变压器油箱应能承受住真空度为133Pa和正压强为98kPa的机械强度试验，油箱不得有损伤和永久变形[2]。上下分体式变压器还需要承受由于高度差带来的附加压强，24h应无渗漏。

本台上下分体变压器，散热器及储油柜布置在变压器本体上方，总体高度差为17.5m，已知。

因此，本台变压器正压试验时需要承受的压力为的压力无渗漏现象。

3 变压器油箱常用的箱沿结构

常用的箱沿结构有两种，一种是螺栓紧固，一种是全焊死箱沿结构。螺栓紧固结构中，箱沿密封件在长期过渡承受压力，后期容易出现渗漏油问题。为了减少渗漏和维护的工作量[3]，本台变压器采用全焊结构，全焊死箱沿结构中箱沿密封焊缝可承受永久密封，不会出现渗漏问题。全焊死油箱在进行正压试验及真空度试验时由于没有紧固用的螺栓在一定范围内限制箱沿的变形，如果不采取限位措施，油箱会产生严重变形，造成油箱损坏[4]。

3.1 改进前全焊死箱沿结构

常用的全焊死箱沿为定位销结构，定位销在制作过程中可起到限位作用，试验完成后，将定位销上下焊死密封。如图1所示。

采用定位销结构箱沿在制作过程中工艺性好，适用于常规全焊死结构油箱。上下分体式变压器油箱承受的压力大，由于此结构定位销下部焊接必须仰焊，焊接工艺性差。箱盖与箱沿在大油压下发生形变，导致定位销上下焊缝应力集中，容易出现销孔焊缝开裂渗漏现象。

3.2 改进后全焊死箱沿结构

改进后箱沿销孔为盲孔，销子放入销孔后，上部采用沉孔盖板密封，销子与盖板间预留间隙。如图2所示。

箱盖与箱沿变形后，销子在上下方向上不承受力，不会对上盖板密封焊缝产生作用力，密封效果良好。然而，此结构在制作过程中对加工精度要求较高，箱盖与箱沿变形偏差控制要求严格，否则将给装配带来困难，工艺性差。

3.3 全焊死箱沿其他结构

一种焊于箱盖上的键式结构，箱沿上开键槽，箱盖下部对应键槽处配焊定位键；键槽外部设置密封槽，其与外部箱沿密封焊缝起到双重密封的作用。如图3所示。

此种结构，密封可靠，但由于键与键槽配合受箱沿变形影响，合箱装配难度较大，需配合使用合箱工装，保证合箱顺利。合箱工装如图4所示。

键式箱沿结构制作时，工艺较为复杂，键需与键槽配焊，从而避免，单个键局部受力过大，导致键断裂或焊缝开裂现象。另有一种外部加限位块的全焊死箱沿结构，限位块设置在箱沿密封焊缝外侧，因此不会影响箱沿密封，可靠性高。限位板结构如图5所示。

由于箱沿密封性受箱沿变形影响较大，需对其进行箱沿强度及变形验证，建立零件的三维模型、设置材料特性、划分有限元网格、施加载荷。经验证分析键式箱沿密封结构满足箱沿变形量变小，满足密封要求。

4 结束语

对于以上几种结构，本文作者在实际生产过程中进行了试验，通过比较，建议上下分体式集中冷却变压器采用键式箱沿结构，同时，配合使用合箱工装，以保证变压器箱沿密封的可靠性。

参考文献：

[1]彭勇.变压器本体与散热器上下布置的应用分析[J].科技创新与应用，2014（08）：1-2.

[2]GB/T6451-2008，油浸式电力变压器技术参数和要求.

[3]单新世.变压器油箱箱沿封焊结构改进[J].电气制造，2014（08）：38-39.

[4]王士君，潘玉华，胥建文.全密封变压器油箱工艺结构的改进[J] .变压器，2003（10）.