[发明专利]一种大型变压器抗震加固和减振降噪设计方法

说明书

本发明涉及一种大型变压器抗震加固和减振降噪设计方法，包括以下步骤：根据未抗震加固的变压器箱体(1)的形状尺寸以及所想要的变压器振动和噪声的频率和幅值，设计作为变压器箱体(1)的受力骨架的空间框架(3)，然后将变压器箱体(1)固定在空间框架(3)上，再在变压器箱体(1)内部以及在空间框架(3)或变压器箱体(1)上安装变压器的其它部件，最后得到抗震加固和减振降噪的大型变压器。与现有技术相比，本发明能有效提高变压器抗震能力，结构简单、受力明确、能减轻变压器自身振动和降低变压器噪声等。

技术领域

本发明涉及一种大型变压器的加固改造设计方法，尤其是涉及一种大型变压器抗震加固和减振降噪设计方法。

背景技术

随着我国输变电工程向高压、超高压和特高压方向发展，交流变电站和直流换流站中装备了大量的关键变电设备——大型(即高压、超高压和特高压)电力变压器和换流变压器。这些大型变压器体积和质量大，造价高，而且变压器上安装了大量的套管。以往地震中，由于变压器箱体的动力放大作用，变压器套管出现了严重的损毁，致使变电站停运和电网大面积停电。此外，大型变压器在正常工作状态下，内部的铁心和线圈在高压电作用下产生磁滞伸缩和绕组间的电动力，致使变压器箱体存在50-1000Hz的振动和噪声。变压器的振动和噪声若处理不好，有可能产生环境污染，影响居民和工作人员的生产生活。

通常的大型变压器包括变压器箱体1，该变压器箱体1为由大件的壁板组成一个空心立方体箱体，散热器4，套管组件等安装在变压器箱体1上，套管组件由安装在变压器箱体1上的升高座5和安装在升高座5上的套管6组成，有些大型变压器的变压器箱体1的顶盖和侧壁上还设置了加劲肋2，如图1所示，用于加固变压器箱体1。箱体内部安放变压器铁芯和线圈，以及充满变压器箱体1内部的矿物油(变压器油)等。

因此，变压器箱体有两个主要作用：(1)变压器本体的受力骨架，支撑变压器箱体上的部件；(2)盛装箱体内部的矿物油。变压器箱体，尤其是大型变压器，是由钢板焊接而成的，往往刚度很小，在地震和变压器运输中，造成固定在箱体上的部件变形很大或动力放大过大而破坏，甚至箱体出现破裂而漏油。为了改善变压器抗震性能，现在常通过加大变压器箱体钢板厚度和设置大量加劲肋来加固变压器。这样的加固方式，不仅消耗了大量钢材、而且增大了变压器质量，这对变压器的运输和抗震也是不利的。此外，现有的变压器的变压器箱体通常都是由六块大的壁板密封连接而成的立方体箱体，这样在变压器内部磁滞伸缩和绕组间的电动力作用下，振幅比较大，容易产生较大的噪音。

针对变压器在地震中抗震能力不足的问题，一些研究者对大型变压器提出了抗震加固和基础隔震措施。曹枚根等(大型电力变压器及套管隔震体系的设计与应用，电网技术，第35卷第12期)通过组合橡胶隔震支座对变压器进行了基础隔震。中国专利ZL201020632046.2提出在变压器本体底部设置隔震元件和消能元件对变压器实施抗震保护。中国专利ZL201220558229.3通过L型固定板将底部带小车结构的变压器固定在基础及轨道上，防止小车在地震中滑动，从而提高变压器的抗震能力。美国Koliou和Filiatrault等(Seismic Response of High-Voltage Transformer-Bushing Systems IncorporatingFlexural Stiffeners I:Numerical Study，Earthquake Spectra,Volume 29,No.4,2013,Pages 1335-1352)通过L型钢或钢条对变压器箱体顶盖进行了抗震加固和在变压器箱体与套管升高座之间设置斜撑抗震加固。上述抗震改造和基础隔震中，橡胶隔震支座会改变变压器正常工作的基本动力特性，放大了变压器自身振动和结构噪声，进而影响变压器正常工作性能，而且在地震中变压器有可能出现很大的位移，造成设备耦连牵扯破坏。型钢和钢板加固变压器箱体，增加变压器箱体的刚度有限，而且变压器箱体与加固件加劲肋间焊接连接部位容易成为箱体抗震的薄弱部位。