礦用隔爆型變壓器鐵軛固定方式優(yōu)化

(晉能控股裝備制造集團(tuán)大同機(jī)電裝備有限公司中央機(jī)廠，山西 大同 037000)

0 引言

礦用隔爆型干式變壓器是煤礦井下重要供電設(shè)備，變壓器通過(guò)變壓作用將高壓電變換為不同等級(jí)的供電電壓[ 1-4]，變壓器內(nèi)部鐵軛是變壓器重要結(jié)構(gòu)，鐵軛通過(guò)各種方式固定在變壓器防爆殼體上，為了提高變壓器供電安全以及供電穩(wěn)定性，鐵軛必須固定牢靠[ 5]，從而避免變壓器在運(yùn)輸、搬運(yùn)、安裝過(guò)程中受到外力沖擊作用導(dǎo)致鐵軛松動(dòng)、脫落現(xiàn)象；同時(shí)鐵軛安裝牢固后當(dāng)變壓器供電線路出現(xiàn)短路時(shí)能夠承受繞組產(chǎn)生的軸向力[ 6]；此外變壓器采取合理的鐵軛固定方式能夠大大降低變壓器空載損耗、空載電流，節(jié)省變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)空間，降低變壓器生產(chǎn)成本費(fèi)用，所以對(duì)變壓器鐵軛選擇合適的固定方式對(duì)煤礦供電安全、節(jié)能減排具有重要意義[ 7]；本文對(duì)變壓器傳統(tǒng)鐵軛固定方式主要存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并對(duì)原固定方式進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

1 變壓器鐵軛傳統(tǒng)固定方式優(yōu)缺點(diǎn)

傳統(tǒng)礦用變壓器鐵軛主要采用鐵芯沖孔固定方式，主要對(duì)變壓器鐵軛進(jìn)行沖孔，然后對(duì)孔內(nèi)安裝一根外層帶有絕緣管的螺桿，將槽鋼夾件或者別的夾件固定安裝在變壓器鐵軛上，如圖1所示。采用沖孔固定方式主要優(yōu)缺點(diǎn)如下：

(1)優(yōu)點(diǎn)：①采用沖孔固定方式變壓器在運(yùn)輸過(guò)程中鐵心硅鋼片不易脫落松動(dòng)，提高了槽鋼等夾件的穩(wěn)固性；②采用該固定方式時(shí)在疊裝過(guò)程中，可保證硅鋼片疊裝整齊，以及穿孔鋼性垂直度，提高疊加工藝系數(shù)[8]。

(2)缺點(diǎn)：采用沖孔固定方式在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下幾方面：①對(duì)變壓器硅鋼片進(jìn)行沖孔時(shí)，需專用的硅鋼片橫剪線設(shè)備進(jìn)行施工，沖孔設(shè)備成本高；②變壓器硅鋼片在沖孔過(guò)程中受沖擊應(yīng)力作用會(huì)導(dǎo)致沖孔后孔口出現(xiàn)毛刺或者沖孔偏差大，從而影響硅鋼片疊裝系數(shù)；③在沖孔過(guò)程中由于沖孔結(jié)構(gòu)使磁力線改變方向，使硅鋼片沖孔方向存在夾角，從而導(dǎo)致鐵芯局部損耗增加；④由于煤礦井下條件復(fù)雜，變壓器運(yùn)距長(zhǎng)、運(yùn)輸條件差，而且變壓器安裝地點(diǎn)存在坡度，導(dǎo)致變壓器穿芯螺桿與穿孔之間存在扭矩，導(dǎo)致空隙加大[9]，很容易造成螺桿外部絕緣桿損壞，容易導(dǎo)致鐵心多點(diǎn)接地[10]。

圖1 變壓器鐵軛鐵芯沖孔固定示意圖

2 變壓器鐵軛固定方式優(yōu)化

2.1 開(kāi)口槽鋼固定方式

2.1.1 開(kāi)口槽鋼固定原理

變壓器鐵軛開(kāi)口槽鋼固定方式主要利用無(wú)緯玻璃絲粘帶將槽鋼等夾件與鐵軛直接捆綁，然后對(duì)無(wú)緯玻璃絲粘帶進(jìn)行高溫烘烤，使其與夾件以及鐵軛固化收緊；采用此固定方式時(shí)，還需采用專用固定螺栓將夾件下翼與變壓器殼體角鋼固定座進(jìn)行固定連接；同時(shí)在夾件下翼安裝兩個(gè)限位塊，從而保證變壓器在安裝過(guò)程中避免變壓器與殼體摩擦造成無(wú)緯玻璃粘帶破損，為了提高夾件礦壓強(qiáng)度，在相鄰?qiáng)A件之間安裝若干組加強(qiáng)筋。

2.1.2 固定工序

(1)槽鋼長(zhǎng)度根據(jù)變壓器尺寸進(jìn)行確定，一般槽鋼長(zhǎng)度為3.2 m，寬度為0.14 m，厚度為8 mm，共計(jì)兩根槽鋼，在槽鋼上按三等分進(jìn)行切口，切口寬度為0.25 m，在槽鋼兩端各焊制一個(gè)直徑為22 mm固定螺栓孔，同時(shí)槽鋼腰部均勻布置三個(gè)直徑為25 mm加強(qiáng)筋連接孔。在槽鋼上分別安裝三個(gè)固定鐵心立柱夾板。

(2)在進(jìn)行鐵軛固定時(shí)，先將疊裝整齊的鐵軛放置在相鄰連根槽鋼之間，并將三根鐵心疊壓在鐵軛上，然后采用螺母將鐵心與兩側(cè)進(jìn)行固定，每根鐵心采用兩根長(zhǎng)度為120 mm的螺母固定。

(3)槽鋼與鐵心固定后為了防止在運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)槽鋼錯(cuò)位松動(dòng)，采用三根長(zhǎng)度為0.8 m、直徑為27 mm的圓鋼作為加強(qiáng)筋將相鄰兩根槽鋼穿拉并采用螺母進(jìn)行預(yù)緊。

(4)待開(kāi)口槽鋼固定后在槽鋼開(kāi)口處采用無(wú)緯玻璃絲粘帶對(duì)槽鋼與鐵軛進(jìn)行捆綁，捆綁時(shí)必須嚴(yán)實(shí)，捆綁后采用專用烤箱對(duì)玻璃絲帶進(jìn)行烘烤，確保玻璃絲帶烘烤融合凝固后成一個(gè)整體；為了提高鐵軛穩(wěn)固性，采用螺栓將槽鋼與變壓器外殼進(jìn)行固定連接。

圖2 變壓器鐵軛開(kāi)口槽鋼固定示意圖

2.2 開(kāi)口槽鋼固定方式主要優(yōu)點(diǎn)

(1)變壓器鐵軛采用開(kāi)口槽鋼固定時(shí)，無(wú)需對(duì)鐵芯進(jìn)行沖孔，從而避免了因磁力線分布不均勻以及鐵芯橫截面積減少導(dǎo)致鐵芯能耗增加現(xiàn)象，從而大大降低了空載電流和空載損耗；同時(shí)采用該固定方式，解決了傳統(tǒng)沖孔時(shí)硅鋼片橫剪線設(shè)備成本費(fèi)用高的技術(shù)難題；而且采用開(kāi)口槽鋼固定方式無(wú)需安裝穿芯螺桿，每臺(tái)變壓器可減少4～6根螺桿，從而降低了變壓器鐵芯多點(diǎn)接地的風(fēng)險(xiǎn)。

(2)采用開(kāi)口槽鋼固定方式時(shí)無(wú)需對(duì)變壓器殼體安裝鋼拉帶等附件，從簡(jiǎn)化了鐵軛安裝焊接工序，同時(shí)減少了殼體內(nèi)引線布設(shè)，縮小了裝配空間，在同等空間范圍內(nèi)，增加了電氣配件間距，降低了鐵芯整體高度，從而達(dá)到減少硅鋼片用量的目的。

(3)開(kāi)口槽鋼固定方式時(shí)槽鋼等夾件直接采用無(wú)緯玻璃絲粘帶捆綁在硅鋼片上，無(wú)需對(duì)拉緊附件預(yù)留裝配空間，從而節(jié)省了殼體內(nèi)部空間，減小了變壓器外形尺寸以及重量，降低了變壓器的制造成本，便于變壓器運(yùn)輸；同時(shí)采用此固定方式時(shí)，變壓器在運(yùn)輸安裝時(shí)避免了鐵芯晃動(dòng)現(xiàn)象。

3 實(shí)際應(yīng)用效果分析

3.1 實(shí)際應(yīng)用效果對(duì)比

晉能控股裝備制造集團(tuán)大同機(jī)電裝備有限公司中央機(jī)廠通過(guò)對(duì)兩臺(tái)型號(hào)為KBSG-T-500/10的礦用隔爆型干式變壓器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，兩臺(tái)變壓器的硅鋼片分別采用沖孔和開(kāi)口槽鋼兩種固定方式，對(duì)兩臺(tái)變壓器進(jìn)行供電并分別從損耗、噪聲和成本等方面對(duì)兩種鐵軛固定方式進(jìn)行分析對(duì)比，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取值對(duì)比，結(jié)果如表1所示。

表1 礦用隔爆型干式變壓器鐵軛不同固定

通過(guò)表1可得，同一型號(hào)的變壓器鐵軛采用開(kāi)口槽鋼固定后，相比傳統(tǒng)的沖孔固定方式，空載電流減少了0.52%，空載損耗減少了65 W，聲壓級(jí)降低了5 dB，鐵芯質(zhì)量減少了84 kg。由此可見(jiàn)采用開(kāi)口槽鋼固定方式后大大降低了變壓器能耗，減小了變壓空間。

3.2 存在不足

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，變壓器鐵軛采用開(kāi)口槽鋼固定時(shí)還存在一些不足，需進(jìn)一步完善，具體主要表現(xiàn)在以下幾方面：

(1)采用該方式進(jìn)行鐵軛固定適用于容量小于中小容量的隔爆型干式變壓器1250KVA，但是對(duì)于大容量變壓器鐵軛采用開(kāi)口槽鋼固定時(shí)，由于鐵芯重量增加需對(duì)鐵軛底部與殼體之間安裝支撐架，增加了設(shè)備成本費(fèi)用。

(2)采用開(kāi)口槽鋼對(duì)鐵軛進(jìn)行固定時(shí)，需對(duì)無(wú)緯玻璃粘帶進(jìn)行烘烤，烘烤要求較高，若烘烤不合格很容易導(dǎo)致槽鋼與鐵軛之間松動(dòng)，達(dá)不到固化收緊的作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)綜合分析，礦用隔爆型變壓器鐵軛采用開(kāi)口槽鋼進(jìn)行固定后，可大大降低變壓器安裝空間，縮小變壓器體積，從而降低變壓器生產(chǎn)成本費(fèi)用；同時(shí)采用該固定方式后可降低變壓器運(yùn)行過(guò)程中空載電流和空載損耗，解決了傳統(tǒng)沖孔固定鐵軛時(shí)因穿芯螺桿絕緣損壞導(dǎo)致出現(xiàn)鐵芯多點(diǎn)接地的技術(shù)難題，提高變壓器供電安全及供電穩(wěn)定性，具有顯著應(yīng)用成效。