浅谈220KV整流变压器油箱强度

【摘要】本文主要是对220KV级的有载调压整流变压器的油箱强度进行分析，并依据工作中累积的经验那对油箱的结构进行改进。【关键词】变压器，油箱，结构强度

一、前言

今年随着电解铝行业的发展，有载调压整流变压器的容量不断增大，而这就使得变压器的油箱体积越来越大。例如我公司生产的容量为167600KVA电压等级为220KV的变压器调压变长宽高为5600x3100x3600mm，整流变长宽高为8800x2600x3400mm。在以前虽然国家标准中规定220KV变压器必须抽全真空，但是很少有厂家去做，而现在用户要求我们油箱必须能够抽全真空。因此摆在我们面前的问题是如何保证这些大容量油箱的强度问题。

二、首先进行材料力学方面的一些分析

1.我公司油箱常用钢板的材质为Q235-A，按标准这一材质的屈服点应力为σa=2400kg/cm3拉断应力为b=4000kg/cm3，从这里我们可以看出我们设计的构件其许用应力【σ】≤2400kg/cm3

2.虽然许用应力规定不超过2400kg/cm3，但我们仍应根据受力结构件的特点来分别分析这一问题：①对长期整个截面都受力的构件，许用应力应≤1200kg/cm3

，②对于短时间局部受力最大应力的构件最好【σ】≤1600～2000 kg/cm3

3.构件受力后，应力、变形、稳定是三个不同的概念，通常计算应力应不超过许用应力【σ】，最大变形fmax=2t，其中t-壁厚。二者必须同时满足，对变压器来说如果满足了这两点，一般稳定是没有问题的，而对特殊的构件的稳态应另行计算。构件变形的大小除和受力大小有关外，还决定于构件材料的E和构件抗弯的惯性矩J，通常把E，J叫做构件的“刚度”。

三、大油箱的基本构件的力学分析

1.承受均匀载荷的矩形他的最大弯曲应力载荷位于中点处，如图一所示：

2.复合梁及应力的变形

复合梁的宽度一般选择B≈40t，如图二所示加强范围b=20t 而≈t（当

四、我公司对油箱结构的改进

由以上的材料力学的分析可以看出怎样选择加强铁，以及在哪里增加加强铁是有据可依的，以下我们将对我公司的一台ZHSFP-166000/220调压整流变压器为例进行分析对比。

我将重点从箱壁、箱沿、箱盖等三处进行分析。

1.我公司箱壁为波纹式结构，这种结构的优点是：结构简单，易于加工，工时大幅缩短，减少焊线，节省材料。虽然优点很多，但是最大的缺点就是油箱强度不够，在抽真空的时候容易失稳，甚至达到不可逆的损伤。

2.箱沿结构为拼接式，在下节箱沿上进行铣槽，这样的好处是能够把密封垫放置于槽中，减少漏油的可能性，但这样就相当于在40mm的钢板上开了一个12mm的深槽，这样就降低了箱沿的抗弯力，并且整流变箱沿过长，能达到9000mm，所以中间部位的弯曲应力过大，最后就导致当抽真空时箱沿在中部的内弯曲能够达到50mm，这几乎是不可接受。

3最后是箱盖，箱盖结构为平顶式，加强铁为板式结构，点焊在箱盖上，这种结构在抽真空时容易向内塌陷。

由此看来如果仍采用以上的结构，无论调变还是主变都将不能满足业主对于抽全真空的要求，所以我们对油箱结构进行了重新的优化。

1.箱壁采用加强铁结构，经计算完全满足要求。

2.对于箱沿，首先是加大了箱沿的宽度，其次更换了箱沿的材料为Q235-E，次材质的抗弯许用应力更大，最后我们针对整流变油箱过长的问题，在油箱的中部增加了一道200号的工字钢进行加固。

3.整流变的箱盖采用坡顶式结构，加强铁采用140号工字钢并且进行满焊。对于调变由于油箱较宽，所以我们在中部进行压弯处理。经计算比原来的应力减少了70%足以满足要求。

经过这一系列的结构优化，最后我们的调压变和整流变油箱都承受住了全真空的检验，并且箱壁和箱盖几乎没有变形，在以前最容易变形的箱沿处，经实际测量变形量只有8mm左右，远远小于之前的50mm。

五、结语

可能有人认为油箱在复杂的变压器设计制造中并不重要，然而我要说的是用户对变压器的第一印象就是他的外观，所以油箱的强度和外观也是人们对于设计者及制造厂技术水平的直观认识，我们应力求油箱整洁，明快，结构功能合理，并能满足最高的强度要求，这就要求我们在今后的设计中不断探索，不断改进，提高自己的设计水平。