【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電變壓，具體為一種全密封配電變壓器油箱波翅對油位調節能力評價方法。
技術介紹
1、近年來，為避免配電變壓器油氧化、受潮等情況發生，如青海地區多采用全密封配電變壓器，全密封配電變壓器的油箱作為配電變壓器的關鍵組成部分之一，主要通過油箱波翅的“呼吸”作用，即波翅的彈性變化補償因溫度升降而引起變壓器油體積的變化，從而緩解變壓器內部壓力的上升。
2、但目前發現油箱波翅因溫度升高發生膨脹，但溫度降低后無法正常收縮的情況，長時間運行后導致變壓器油位降低，露出的導體對變壓器殼體放電，影響設備穩定運行。因此有必要對全密封變壓器波翅的“呼吸”情況開展疲勞壽命研究工作，分析油箱使用過程中溫度、變形、應力及油箱油位的關系，評價油箱在青海地區的適應能力，指導變壓器油箱產品結構設計和質量考核指標制定。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種全密封配電變壓器油箱波翅對油位調節能力評價方法，以解決上述
技術介紹
中提出的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、一種全密封配電變壓器油箱波翅對油位調節能力評價方法，包括：對配電變壓器油箱熱力耦合分析，獲得配電變壓器油箱及波翅疲勞裂紋與結構變形和溫度/應變/位移之間的關系，確定變壓器溫度/應變/位移關鍵特征點，分析評估油箱及波翅的疲勞壽命，調整配電變壓器油箱及波翅的結構參數，以滿足配電變壓器油箱油位位置。
4、進一步的，基于限元法對配電變壓器油箱及波翅熱力耦合分析；
5
6、配電變壓器油箱及波翅熱脹冷縮引起的疲勞行為作為油箱及波翅的疲勞壽命依據，該疲勞行為以油箱及波翅材料疲勞裂紋擴展速率表示：
7、
8、式中，f表示幾何修正因子，δp表示應力強度因子變，δpm表示應力強度因子變程最大值，n表示應力循環次數，t表示油箱及波翅材料的變形溫度，d表示油箱及波翅材料的裂紋長度。
9、進一步的，油箱及波翅材料作為受力作用的任意形狀變形體，在其微小體元dxdydz中，基于位移、應變、應力這三大類變量，建立平衡方程、幾何方程和彈性本構方程，使用有限元法將方程離散化后計算求解，得出單元內所有積分點的應力和應變。
10、進一步的，平衡方程如下：
11、
12、式中σxx，σyy，σzz分別表示微小體元垂直于x，y，z軸的平面上的正應力；
13、τxy，τyz，τzx分別表示微小體元垂直于x，y，z軸的平面上沿著y，z，x軸的切應力；
14、分別表示微小體元沿著x，y，z軸三個方向上的體力。
15、進一步的，幾何方程如下：
16、
17、式中εxx，εyy，εzz分別表示微小體元沿著x，y，z軸三個方向的正應變；
18、γxy，γyz，γzx分別表示微小體元垂直于x，y，z軸的平面向著y，z，x軸方向偏轉角度，稱為工程切應變。
19、進一步的，彈性本構方程如下：
20、
21、式中e，μ，g分別表示材料的彈性模量、泊松比和剪切模量。
22、進一步的，有限元法具體求解過程包括下列步驟：
23、結構離散：在進行有限元法數值計算時，第一個步驟將連續結構離散化成為有限個可以通過節點相互連接的單元，同時對每個節點和單元逐一編號，并賦予相應的單元類型、節點號、物理特性以及節點坐標值信息；
24、單元特性分析：將每個離散化后的單元看作單獨的研究對象，并對節點力和節點位移之間的關系進行研究，從而建立相關的方程式；
25、單元組集：根據整體結構上的力的平衡條件和各處的邊界條件重新將各單元集合起來，綜合形成整體的有限元方程
26、{f}＝[k]{η}
27、式中{f}—載荷陣列；[k]—整體剛度矩陣；{η}—整個物體的節點位移列陣；
28、計算未知節點上的位移：將邊界條件與整個方程組聯立，可以解出有限元方程的通解，從而推導出各個節點的位移；
29、計算單元內發生的應力與應變：根據求解出的節點結果數據，通過選定的插值函數，則可求出單元內所有積分點的應力和應變。
30、進一步的，基于限元法對配電變壓器油箱熱力耦合分析包括使用順序耦合法進行分析，分別進行傳熱過程和應力過程分析，先進行熱分析，再將熱分析得到的溫度場計算結果作為熱載荷施加到隨后的結構應力分析中去，最后根據結構應力分析得到熱力分析結果。
31、進一步的，獲取典型油箱及波翅材料焊接結構基本數據，基于有限元仿真分析結果和典型油箱及波翅材料焊接結構基本數據評估油箱及波翅疲勞壽命，從焊縫疲勞壽命角度評價指導油箱及波翅結構設計。
32、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
33、本專利技術，應用有限元方法進行油箱及波翅熱力耦合分析，基于有限元仿真分析結果和典型油箱及波翅材料焊接結構基本數據評估油箱疲勞壽命，從焊縫疲勞壽命角度評價指導油箱結構設計，避免變壓器油箱焊縫疲勞裂紋擴展進而開裂產生滲漏，此外由于變壓器油箱外殼和內部變壓器油熱脹冷縮共同作用易產生油位不夠從而引起閃絡，威脅供電安全的問題。
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1.一種全密封配電變壓器油箱波翅對油位調節能力評價方法，其特征在于，包括：對配電變壓器油箱熱力耦合分析，獲得配電變壓器油箱及波翅疲勞裂紋與結構變形和溫度/應變/位移之間的關系，確定變壓器溫度/應變/位移關鍵特征點，分析評估油箱及波翅的疲勞壽命，調整配電變壓器油箱及波翅的結構參數，以滿足配電變壓器油箱油位位置。
2.如權利要求1所述的一種全密封配電變壓器油箱波翅對油位調節能力評價方法，其特征在于，基于限元法對配電變壓器油箱及波翅熱力耦合分析；
3.如權利要求2所述的一種全密封配電變壓器油箱波翅對油位調節能力評價方法，其特征在于，油箱及波翅材料作為受力作用的任意形狀變形體，在其微小體元dxdydz中，基于位移、應變、應力這三大類變量，建立平衡方程、幾何方程和彈性本構方程，使用有限元法將方程離散化后計算求解，得出單元內所有積分點的應力和應變。
4.如權利要求3所述的一種全密封配電變壓器油箱波翅對油位調節能力評價方法，其特征在于，平衡方程如下：
5.如權利要求3所述的一種全密封配電變壓器油箱波翅對油位調節能力評價方法，其特征在于，幾何方程如
6.如權利要求3所述的一種全密封配電變壓器油箱波翅對油位調節能力評價方法，其特征在于，彈性本構方程如下：
7.如權利要求4至6任一項所述的一種全密封配電變壓器油箱波翅對油位調節能力評價方法，其特征在于，有限元法具體求解過程包括下列步驟：
8.如權利要求2所述的一種全密封配電變壓器油箱波翅對油位調節能力評價方法，其特征在于，基于限元法對配電變壓器油箱熱力耦合分析包括使用順序耦合法進行分析，分別進行傳熱過程和應力過程分析，先進行熱分析，再將熱分析得到的溫度場計算結果作為熱載荷施加到隨后的結構應力分析中去，最后根據結構應力分析得到熱力分析結果。
9.如權利要求8所述的一種全密封配電變壓器油箱波翅對油位調節能力評價方法，其特征在于，獲取典型油箱及波翅材料焊接結構基本數據，基于有限元仿真分析結果和典型油箱及波翅材料焊接結構基本數據評估油箱及波翅疲勞壽命，從焊縫疲勞壽命角度評價指導油箱及波翅結構設計。
...【技術特征摘要】
1.一種全密封配電變壓器油箱波翅對油位調節能力評價方法，其特征在于，包括：對配電變壓器油箱熱力耦合分析，獲得配電變壓器油箱及波翅疲勞裂紋與結構變形和溫度/應變/位移之間的關系，確定變壓器溫度/應變/位移關鍵特征點，分析評估油箱及波翅的疲勞壽命，調整配電變壓器油箱及波翅的結構參數，以滿足配電變壓器油箱油位位置。
2.如權利要求1所述的一種全密封配電變壓器油箱波翅對油位調節能力評價方法，其特征在于，基于限元法對配電變壓器油箱及波翅熱力耦合分析；
3.如權利要求2所述的一種全密封配電變壓器油箱波翅對油位調節能力評價方法，其特征在于，油箱及波翅材料作為受力作用的任意形狀變形體，在其微小體元dxdydz中，基于位移、應變、應力這三大類變量，建立平衡方程、幾何方程和彈性本構方程，使用有限元法將方程離散化后計算求解，得出單元內所有積分點的應力和應變。
4.如權利要求3所述的一種全密封配電變壓器油箱波翅對油位調節能力評價方法，其特征在于，平衡方程如下：
5.如權利要求3所述的一種...
【專利技術屬性】
技術研發人員：達洛，山瑞林，田超，宋承鵬，溫志恒，王生宏，李穎，魏祿賢，謝冰，曹云，晁曾寶，周華巍，張麗，
申請(專利權)人：國網青海省電力公司果洛供電公司，
類型：發明
國別省市：
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