变压器波纹油箱的计算和试验.pdf

变压器波纹油箱的计算和试验 福州变压器厂 夏国煌 本文介绍了波纹油箱的结构特点 给 出了波纹深度与热负荷关系以及油顶面温升与修正系数关系 曲线 在设 计变压器绕组 和铁心后 就能决定出矩形油箱的内框尺寸 便可根据散热来进行波翅计算 对全密封变压器 的 波坟油箱 波翅深度还要考虑承受油膨胀的要求 因此波纹油箱在型式试脸中 必须做机械疲劳强度试 脸 本 文还介绍了模拟试验的原理图 油浸式变压器的油箱通常都是由及以 上厚度的钢板焊接而成的箱体 再焊上散热管 或散热片 这种油箱称平板油箱 目前我 国开始引进 制造西欧已普遍采用 的 波纹 油 箱 波纹油箱结构简单 重量轻 能够自动化 批童生产 以下就波翅油箱的计算和试验作介 绍 一 热 计林 波纹油箱的结构特点是没有单独散 热管 或片 其散热部件和箱体成一体见图 波纹油箱上部为箱沿 是由条不等边角钢焊成 的矩形框架 中部 由块波纹 板壁围焊 勺勺勺 二二 井井 一一 胆胆胆胆胆 图波纹油箱的 变压 器 图波纹油箱的构成部件 成 下部是由厚度为及以上的钢板焊的 下节油箱底框 见图 波纹油箱的散热主要是依靠波纹板 因箱 沿和底框的散热小 可忽略不计 波纹板 由许 多波纹翅构成见 图 这是 用 厚的薄钢板 由成型机折叠而成 波 翅 内壁 为 宽的油隙 由这样块波纹板围捍后成 为油箱箱壁散热主体 在设计变压器绕组和铁心后 就能决定出 矩形油箱的 内框尺寸长一 宽一 高一 同时 也算出了空载损耗 和负 载 损 耗 时 所以可算出变压器发热量 在这已知条件下就可以进行波 纹 板的计 算 对油箱长边可有波翅数为 加强筋巾圆俐 丁丁丁 丁丁 一 一一 下下 下下下 刀刀 上上上 土土土土土土土土 土土土 一 习 一 卫 二 卜 一 诀 一 七七 一 图波纹翅外形尺寸标注 图波纹板外形 一 一 对油箱宽边可有波翅数为 一 一 二二一一一一 二二一 十 式中一波纹翅 的节距 在 之间 和 一制造波纹板首尾加工余 数 应大于 刁 矩 形油箱总的波纹翅数 波纹箱壁把热量散到空气中去 由两部分 澎面积组成 一是波纹翅和壁的表面积 二 是油箱个角的部位表面积见图 图波纹箱壁散热 表面 表面积 一 式中 二丁一 刁 一 一波翅之间的线长度 一波 翅之间的壁宽度 一波纹内油隙宽度 一般取 一薄钢板的厚度 上述各种符号标注见图 是波纹板的宽见图 的求得 是 由变压器高度减去绕组下端部下 的高度 还要考虑各种规格的钢板宽度 波纹翅深度越深 散热条件越差 因此表 面积的单位面积散出热量热 负荷与 波翅深度有关 图为联 邦 德国门克厂 提供的 一 曲线 对于 油箱个角部位的表面积 其散出 热量是个常数 无论大小 其热负荷都取 即总散热量为 只要总散热量等于或稍大于 总发热量 油 温就会稳定在一定范围 即 将式 代入式 一 一一 占 一 计算办法是先估计一个值 在图 例 已知矩形油箱内框尺 一寸 长 二 宽 高 求 油顶面温升为 时的波翅深度 计算选择节距 二 则 一 一 一 一 十 一一 二 图波纹深度与热负荷的关系 油顶沮在时 曲线上找出一个相应值 代入式 使方程 式成立 则此值就是波纹板的波翅深度 式用手工计算比较繁琐 用电子计 算机进行计算是很方便的 建议采用简化的 与式计算结果相 接近的公式 一 一 刁 一一 吐二些匕斗华 孟址井巴长李艺竿斗 一一 式中单位为 长度单位均为 式可以用手工计算 以上计算是在变压器油顶面温升为 时 如果允许油顶面温升不同 则应考虑温升 修正系数 可从图查得 即式为 长边波纹翅数 二 了 一 则 竺竺仁二巴生二三竺止二三旦一 短边波纹翅数 总波纹 翅数 箱沿和下节油箱所占去的高度取 所 以波纹板宽 一一 钢 板宽度有这一档 钢板厚 二 油隙刁 代入简化公 式 得 一 又 一 减 一 名 么 盆 姐 一 一毛肠 含 一 口口口 取 二 应该指出 波纹油箱的散热很难精确计 算 要从大量试验中验证并获得数据 才可进 一步修正和完善热计算 修正系数 川川川川川川川川川 尸尸 月月月月月月月月丫丫丫 洲洲洲洲 气 气 居居 顶面沮升 一一一一一一一一 图油 顶面温升 与修正系数关系曲线 一一 二 机械强度 变压器运行时由于负载的变化 油温也相 应变化 引起油的膨胀 这种变化在波纹油箱 内产生交变的压力 因此设计波纹油箱时必须 考虑密封的波纹油箱容纳油体积膨胀的能力以 及波纹油箱承受压力的疲劳强度 在波纹翅中 当正压力时 油隙会 向外凸 出在负压力时 油隙会向内凹进 这就表明了 波纹油箱具有弹性 它能顺从油体积的增加 改变容积 设 为常压下波纹翅油隙 的休积 为 膨胀最大时油隙体积 膨胀系数 刀 二 又 膨胀系数刀与波纹翅的形状 壁厚和深度 有关 若形状 壁 厚已定 刀与的关系见图 曲线 这是经试验绘制而成的 对于全密封变压器的波纹油箱必须满足 一 刀 则 一 口 式中一油箱内框不包括波纹油隙 的 油体积 应扣去铁心 绕组所占的体积 一油顶面温度达到最高时 油箱 内的 平均温度 不仅要了解波纹油箱的弹性变形 还要考 虑变压器在运行中由于油温变化 油箱将受到 频繁的周期性交变压力 也就是设计的波纹油 箱机械疲劳强度必须能承受长期运行中正负交 替变化的压力 因此 波纹油箱在型式试脸中 必须做机械疲劳强度试验 在模拟试验中 对油箱加压力多少是一个 关键 这个压力数据既能反映实际运行中变压 器负载变化时产生压力的变化 又要使油箱 设计经济合理 满足变压器的运行寿命 有资 料报导油箱加周期变 化 的 压力 全密封的波纹油箱胀缩次数可达万次 以上 说明了油箱的寿命与变压器本身寿命是 相适应的 三 实 脸原理 用一油泵 把油或水打入全密封波纹 油箱壳体内 然后再抽出油或水使其复原 或负压力 这种管路系统 可摸拟变压器 负载变化 做膨胀系数的试验和 疲劳试 验 川 幻 图刀与关系 曲线 匕卜喊 蔽月重下不 一注入油时的油温 一单位休积 油温每升高一度 油体积平均膨胀系数 只要式成立 说 明全密封变压器的 波纹油箱能承受油体积的膨胀而无损伤 式中刀 决定于波翅深度 增加 增加 同时刀增加见图 要满足式 有最低的五值 有资料提到 在设计 全密封变压器的波纹油箱时 波纹翅深度不 能小于 这说明波翅深度不仅要 满足 热计算散热面的要求 还要考虑承受油膨胀的 要求 随着波纹翅深度的增加 波纹钢板承受 抗弯应力在下降 这与油箱的弹性越大 油体 积变化引起的压力变化越小是相适应的 州 人 山 褚乙 口口口 节 乓衍 二二二二二二 图试验用电路原理图 一一 一 图试验用管路原理图 一泵 一手动阔 一电动阅 一水表 一 空 压力表 试验的电路原理见图 管路系 统见图 进油管和出油管都装有 流量表 以便记录油进出的体积量 在试验的电路原理 图的 图中 为微动开关 触点 为真空压力表的触头 计数 继电器可用计算器改装 图中真空压力表是带电接点 的 型号为一 要同 时 用只才可靠 因为做疲劳寿命试 验的循环 次数是上万次 在油箱波翅之 间节距里应 装几只微动开关 以防油箱变形过 大 若变形过大 压动微动开关 油泵便 自动停车 今月心肠召嘴七只弓备李 魂喇七价衬今户洲七只弓岛穴刁勺李尧 今只咭卜乒别勿够匆穴闷七户嘴七侣洲 召咭粉笋剖今穴娜七穴弓七李刘知月呀 侣洲御月刁切气心扮声剖 卜户刽今穴心七只心杯书七下豁七下花心七穴约李 夸 坏勺心 今笋屯 今声洲七只 侧气褚七 弓共 娜决 丫气弓知召闷 变压器用新型 一一 胶板研制成功 我厂根据变压器所需的高弹性密封胶垫规 格繁多的特点 采用三种复合橡胶掺合物 以 浦足高性能要求的橡胶配方设计出一一 新型系列的专用变压器及 互感器上所需的胶 板 此胶板厚度分别 为 其胶板长度 为 宽度 为 它可供变压器 行业作 密封垫圈 用 车间可根据形状和规格的要求割制 免去 了模具加工成型的麻烦 并可在大圈内套小圈 割料 节约了材料 本胶料具有耐各种型号的变压器油和非极 性油类的性能 经试验表明 本胶料 在 高温和一的寒冷环境中仍能保持良好的密 封效果 此胶板的研制成功为变压器 互感器临时 换件组装提供了有利条件 一一型胶板的技术性能参数见右 表 试脸项 目 翻口弯 曲 拉断力 伸长 率 永久变形