[发明专利]一种提升大型变压器抗震性能的加固方法及大型变压器

说明书

技术领域

本发明涉及变压器抗震加固技术领域，具体涉及一种提升大型变压器抗震性能的加固方法及大型变压器。

背景技术

大型变压器是输变电工程中的关键变电站设备，起着在发电站端升高变压，在用户端降低电压，从而降低电能在输电环节的损耗，因此在输变电工程中发挥着重要作用。大型变压器通常由铁芯和线圈、装满矿物油的油箱和油枕、升高座、散热器、不同电压等级的套管等部件组成。其中小型变压器容量为500kVA及以下；中型变压器，容量范围为630-6300kVA；大型变压器，容量范围为8000-63000kVA；特大型变压器，容量范围为90000kVA以上，因此所述大型变压器为公知常识。大型变压器的套管通常由环形陶瓷绝缘包裹中心的导电杆组成，起着通过变压器箱体连接变压器箱体内部的线圈与外部变电站设备电流，同时保持中心导电杆与变压器箱体和地面间的绝缘作用。

然而，在过去和近期的国内外地震中，变压器遭受了多种类型的破坏，直接导致输变电工程停运、电网瘫痪，造成了不可估量的损失。变压器的破坏的主要类型之一是陶瓷套管破坏：大型变压器的基本振动模态为套管和升高座一体绕升高座根部法兰摇摆振动，基本频率在1-10Hz范围内，当其频率常与地震加速度卓越频率重合，变压器套管发生类共振破坏，并拉扯与之耦联的设备，造成邻近设备受损。变压器陶瓷套管的主要破坏形式有：陶瓷套管整体破碎、法兰断裂，陶瓷套管错位、橡胶垫圈挤出、漏油、陶瓷套管根部陶瓷局部压碎，地震中套管顶部位移过大致使其顶部的母线绷紧，套管被母线拉断破坏等。所以，利用变压器箱体表面的加强筋和加劲板，在不对油箱和升高座造成结构破坏的情况下，对现有抗震性能不足的大型变压器，安装支撑约束升高座顶部位移，设置法兰板控制升高座的面外扭转，从而减小套管的地震响应。

为提升变压器在地震中的抗震性能，已有研究者提出了一些抗震加固措施和隔震措施。中国专利CN202205540U提出了在变压器本体和底架之间设置缓冲和一定厚度的额软质橡胶垫。中国专利CN20276110U提出通过两根斜支梁连接变压器底垫脚支架，形成近似三角形支撑结构对变压器内部结构进行加固。在在中国专利CN10588815A通过设计受力骨架的空间框架改变变压器箱体的振动边界条件和振动频率。但上述的加固改造未对地震中变压器最薄弱环节升高座和套管进行加固，难以对变压器最大位移进行限制，由于最大位移往往发生在套管顶端，上述改造不能从根本上解决变压器在地震中由于位移量过大而造成套管断裂或拉扯耦联设备的问题。

发明内容

本发明的第一目的为提供一种提升大型变压器抗震性能的加固方法，采用简单的支撑结构对变压器进行加固，限制套管顶部位移，减小与邻近设备的耦联作用，降低设备在地震中受损风险。

本发明的第二目的是提供一种大型变压器，以限制大型变压器套管和升高座的摆动效应，减少套管的动力响应，防止套管因根部应力过大而发生破坏。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种提升大型变压器抗震性能的加固方法，所述的大型变压器包括变压器箱体、变压器套管和升高座，所述的升高座固定在变压器箱体的顶部和侧面，在变压器箱体的顶部和侧面分别设有多个平行均匀排列的加劲板和加强筋，所述的变压器套管与升高座固定连接，具体步骤如下：

步骤1.根据大型变压器的升高座的形状尺寸以及加劲板或加强筋的数量和位置，选取抱箍和支撑条的结构尺寸和安装位置；

步骤2.将抱箍套设并固定在所述的升高座上，通过支撑条连接抱箍和加劲板或加强筋，支撑条与抱箍配合实现对升高座的位移限制，提高升高座的刚度。

作为上述方案的改进，所述的步骤1中，抱箍的内径与升高座的外径匹配；所述的步骤2中，抱箍套设在升高座的上端，距离升高座顶部为升高座高度的1/5。

作为上述方案的改进，所述的步骤2中支撑条与加劲板或加强筋的连接方式，通过在加劲板或加强筋上安装连接板，所述的支撑条的两端分别与连接板、抱箍铰接。

作为上述方案的改进，所述的连接板在加劲板或加强筋的安装位置，通过建立抗震加固后大型变压器有限元模型进行有限元分析，选取常规的地震波作为输入，采用时程分析法，计算出变压器升高座套管顶部位移。按照加强筋和加劲板离升高座的距离由近及远一一选取作为支撑条一端的固定连接位置，分别进行计算，最终选定在相同地震波输入下使顶部位移最小的加强筋和加劲板作为支撑条一端的固定连接位置。