【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电变压，具体为一种全密封配电变压器油箱波翅对油位调节能力评价方法。
技术介绍
1、近年来，为避免配电变压器油氧化、受潮等情况发生，如青海地区多采用全密封配电变压器，全密封配电变压器的油箱作为配电变压器的关键组成部分之一，主要通过油箱波翅的“呼吸”作用，即波翅的弹性变化补偿因温度升降而引起变压器油体积的变化，从而缓解变压器内部压力的上升。
2、但目前发现油箱波翅因温度升高发生膨胀，但温度降低后无法正常收缩的情况，长时间运行后导致变压器油位降低，露出的导体对变压器壳体放电，影响设备稳定运行。因此有必要对全密封变压器波翅的“呼吸”情况开展疲劳寿命研究工作，分析油箱使用过程中温度、变形、应力及油箱油位的关系，评价油箱在青海地区的适应能力，指导变压器油箱产品结构设计和质量考核指标制定。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种全密封配电变压器油箱波翅对油位调节能力评价方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种全密封配电变压器油箱波翅对油位调节能力评价方法，包括：对配电变压器油箱热力耦合分析，获得配电变压器油箱及波翅疲劳裂纹与结构变形和温度/应变/位移之间的关系，确定变压器温度/应变/位移关键特征点，分析评估油箱及波翅的疲劳寿命，调整配电变压器油箱及波翅的结构参数，以满足配电变压器油箱油位位置。
4、进一步的，基于限元法对配电变压器油箱及波翅热力耦合分析；
5
6、配电变压器油箱及波翅热胀冷缩引起的疲劳行为作为油箱及波翅的疲劳寿命依据，该疲劳行为以油箱及波翅材料疲劳裂纹扩展速率表示：
7、
8、式中，f表示几何修正因子，δp表示应力强度因子变，δpm表示应力强度因子变程最大值，n表示应力循环次数，t表示油箱及波翅材料的变形温度，d表示油箱及波翅材料的裂纹长度。
9、进一步的，油箱及波翅材料作为受力作用的任意形状变形体，在其微小体元dxdydz中，基于位移、应变、应力这三大类变量，建立平衡方程、几何方程和弹性本构方程，使用有限元法将方程离散化后计算求解，得出单元内所有积分点的应力和应变。
10、进一步的，平衡方程如下：
11、
12、式中σxx，σyy，σzz分别表示微小体元垂直于x，y，z轴的平面上的正应力；
13、τxy，τyz，τzx分别表示微小体元垂直于x，y，z轴的平面上沿着y，z，x轴的切应力；
14、分别表示微小体元沿着x，y，z轴三个方向上的体力。
15、进一步的，几何方程如下：
16、
17、式中εxx，εyy，εzz分别表示微小体元沿着x，y，z轴三个方向的正应变；
18、γxy，γyz，γzx分别表示微小体元垂直于x，y，z轴的平面向着y，z，x轴方向偏转角度，称为工程切应变。
19、进一步的，弹性本构方程如下：
20、
21、式中e，μ，g分别表示材料的弹性模量、泊松比和剪切模量。
22、进一步的，有限元法具体求解过程包括下列步骤：
23、结构离散：在进行有限元法数值计算时，第一个步骤将连续结构离散化成为有限个可以通过节点相互连接的单元，同时对每个节点和单元逐一编号，并赋予相应的单元类型、节点号、物理特性以及节点坐标值信息；
24、单元特性分析：将每个离散化后的单元看作单独的研究对象，并对节点力和节点位移之间的关系进行研究，从而建立相关的方程式；
25、单元组集：根据整体结构上的力的平衡条件和各处的边界条件重新将各单元集合起来，综合形成整体的有限元方程
26、{f}＝[k]{η}
27、式中{f}—载荷阵列；[k]—整体刚度矩阵；{η}—整个物体的节点位移列阵；
28、计算未知节点上的位移：将边界条件与整个方程组联立，可以解出有限元方程的通解，从而推导出各个节点的位移；
29、计算单元内发生的应力与应变：根据求解出的节点结果数据，通过选定的插值函数，则可求出单元内所有积分点的应力和应变。
30、进一步的，基于限元法对配电变压器油箱热力耦合分析包括使用顺序耦合法进行分析，分别进行传热过程和应力过程分析，先进行热分析，再将热分析得到的温度场计算结果作为热载荷施加到随后的结构应力分析中去，最后根据结构应力分析得到热力分析结果。
31、进一步的，获取典型油箱及波翅材料焊接结构基本数据，基于有限元仿真分析结果和典型油箱及波翅材料焊接结构基本数据评估油箱及波翅疲劳寿命，从焊缝疲劳寿命角度评价指导油箱及波翅结构设计。
32、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
33、本专利技术，应用有限元方法进行油箱及波翅热力耦合分析，基于有限元仿真分析结果和典型油箱及波翅材料焊接结构基本数据评估油箱疲劳寿命，从焊缝疲劳寿命角度评价指导油箱结构设计，避免变压器油箱焊缝疲劳裂纹扩展进而开裂产生渗漏，此外由于变压器油箱外壳和内部变压器油热胀冷缩共同作用易产生油位不够从而引起闪络，威胁供电安全的问题。
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1.一种全密封配电变压器油箱波翅对油位调节能力评价方法，其特征在于，包括：对配电变压器油箱热力耦合分析，获得配电变压器油箱及波翅疲劳裂纹与结构变形和温度/应变/位移之间的关系，确定变压器温度/应变/位移关键特征点，分析评估油箱及波翅的疲劳寿命，调整配电变压器油箱及波翅的结构参数，以满足配电变压器油箱油位位置。
2.如权利要求1所述的一种全密封配电变压器油箱波翅对油位调节能力评价方法，其特征在于，基于限元法对配电变压器油箱及波翅热力耦合分析；
3.如权利要求2所述的一种全密封配电变压器油箱波翅对油位调节能力评价方法，其特征在于，油箱及波翅材料作为受力作用的任意形状变形体，在其微小体元dxdydz中，基于位移、应变、应力这三大类变量，建立平衡方程、几何方程和弹性本构方程，使用有限元法将方程离散化后计算求解，得出单元内所有积分点的应力和应变。
4.如权利要求3所述的一种全密封配电变压器油箱波翅对油位调节能力评价方法，其特征在于，平衡方程如下：
5.如权利要求3所述的一种全密封配电变压器油箱波翅对油位调节能力评价方法，其特征在于，几何方程如
6.如权利要求3所述的一种全密封配电变压器油箱波翅对油位调节能力评价方法，其特征在于，弹性本构方程如下：
7.如权利要求4至6任一项所述的一种全密封配电变压器油箱波翅对油位调节能力评价方法，其特征在于，有限元法具体求解过程包括下列步骤：
8.如权利要求2所述的一种全密封配电变压器油箱波翅对油位调节能力评价方法，其特征在于，基于限元法对配电变压器油箱热力耦合分析包括使用顺序耦合法进行分析，分别进行传热过程和应力过程分析，先进行热分析，再将热分析得到的温度场计算结果作为热载荷施加到随后的结构应力分析中去，最后根据结构应力分析得到热力分析结果。
9.如权利要求8所述的一种全密封配电变压器油箱波翅对油位调节能力评价方法，其特征在于，获取典型油箱及波翅材料焊接结构基本数据，基于有限元仿真分析结果和典型油箱及波翅材料焊接结构基本数据评估油箱及波翅疲劳寿命，从焊缝疲劳寿命角度评价指导油箱及波翅结构设计。
...【技术特征摘要】
1.一种全密封配电变压器油箱波翅对油位调节能力评价方法，其特征在于，包括：对配电变压器油箱热力耦合分析，获得配电变压器油箱及波翅疲劳裂纹与结构变形和温度/应变/位移之间的关系，确定变压器温度/应变/位移关键特征点，分析评估油箱及波翅的疲劳寿命，调整配电变压器油箱及波翅的结构参数，以满足配电变压器油箱油位位置。
2.如权利要求1所述的一种全密封配电变压器油箱波翅对油位调节能力评价方法，其特征在于，基于限元法对配电变压器油箱及波翅热力耦合分析；
3.如权利要求2所述的一种全密封配电变压器油箱波翅对油位调节能力评价方法，其特征在于，油箱及波翅材料作为受力作用的任意形状变形体，在其微小体元dxdydz中，基于位移、应变、应力这三大类变量，建立平衡方程、几何方程和弹性本构方程，使用有限元法将方程离散化后计算求解，得出单元内所有积分点的应力和应变。
4.如权利要求3所述的一种全密封配电变压器油箱波翅对油位调节能力评价方法，其特征在于，平衡方程如下：
5.如权利要求3所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：达洛，山瑞林，田超，宋承鹏，温志恒，王生宏，李颖，魏禄贤，谢冰，曹云，晁曾宝，周华巍，张丽，
申请(专利权)人：国网青海省电力公司果洛供电公司，
类型：发明
国别省市：
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