关于全密封波纹油箱压力计算问题

关于全密封波纹油箱压力计算问题
傅华强2009.11 目前全密封波纹油箱压力计算有两种方法，一是购买了沈变所从欧洲引进的变压器技术中的压力计算方法；一种是波纹片膨胀量计算方法。

这两种计算方法都有厂家在应用。

它们各有什么特点和应用范围，下面进行对比分析。

一）从欧洲引进的压力计算公式
压力= 膨胀油体积×KK/（波纹片数×（片高/100 - 片深/100）×（片深/100）5）（kg/cm2)
式中：KK = 88.9 ×（片厚/1.25）3
压力（kp) = 98.04 ×压力（kg/cm2)
要求：计算压力< 20 （kg/cm2)
主要是从变压器长期运行油箱不渗漏油考虑。

资料来源见附件：波纹油箱压力计算与散热系数V30.xls 该公式作为工程计算用的优点是可计算不同厚度的波纹片（如：1.0，1.2，1.25，1.5等）。

该公式考虑到了波纹片焊接部位的膨胀量很小，应扣除。

为了方便计算，公式引用了（片高- 片深），在片高与片深差别较大时公式是准确的。

但在小容量变压器，片高很小，如400以下，片深的影响使计算结果误差很大。

如10KV A: 片高300, 片深200,按此公式计算
的压力达38 kp，如果片深299 计算的压力达442 kp，显然不合理。

所以在计算小容量变压器时，要小心！
二）波纹片膨胀量计算方法
福州变压器厂是1980年代我国第一批引进西德乔格公司波纹油箱生产线的厂家，他们对波纹油箱做了较深入的研究和试验，当时在《变压器》上有影响的文章。

如：在《变压器》1988.9期的《全密封变压器波纹油箱的计算》。

文章介绍了他们对315KV A的油箱，取片深80，120，160，200，240，280，320七台波纹油箱，进行了机械强度试验，得出图1，图2曲线。

这两条曲线是互相对应的，即图2片深的膨胀量对应于与图1的压力。

波纹油箱承受的工作压力受制造工艺和使用寿命的制约一般取小于20 kp，从图1可看出片深应大于170mm。

因而片深小于170mm 的不适于使用于全密封变压器的波纹油箱。

三）讨论
1. 全密封变压器波纹油箱的工作压力有两个概念：一是在最大压力
下波纹片的膨胀不会超出弹性变形；二是在长期交变压力下油箱的焊缝不致产生渗漏油。

《变压器》1988.9期的《全密封变压器波纹油箱的计算》一文提供的两条曲线给出了弹性变形的范围。

沈变所从欧洲引进的《压力计算公式》中明确了计算出的最大压力下不能超出20kg/cm2，绕度最大值不能超出5mm。

从佛山变压器厂所做的全密封波纹油箱寿命试验结果表明，渗漏点首先发生在油箱长边中下部的波纹片与箱体的焊缝处，这里是油箱变形最大的部位。

得出的结论是油箱长边波纹片的下部必须加焊一条加强筋。

2. 前些年沈变所组织设计的S11-M-系列全密封变压器，采用了波纹片膨胀量计算方法。

其波纹油箱的散热系数是引用了《变压器》1989.3期的《波纹油箱的热计算》中计算公式。

波纹油箱的压力计算引用了《变压器》1988.9期的《全密封变压器波纹油箱的计算》的计算方法和膨胀系数。

同时片深都不小于190mm，后者应该是从使用寿命考虑，以保证波纹油箱的压力不大于20 kp。

3. 该系列对于小容量的变压器，为了保证片深，减少了片数，但片距仍然取45mm，使两侧的尺寸过大，削弱了油箱强度。

如：S-M-10 油箱长570，波纹片9片，波片距45，每侧尺寸为95mm。

如果使波片距改为60mm, 每侧尺寸为45mm。

油箱强度就好多了。

3. 在西德提供的全密封变压器波纹油箱的计算程序中，波纹片深的最小值取170mm，这也是从保证油箱的压力不大于20 kp考虑的。

4. 波纹片膨胀量计算方法：应用的资料是膨胀系数以波纹片厚1.2mm的试验数据，如果片厚为其它厚度，膨胀系数就不可用了，这
是它的局限性。

5. 压力计算方法：其公式中含有“片高-片深”，使用也有局限性，当片深与片高差别小时，计算的压力很大，当片深大于片高时计算结果成负值了。

也不合理。

每一个工程简化计算公式都有使用范围，超出了就不可用。

6. 为此建议当波纹片的厚度不是1.2mm时不能用波纹片膨胀量计算方法。

在小容量时不适合用压力计算方法，可选择波纹片膨胀量计算公式进行计算。