变压器油箱强度及防变形技术研究
关于电力变压器油箱强度分析与仿真研究
关于电力变压器油箱强度分析与仿真研究摘要：电力变压器油箱在承受一定的真空度以及正压机械强度时，其油箱在正常情况下是不会出现损伤和永久变形的。
但是根据不同等级电压的变压器，由于其油箱内部绝缘条件的真空度的要求不同，其承受的真空和正压的强度也会发生变化，因此本篇文章主要采用仿真对比的方式对电力变压器油箱在真空或正压工作的情况下，采用等效解析算法对导致油箱变形的因素进行了分析，仅供参考。
关键词：电力变压器油箱；强度；仿真研究；解析算法引言：一般情况下，电力变压器油箱在真空或正压工作的情况下，出现变形或应力的概率会相对较大，其在施压过程中出现局部弹性变形或是在泄压后出现局部永久变形为主要的变形问题；其中局部焊缝处开裂和钢板出现裂缝为主要的应力问题。
1.油箱强度的分析在进行油箱结构的选择时，考虑到力学和散热原理，需要采用平板和加强筋进行结合的方式，能够对其可靠性有着较好的保证，同时加强筋能够根据油箱的具体要求设计出多种结构，以下主要对其中的立板加强结构形式做主要的分析。
其中油箱单侧示意图如下：图1 立板加强筋油箱示意图1.1等效梁解析算法在进行局部的分析计算的时候，将加强筋所处的位置作为等效位置，采取均布载荷下梁受力的计算方式，其中几何非线性的情况不计入考虑范畴之内，变形最大值以及弯度应力最大值的计算公式应如下所示：∱max =5∙q∙B1∙H4/384∙E∙I (1) ；σmax=q∙B1∙H2/8∙∙W （2）；[1]1.2等厚矩形板解析算法如上图所示，其虚线的位置对梁位置的影响作用相对较小，其应力与变形的计算方式可采用等效梁的计算方式，但是在仿真和实际测算过程中，发现箱壁加强板之间会出现区域变形的情况，因此在计算过程中，需要对宽度的应力（即宽度在受到外界作用时，其箱体表面产生的与其对抗的反作用力）与变形情况进行一定的考虑，再将平板与加强板之间的刚度关系进行结合，其计算公式应如下所示：σmax =α∙（B2/t）2∙q （1）；∱max=β∙（B2/t）4∙q/E∙t （2）[2]1.3有限元仿真计算图2 油箱变形云图图3 油箱应力云图电力变压器油箱的箱壁壁体相对较薄，在求解过程中使用壳单元进行运算，同时根据工程仿真技术与实际测量的数据，可以得出该模型的相对大小和结构形状，将其网格大小控制在30——50mm，其载荷为60kPa，从而计算可得出整个油箱的变形最大值为8.6mm，变形位置为其箱体上部的连接位置，但是并未超过材料的最大承受范围。
大型电力变压器油箱制作工艺改进分析
56电工电气 (2021 No.5)工艺与装备作者简介：庄飞(1987— )，男，高级工程师，本科，从事电力变压器制造工艺相关工作。
庄飞，方向红，李亮(正泰电气股份有限公司, 上海 201614)摘 要：随着变压器容量及电压等级的提高，油箱的外形尺寸及承载能力面临更高的要求。
对传统变压器油箱制作工艺进行分析，并阐述一种改进型油箱模块化制作工艺。
对模块化改进工艺的工艺流程与内容、工艺优点及实施难点进行了说明和分析，采用改进型变压器油箱制作工艺，实现了油箱箱沿、箱壁、箱盖、下节油箱等组部件的模块化生产，大幅度提高了生产效率，并降低了作业难度。
关键词：变压器油箱；模块化；制作工艺中图分类号：TM41 文献标识码：B 文章编号：1007-3175(2021)05-0056-03Abstract: As the transformer capacity and voltage level grows, the shape, size and bearing capacity of a transformer tank are facing higher requirements. In this paper, traditional manufacturing process of the transformer tank is analyzed, and an improved modular manufacturing process of the tank is introduced. The manufacturing procedures, the advantages and operational difficulties of this improved, modular pro -duction are described and analyzed. This kind of improved manufacturing process achieves the modular production of various parts of trans-former tank, like tank edge, tank wall, tank cover, and lower tank, improving the production efficiency greatly and reducing the difficulty of operation.Key words: transformer tank; modular; manufacturing processZHUANG Fei, FANG Xiang-hong, LI Liang （Chint Electric Co., Ltd, Shanghai 201614, China ）Analysis of the Improvement of Manufacturing Process ofLarge Transformer Tank大型电力变压器油箱制作工艺改进分析0 引言变压器油箱作为液浸式变压器的外壳，用于承载变压器器身，且内部充满变压器油，随着变压器容量及电压等级的不断提高，其承载的变压器器身及变压器油总重已高达100～400t，且油箱需承受极限真空及0.1MPa 的正压压力，作为大型电力变压器油箱，在保证油箱的强度及密封性能的基础上，如何改善劳动条件、提高生产效率、杜绝安全隐患、降低作业强度和作业难度成为油箱制作工艺的主要研究方向。
变压器油箱强度分析与结构改进
变压器油箱强度分析与结构改进摘要：对变压器的油箱进行强度分析，是为了进一步完善变压器的各个系统。
对于变压器来说，油箱是极为关键的一个零部件，所以必须要进一步做好变压器油箱强度的分析，为变压器油箱的设计和管理带来更多的参考。
关键词：变压器；变形；强度；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。
2.1 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。
大型电力变压器油箱结构设计中值得注意问题探究
大型电力变压器油箱结构设计中值得注意问题探究摘要：油箱是大型电力变压器装置内部重要部件之一，将绕组、绝缘系统以及铁芯等集成其中，实现大型电力变压器装置内部结构与外界环境的有效隔绝，同时还具有对外部各种组件进行可靠承载的功能。
文章即针对大型电压变压器油箱结构设计中应注意的几点问题进行分析与探讨，旨在于促进大型电力变压器油箱结构整体性能的提升。
关键词：电力变压器；油箱结构；设计目前在针对大型电力变压器油箱进行设计与制造的过程中，多采取钢板弯折焊接的处理方案，且外部在油箱箱壁四周以及顶部焊接加强铁固定，导致抽真空以及正压操作中油箱强度不足，导致弹性形变问题频频发生，严重时出现结构屈曲失稳甚至破裂问题，对大型电力变压器装置的正常运行有非常不利的影响。
因此，大型电力变压器在针对油箱结构进行设计的过程中必须考虑现存问题，找准结构优化设计的关键要点，以解决上述问题，确保油箱结构在大型电力变压器装置运行中相关功能的有效发挥。
1 大型电力变压器油箱结构设计现状1）大型电力变压器油箱安装检修存在限制。
由于结构优化设计导致其复杂性提升，给油箱安装检修工作的开展带来一定不良影响。
尤其是大型电力变压器油箱结构普遍存在储油柜高度过高以及升高座过高的问题，导致安装检修工作面临较大难度。
并且受油箱结构绝对压力大的因素影响，导致油箱本体背部容易出现渗漏问题，且现有结构设计方案下钢材消耗量大，后续检修工作开展期间搭头的拆卸以及恢复难度较大，期间出现漏油或套管拉破问题的风险较大，最终都会对油箱安装检修工作的开展带来一定限制。
2）大型电力变压器油箱材料质量偏低。
在材料质量性能方面存在的问题导致结构设计面临较大的风险。
部分厂商在大型电力变压器油箱结构的设计过程中选择提升油箱高度同时降低材料结构强度的设计方案，且部分厂商油箱直接外购，导致工作人员对油箱结构设计方案的关注度不足，且变压器油箱壁厚不足，所适用材质质量水平偏低，均有可能导致变压器油箱在抽真空状态下出现严重变形问题，油箱箱壁受大环流影响导致严重发热问题，给其正常运行的带来巨大隐患。
电力变压器拼板式下节油箱的焊接变形控制
大型电力变压器拼板式下节油箱的焊接变形控制大型电力变压器平底拼焊式结构上下节油箱焊后变形主要体现在：（1）箱体两端或四角上翘变形、箱沿内缩变形上，（2）箱体两端或四角箱沿上翘或向下变形，箱沿内缩或外扩（影响内径尺寸和上下节油箱紧固），通过对该种结构油箱的系统分析研究并结合焊接结构基础理论来指导生产，使油箱焊接变形得到了很好的控制，提高了产品的生产质量并有效地缩短了产品的制作工期。
关键词：大型变压器下节油箱、焊接变形控制1引言拼板式结构下节油箱，在110KV及以上电压等级大型电力变压器设计中，属常用设计结构形式，但在焊接制作中却存在容易引发变形的问题，我们从焊接工艺学上类似焊接结构的成功焊接中得出启发，并结合在生产中的一些见解来指导生产并进行了生产验证，可以说实现了对该种结构油箱的焊接变形的有效控制。
2 分析及措施2.1油箱典型结构形式大型电力变压器拼板式结构下节油箱的焊接综合了焊接多方面的知识和领域，油箱的典型结构如图1所示：图12.2 变形分析与采取措施平底拼焊式结构下节油箱焊后主要出现箱底（底为δ40mm钢板）两端或四角上翘变形、箱沿内缩变形等，所以从点装到焊接过程中，都必须严格遵照合理的生产工艺进行生产，通过对多台的生产，我们总结了以下几点防变形焊接经验：一、设计上：下节：（1）四角处的箱壁加强板设置位置不要离角距离过大，靠近角处大约250mm左右就开始设置加强板，起到四角刚性设计的目的。
（2）一般千斤顶个数为2～4个，因千斤顶位置焊缝集中，焊接量大，焊接时引起箱沿、箱底变形明显，所以设计时尽可能减少千斤顶的设计个数，因考虑安装因素对箱体变形的影响，千斤顶的设计位置由箱体外观上均布设置，改为以器身中心为基准向两侧设计布置。
并且，在布置箱体两侧空腔内箱壁加强板时，要使其中的1～2个加强板正顶着（隔着箱壁）箱壁外侧的千斤顶底板。
（3）δ40mm箱底外底面上，箱体两侧相对两千斤顶之间焊覆一定宽度的δ20（16）mm 钢板（长度两端可与箱沿平齐）。
变压器油箱机械强度
1、产品规格
型号产品序号
容量相数
额定电压箱壁厚度
额定电流箱盖厚度
2、试验依据的标准
（1）按GB/T6451-2008《油浸式电力变压器技术参数和要求》
（2）按JB/T501-2006《电力变压器试验导则》中“油箱机械强度试验”规定。
3、试验方式及结果
3.1试验方式
施加压力：正压力98kPa,持续时间5min
真空负压力133Pa，持续时间5min检测并记录此时各测量点的变形参数；解除压力后，再记录此时各测量点的变形参数。
标准要求：正压力98kPa 真空负压133Pa 单位: mm
本试验实际压力:正压力98 kPa,真空负压133Pa.
部位不允许的最大弹性变形不允许的最大永久变形
箱壁 1.5t
11.5t
1
箱盖 1.5t
20.5t
2
t 1:箱壁厚度 t
2
:箱盖厚度
3.2试验结果3.2.1测量部位
油箱机械强度
试验报告
油箱试验第号
武汉变压器有限责任公司。
变压器油箱规则结构计算分析
变压器油箱规则结构计算分析王新兵;赵永志;胥建文;徐莲环;宋文翠【摘要】针对常规规则油箱强度不足或过剩的问题,通过有限元软件对油箱抽真空试验时的变形情况进行计算分析,并与试验数据对比,结果显示仿真结果与试验结果较接近.该方法适合生产质量控制,基本满足实际生产要求.尤其对于规则油箱,无论长短轴侧,合理布置加强铁至关重要.同时提出规则油箱的最佳设计方案,检验了结构合理性和软件实用性,有效地提高了产品设计质量,控制成本,增加公司经济效益.【期刊名称】《山东电力技术》【年(卷),期】2017(044)012【总页数】6页(P50-55)【关键词】油箱;有限元仿真;试验;结构设计【作者】王新兵;赵永志;胥建文;徐莲环;宋文翠【作者单位】山东电力设备有限公司,山东济南250011;山东电工电气集团有限公司,山东济南250001;山东电力设备有限公司,山东济南250011;山东电力设备有限公司,山东济南250011;山东电力设备有限公司,山东济南250011【正文语种】中文【中图分类】TM403.9作为变压器重要的外部组件，油箱是油浸式电力变压器的重要组成部分之一，在变压器中起着盛油容器、结构骨架和散热等作用。
施加载荷的复杂多样性，直接影响整体结构设计的优劣，从而关系到变压器的运行状态，其中正负压试验载荷最为严重。
变压器油箱合理的设计结构和选材决定加工工艺，是保证油箱结构强度和刚度的首要条件，电压等级和容量的不同，则油箱的设计要求也不尽相同［1］。
在实际生产过程中，由于各制造厂家所用材料及工艺水平的差异，同电压同容量的油箱设计方法不同，也存在着不同的油箱结构。
鉴于材料成本，存在着结构性能不足，造成试验过程中油箱开裂或过度变形。
若结构过剩会增加产品成本，降低生产效益，所以多年来油箱结构优化备受重视，避免油箱强度薄弱和过剩，保证设计质量和产品成本，将会产生明显的经济效益。
20世纪90年代以来，变压器行业快速迅猛发展，需求也随之大幅增加。
kV预装型箱变技术规范书
10kV预装型（欧式）箱变技术规范书10kV预装型（欧式）箱变技术规范书1 总则本技术条件规定了预装型（欧式）箱变10/系列的使用条件、额定参数、技术要求、试验、包装运输等具体内容。
本技术条件适用于额定电压10kV、频率50Hz的预装型（欧式）箱变10/系列的制造、选型、验收、安装和维护。
本设备技术规范提出的是最低限度的技术要求。
除本技术条件中规定的技术参数和要求外，其余均应遵循最新版本的国家标准（GB）、电力行业标准（DL）、IEC标准和国际单位制（SI）。
如果供方有自已的标准或规范，应提供标准代号及其有关内容，并须经需方同意后方可采用，但原则上采用更高要求的标准。
如果供方选用本技术条件规定以外的标准时，则需提交这种替换标准供审查和分析。
仅在供方已证明替换标准相当或优于技术条件规定的标准，并从需方处获得书面的认可才能使用。
提交供审查的标准应为中文或英文版本。
本技术规范书未尽事宜, 由招标、投标双方协商确定。
本规范的条款为定货合同的附件，与合同正文具有同等效力。
2. 工作范围供货范围供货范围详见商务标书。
包括欧式箱变本体及其组件和附件、随机的备品备件(包括进口件)以及安装和检修所需的专用工具、仪器仪表和材料等。
供方要确认其范围并提供详细供货清单以及所列的技术文件。
服务界限欧式箱变从生产厂家至招标人指定地点的运输、交货由投标人完成。
现场安装和试验在投标人的技术指导和监督下由招标人完成, 投标人协助招标人按标准检查安装质量, 处理调试投运过程中出现的问题, 投标人应选派有经验的技术人员, 对安装和运行人员免费培训。
厂商应提供技术文件在技术协议签订10天内,供方向需方提供最终版的用于设计、设备监造和检验、现场安装和调试以及运行维护方面的图纸、说明书和有关技术资料。
这些图纸和文件资料必须经过有关程序批准并加盖工厂公章。
供方在签订合同后应提供的图纸（一式3份）：安装基础图:包括动静载荷分布及数值，接地点位置，进出线口位置，预埋基础位置要求等。
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变压器油箱强度及防变形技术研究
变压器是电力系统中常用的重要设备，其工作原理是通过改变电压大小来实现电能的传输和分配。
在变压器的运行过程中，由于其内部的电磁力和热效应，会产生大量的热量，为了保证变压器的正常运行，需要对其进行冷却。
而变压器油箱作为变压器的重要组成部分，不仅具有冷却的功能，还承担着对内部元件的保护和支撑作用。
因此，变压器油箱的强度和防变形技术研究是变压器设计中的重要内容。
一、变压器油箱的强度研究
变压器油箱的强度研究主要是为了保证其在工作过程中能够承受内部和外部的各种力和压力，确保其不会发生破裂或变形。
在变压器油箱的设计过程中，需要考虑以下几个方面：
1.1 材料选择
变压器油箱一般采用钢板制作，其材料应具有较高的强度和刚度，能够承受变压器内部的压力和外界的载荷。
常用的材料有普通碳素结构钢和低合金高强度钢，其具有良好的机械性能和耐腐蚀性。
1.2 结构设计
变压器油箱的结构设计应考虑到内部元件的布置和固定，以及外部的载荷作用。
一般采用箱式结构，便于内部元件的安装和维护。
同
时，油箱的壁板应具有足够的厚度和强度，以承受内部的油压和外部的机械载荷。
1.3 强度计算
变压器油箱的强度计算是保证其结构安全可靠的重要环节。
通过对油箱的应力和变形进行计算分析，确定其强度是否满足设计要求。
常用的计算方法有有限元分析和强度校核法，可以得到油箱的应力分布和变形情况，为优化设计提供依据。
二、变压器油箱的防变形技术研究
变压器油箱在工作过程中，由于内部的热膨胀和外部的机械载荷作用，容易发生变形，影响其正常运行。
因此，对变压器油箱的防变形技术进行研究具有重要意义。
2.1 冷却系统设计
变压器油箱的冷却系统设计是防止油箱变形的重要措施之一。
通过合理设计冷却系统的散热面积和风道，使油箱内的温度得到有效控制，减少热膨胀对油箱的影响。
同时，还可以采用强制冷却方式，通过外部风扇或水冷系统对油箱进行冷却，提高散热效果。
2.2 结构加固措施
为了增加变压器油箱的刚度和强度，可以采取结构加固措施。
例如，
在油箱的四角和侧板上增加加强筋或支撑梁，提高油箱的整体刚度。
此外，还可以采用加厚壁板、增加连接螺栓等方式，增加油箱的强度，减少变形。
2.3 材料热膨胀控制
材料的热膨胀是导致变压器油箱变形的主要原因之一。
因此，选择具有较小热膨胀系数的材料，可以减少油箱的变形。
同时，通过合理的材料配比和处理工艺，改善材料的热膨胀性能，提高油箱的稳定性。
变压器油箱的强度和防变形技术研究是变压器设计中的重要内容。
通过合理的材料选择、结构设计和强度计算，可以保证油箱在工作过程中的安全可靠。
同时，通过冷却系统设计、结构加固和材料热膨胀控制等技术手段，可以有效防止油箱的变形，提高变压器的运行效率和寿命。
变压器油箱的强度和防变形技术的研究对于提高变压器的可靠性和安全性具有重要意义。