关于预防大型电力变压器器身装配过程中变形的探讨.pdf
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1、制造工艺 关于预防大型电力变压器器身装配 过程中变形的探讨 钱 义 1,韩湘峰1,宋 鹏2 (1.保定天威保变电气股份有限公司,河北 保定 071056; 2.保定天威电气设备结构有限公司,河北 保定 071056) 摘要:叙述了器身变形的主要原因,分析了铁心叠片弯曲应力和铁心叠积工艺。 关键词:铁心;叠积;弯曲应力 中图分类号:TM4011文献标识码:B文章编号:10018425(2010)11002104 Discussion on Deformation Prevention of Active Part of Large Power Transformer in Assembly Pr
2、ocess QIAN Yi1, HAN Xiang-feng1, SONG Peng2 (1.Baoding Tianwei Baobian Electric Co.,Ltd., Baoding 071056, China; 2.Baoding Tianwei Electrical Equipment Structure Co.,Ltd., Baoding 071056, China) Abstract:The main reasons of active part deformation are discussed. The sheet bending stress and the core
3、 lamination process are analyzed. Key words:Core;Lamination;Bending stress 1 前言 大型电力变压器制造过程中,在下节油箱箱底 定位钉、上节油箱顶部定位升高座、器身上铁轭横 梁定位方柱、铁心夹件焊接、绝缘件、绕组绕制及后 期处理、铁心叠片下料、铁心叠积及夹紧力(直径) 都合格且在严格执行工艺纪律总装配时,经常发生 变压器组件制造、装配综合误差而导致的变压器器 身永久变形。 2 器身变形 2.1器身变形状态 (1)装配上节油箱变形。 变压器器身装配完罩 好上节油箱时,发现油箱上、下箱沿周边螺孔产生 错位变形,使螺栓无法穿入
4、紧固。 (2)绕组轴向上端部变形。 吊开上节油箱检查 器身时发现,绕组轴向上端部层压木板向低压侧倾 斜,测量绕组时,绕组轴向高度基本符合理论值(设 计),高压侧为正公差,低压侧为负公差,正负公差 大于设计和工艺要求。 (3)上铁轭局部扭曲变形。 经检查发现,铁心边 柱轴向弯曲并向低压侧倾斜,且伴随着上铁轭局部 向低压侧扭曲变形,上铁轭横梁上焊接的器身定位 方柱同时向低压侧倾斜。 由于器身上定位方柱的倾 斜量超过与上节油箱定位升高座的装配裕度,定位 方柱与定位升高座相碰,导致变压器油箱无法装配。 (4)器身永久变形。 虽然找不出以上变形原因, 但为了使上、下节油箱能够顺利装配,只能把上铁轭 横梁
5、焊接的定位方柱割去,向高压侧移位焊接,移位 焊接尺寸为上、下油箱箱沿螺孔偏差量和定位方柱 与定位升高座之间绝缘装配裕度。 如果上铁轭扭曲 数值达到一定的量,给变压器留下永久变形,就有可 能发生“夹件与油箱相碰”。 2.2器身变形过程 (1)绕组、绝缘在装配过程中受损。绕组套装时, 内绕组撑条内圆与铁心柱纸板围屏外圆间隙不等, 无法对准,内绕组撑条通过导向纸板直接冲击铁心 柱时,发生“呯”的响声,使绑扎铁心柱围屏绝缘纸板 的高网络布带从铁心柱中间向上、下两端同时多股 崩断。 重新绑扎后,由于内绕组撑条与铁心柱绝缘 TRANSFORMER 第 47 卷 第 11 期 2010 年 11 月 Vol
6、.47 November No.11 2010 第 47 卷 纸板之间间隙轴向分布大小不均, 因此无法套入。 于是解开高网络布带,拆下绝缘纸板,把厚纸板换成 薄纸板,减厚不减层,使铁心柱纸板厚度减少到允许 值,如果再套不进去就把内绕组撑条沿圆周去掉一 层或两层(约等于或大于0.5mm1.5mm)。 当绕组套 入铁心柱2/3时, 绕组还不能靠自身重量全部套入 铁心柱,就用外力强迫压入,但减少的内绕组撑条及 铁心边柱绝缘纸板厚度将无法恢复。 (2)内绕组在套装过程中变形。 绕组压入铁心 柱过程中,绕组时常发出“嘎嘎”响声,因为铁心柱是 由铁心叠片、拉板、绝缘材料和紧固装置组成的,是 压缩量较小的钢
7、性物体。 而绕组是用铜线和绝缘材 料组成的螺旋状可压缩弹性物体,绕组绕制完成后, 经过单相绕组和三相绕组整体套装恒压、加热真空 干燥后,绕组撑条、撑条与垫块间、绕组间、绕组与垫 块间及垫块间形成相对稳定的初始位置。 绕组轴向 在受到外力压迫时,内绕组首先受力,内绕组受力时 发出的响声是绕组各零部件初始位置的位移相互摩 擦产生的。 由于绕组随铁心柱形状的改变而改变, 因此造成内绕组的轴向和辐向局部变形。 (3)绕组上端部高、低压侧局部变形。绝缘绕组、 上铁轭装配完毕,经过一定时效后,绕组轴向高度方 向出现高压侧“松”了(尺寸高了)、低压侧“紧”了(尺 寸短了)的现象,使铁心柱轴向弯曲并向低压侧倾
8、 斜。 (4)上铁轭整体向低压侧倾斜变形。 以三柱铁 心为例:两个边柱是整片,中柱是宽、窄片结构,铁 心叠积时两个边柱不翻片,中柱翻片。三柱宽度 一样,而且叠积时不翻片。 由于铁心叠片片型不同, 铁心叠积方法也不一样,而产生变形后的形态也不 一样。 如铁心两个边柱发生上铁轭向低压侧局部扭 曲的几率较多;另外,不但有铁轭两个边柱向低压侧 局部扭曲几率发生,还可能发生器身上铁轭整体向 低压侧倾斜。 (5)外绕组端部高、低压侧在器身吊运过程中遭 受冲击。 变压器制造过程中器身要经过多次吊运, 当吊车的上升力与器身重量产生的下垂力共同作用 时,绕组轴向变形瞬间消失;当器身放下时,吊车的 上升力和器身重
9、量下垂力同时消失,经一定时效后, 绕组轴向变形又恢复原状。 这种现象使绕组轴向上 端部共用层压木板下面的高、低压侧外绕组线饼和 绝缘材料(件),受到反复冲击而产生“锤击效应”。 冲击部位正好处于铁心上窗口及高、低压侧出口区 或出口近区。 2.3器身变形后果 (1)铁心边柱轴向弯曲变形,使内绕组在套装过 程中变形。 铁心柱轴向弯曲变形后,使铁心直径在高、低压 侧中心距离增大,变为椭圆形截面。铁心边柱绝缘是 用多层纸板按铁心柱轴向高度垂直布置的, 纸板不 会随铁心边柱轴向弯曲变形而变形。 在铁心边柱纸 板厚度和内绕组撑条厚度减少变薄后, 绕组靠外力 强迫压入时导致内绕组按照铁心边柱椭圆形变化。 在
10、这种条件下, 内绕组撑条与铁心边柱绝缘纸板围 屏是紧密接触的。由于铁心边柱向低压侧(铁心叠积 基准面)弯曲,使铁心边柱轴向高压侧中上部位纸板 与铁心边柱之间油间隙变小, 绝缘材料耐电强度降 低, 而铁心边柱低压侧轴向中上部位纸板内圆与铁 心边柱外圆之间距离增大, 这样就使得纸板内圆与 铁心边柱外圆之间距离局部接触紧密和局部或大部 悬空。 (2)内绕组在短路机械力作用下变形过程。 当绕组遭受外部短路时, 由于铁心边柱与绝缘 纸板围屏内圆存在着局部紧密或大部悬空状态,绕 组套装过程中减少铁心边柱绝缘纸板围屏和内绕组 撑条厚度后,使绝缘材料机械强度降低。再经变压器 油浸透后使绝缘材料整体变软, 因此
11、机械强度降得 更低。 纸板在受到内绕组辐向导线产生的向内圆周 压缩力时,接触紧密部位力的承受能力最大,悬空部 位力的承受能力最小。 在绕组辐向力和轴向力共同 作用下, 极有可能使内绕组撑条局部拉弯和撑条与 垫块之间脱离,撑条在拉弯变形运动中,垫块上下导 线绝缘会被产生的摩擦力损伤甚至露铜。 (3)铁心边柱轴向弯曲变形使绕组机械失稳。 铁心边柱弯曲变形后, 绕组上端部压板失去平 衡装配基准后也向低压侧倾斜, 由于绕组的磁场中 心存在偏差,就会导致绕组高、低压侧所受轴向力不 等,其力的合成结果将使高、低压绕组和高、低压两 侧之间磁场中心偏差增大。 当绕组承受短路机械力 时, 在辐向和轴向力作用下将
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