配电用变压器和槽容器的制造方法
【专利摘要】本发明的配电用变压器具有：由卷线和铁心构成的变压器主体；容纳该变压器主体并填充绝缘材料的槽容器；该槽容器的上盖。槽容器和/或上盖由铁素体类不锈钢形成。
【专利说明】配电用变压器和槽容器
[0001]本申请是2005年12月21日提出的申请号为200510132326.0的同名专利申请的
分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及在室内和室外使用，配电用的油入变压器中槽的材质和制造方法。
【背景技术】
[0003]对于能够设置于室外的电线杆或室内的电气室等，嵌入到金属制的槽的油入变压器，其构造的概念图如图1所示。在槽I中，放入有由铁心4和线圈3构成的器身构造物，衬套6安装在槽上。槽内充满绝缘油5，槽上部被盖2密闭。槽I是通过熔接与钢板组合的构造，为防止绝缘油泄漏，接头的部分通过熔接连接。此外，为提高槽的防锈蚀性能、优化成品的外观，对槽整体涂覆耐气候性良好的涂料。
【发明内容】
[0004]在室外和室内使用的配电用的油入变压器的变压器槽中，对于使用普通钢钢板材料的变压器槽，难以赋与完全的防锈性能，时间长久则槽的各部分不可避免地发生锈蚀现象，如果锈蚀严重，则钢板上产生小孔，有发生其中的绝缘油泄漏的可能性。在室外的电线杆等上安装有变压器的情况下，下面多为民用地，在漏油的情况下有污染一般民有地的土壤的可能性。此外，在室内设置的变压器漏油的情况下，油从配水管等流出，有引起河流、海洋的水质污染的可能性。以上任何一个都是向大的社会问题演变的事件，变压器的所有者为避免这样的事件，必须通过定期地检查确认槽的损坏状况。
[0005]本发明的课题点为，鉴于现有技术的情况，在室内和室外使用的配电用的油入变压器中，提供一种油入变压器，其具有如下的变压器槽:可与使用通常的普通钢的钢板的变压器槽的情况同样地制造，到变压器的寿命程度具有防锈蚀性能等的耐气候性。
[0006]为解决上述课题点，本发明的配电用油入变压器的特征在于:通过在容纳变压器主体、填充绝缘材料的槽容器的材质使用铁素体类不锈钢、使不锈钢的原材料成分适当，从而获得具有耐气候性优良、加工性也优良的性能的槽容器。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1A是表示变压器槽的局部剖开主视示意图。
[0008]图1B是表示图1A的A-A向视图。
[0009]图1C是表示图1A所示的变压器槽的上盖的俯视图。
[0010]图1D是表示图1C所示的上盖的侧面图。
[0011]图2是表示变压器的构造的示意图。
[0012]图3A是表示安装有腐蚀诊断部件的变压器槽的示意图。
[0013]图3B表示图3A所示的变压器槽的底板。[0014]图4是表示变压器槽上安装的腐蚀诊断部件的侧面图，腐蚀诊断部件的一面被高耐腐蚀性材料覆盖。
[0015]图5是表示变压器槽上安装的腐蚀诊断部件的侧面图，腐蚀诊断部件的一面被高耐腐蚀性材料和有机材料覆盖。
[0016]图6A是表示变压器槽上安装的腐蚀诊断部件的侧面图，腐蚀诊断部件的一面被高耐腐蚀性材料覆盖，此外，电气绝缘覆盖层跨越腐蚀诊断部件的露出部与高耐腐蚀性材料层而被安装。
[0017]图6B是表示图6A的B-B向视图。
[0018]图7是表示变压器槽上安装的腐蚀诊断部件的侧面图，腐蚀诊断部件的一面被高耐腐蚀性材料覆盖，此外，安装有电气绝缘有机覆盖层。
【具体实施方式】
[0019]以下，说明本发明的配电用变压器和槽容器的实施例。图1是变压器槽的构造概念图，图2是变压器的构造概念图。
[0020](实施例一)
[0021]对于实施例一的配电用变压器的构造，以图1A?图1D和图2说明。容纳由线圈4和铁心3构成的(变压器的)器身构造物、填充绝缘油5的槽容器1，由将平板形成圆筒形的侧板11和圆盘状的底板12构成，根据式样或用途，在槽容器的外面、内面安装有各种座(13等)。由铁素体类不锈钢制作该侧板11和底板12。也可以由铁素体类不锈钢仅制作侧板11或底板12。也可以由铁素体类不锈钢仅制作侧板11或底板12的特定部位。
[0022]铁素体类不锈钢与以Fe-1SCr-SNi为代表的奥氏体类不锈钢不同，具有与普通钢钢板类似的拉伸、弯曲加工特性。因此，不大幅改变现有的制造设备，也不大幅改变槽容器的形状，就可以飞跃性地提高耐点蚀性。此外，铁素体类不锈钢由于为了在大气环境中使自身钝化而含有足够的Cr，所以当涂覆或镀敷等的表面处理层损耗时，这些欠缺部也具有高的耐点蚀(孔蚀)性。此外，这些表面处理层丧失防腐蚀功能，即使铁素体类不锈钢被腐蚀产生红锈，由于在锈蚀层之下容易地引起自身钝化，具有“虽然发生锈蚀，但是点蚀的侵蚀非常慢”的所谓特性。因此具有防止内容物的泄漏事件的优良特性。此外，铁素体类不锈钢由于不含大量的Ni，所以涂覆或镀敷处理的密接性优良。因此，与Ni含量多的奥氏体类不锈钢不同，易于同时使用涂覆或镀敷等的基于表面处理的防锈蚀处理。此外，奥氏体类不锈钢通过氯化物离子(Cl—)引起应力腐蚀裂纹，铁素体类不锈钢非常难以引起应力腐蚀裂纹。由于以上理由，作为在吹着海风、在带有海盐的海边室外环境中使用的槽容器，优选铁素体类不锈钢。
[0023]铁素体类不锈钢是含有11质量％以上的Cr的钢，在允许发生表面锈蚀的情况下或在表面实施涂覆进行一次防锈处理的情况下，此外在必须削减钢材成本的情况下，可以是含有7.0质量％以上的Cr、金属组织的60%以上由铁素体相构成的物质。
[0024](实施例二)
[0025]对于实施例二的配电用变压器的构造，以图1A?图1D和图2说明。变压器槽容器的上盖2是在盖21上安装有各种座(22等)的构造，该盖21由铁素体类不锈钢制作。也可以由铁素体类不锈钢仅制造盖21的特定部位。[0026](实施例三)
[0027]对于实施例三的配电用变压器的构造，以图1A?图1D和图2说明。在实施例一或实施例二记载的配电变压器中，安装在槽容器主体I上的金属件(13等)和安装在上盖2上的金属件(22等)的全部或者特定部件由铁素体类不锈钢制作。也可以由铁素体类不锈钢仅制作部件的特定部位。
[0028](实施例四)
[0029]对实施例四的配电用变压器进行说明。在实施例一?三的任一项记载的配电用变压器中，使用的铁素体类不锈钢是以单轴拉伸加工后的断裂延伸率在30%以上，兰克福德(Lankford:宽厚应变比)值(r值)在1.1以上的物质。如果断裂延伸率和r值小，则即使耐力或拉伸强度与普通钢相同，也难以实施成形加工。因此，在必须将制造成本抑制在低水平的情况下，在制造与普通钢制的现有品形状相同或复杂的形状的部件时，使用具有上述的范围的特性值的铁素体类不锈钢有效。
[0030](实施例五)
[0031]对实施例五的配电用变压器进行说明。在实施例一?四的任一项记载的配电用变压器中，使用维氏硬度(Hv)在175以下、屈服比(YR)在80%以下的铁素体类不锈钢。硬度和屈服比低则易于成形加工。此外，如果屈服比低，受到落向地面等的冲击时的耐破坏特性优良。因此，制造复杂形状的变压器容器时，在必须具有耐破坏特性的情况下，使维氏硬度在175以下、屈服比(YR)在80%以下有效。
[0032](实施例六)
[0033]对实施例六的配电用变压器进行说明。在实施例一?五的任一项记载的配电用变压器中，使用成分中Cr含有量为7.0?14.0质量％的铁素体类不锈钢制作。添加到铁素体类不锈钢的Cr，通过钢表面的空气氧化形成致密的钝化皮膜，对于点蚀有高的耐腐蚀性作用。但是，添加过量时，不仅提高制造成本，也降低钢的韧性。此外，由于对于涂膜等的表面处理的一次防锈处理来说降低其密接性，所以前期处理困难。这里，在韧性(特别是熔接部热影响部的低温韧性)要有保证，与表面处理层的密接性有要求的情况下，Cr合金量在
7.0?14.0质量％时有效。
[0034](实施例七)
[0035]对实施例七的配电用变压器进行说明。在实施例一?六的任一项记载的配电用变压器中，以质量％计，使用成分包含T1:0.08?2%、Nb:0.08?2%、A1:0.01?1%中的一种以上的铁素体类不锈钢。
[0036]这些T1、Nb、Al有提升铁素体类不锈钢的耐点蚀性的作用。特别是在熔接氧化铁皮生成的状态下，提升对氯化物离子(CD的耐腐蚀性和耐点蚀性。因此，在严重的腐蚀性环境中使用时，优选使用以质量％计包含T1:0.08?2%、Nb:0.08?2%、Al:0.01?1%中的一种以上的铁素体类不锈钢。含有量少则效果弱，过量添加则得不到与成本相应的性能。
[0037](实施例八)
[0038]对实施例八的配电用变压器进行说明。在实施例一?七的任一项记载的配电用变压器中，以质量％计，使用成分包含N1:0.08?2%、Cu:0.08?2%、Mo:0.08?2%、W:0.08?2%中的一种以上的铁素体类不锈钢来制作。
[0039]这些N1、Cu、Mo、W有显著提升铁素体类不锈钢的耐点蚀性的作用。其作用不仅降低点蚀的深度，也有降低发生量的效果。此外，不仅对海风或融雪盐等引起的氯化物离子(CD，而且对亚硫酸气体或亚硝酸气体等的酸性气体、酸性雨或酸性雾也有提高耐腐蚀性和点蚀性的效果。因此，在海岸地区、隧道内部等腐蚀特别严重的环境中，以质量％计，使用成分包含Ni:0.08~2%、Cu:0.08~2%、Mo:0.08~2%、W:0.08~2%中的一种以上的铁素体类不锈钢有效。含有量少则效果弱，过量添加则得不到与成本相应的性能。
[0040](实施例九)
[0041]对实施例九的配电用变压器进行说明。在实施例一~八的任一项记载的配电用变压器中，使熔接金属部的凝固组织中的铁素体相的量在10%以下而制作。如果熔接金属部的凝固组织中的铁素体相多，则韧性(特别是低温韧性)降低。因此，在谋求冲击特性优良的槽容器时，使用奥氏体系熔接金属棒，使熔接金属的凝固组织的铁素体相的量在10%以下有效。
[0042](实施例十)
[0043]对实施例十的配电用变压器进行说明。在实施例一~九的任一项记载的配电用变压器中，通过熔接使形成于槽容器外面的金属彼此之间的相向的间隙制作为闭塞构造。在槽外面通过熔接使槽安装座等的各种金属件类接合。此时，金属件与槽侧面通过角焊缝接合。但是，接触面的外周全部不熔接，如果残存未熔接部，则这里侵入水分或盐分，成为发生锈蚀或点蚀的起点。因此，在高腐蚀性环境中使用，或特别需要高耐久性时，通过熔接使形成于槽容器外面的金属之间的相向的间隙制作为闭塞构造是有效的。
[0044](实施例一)
[0045]对实施例^ 的配电用变压器进行说明。在实施例一~十的任一项记载的配电用变压器中，对槽容器外面实施涂覆制作。涂覆可以是全面的涂覆，也可以是局部的涂覆。通过对铁素体类不锈钢实施涂覆，能够显著提升耐腐蚀性和耐点蚀性。此外，能够通过涂覆制作具有美观和融和的色彩的槽容器。本申请的涂膜由于其自身不必有高防锈蚀能力，所以不限定膜厚。仅为确保色彩，数微米的厚度即可。此外，铁素体类不锈钢与涂覆的组合，由于与普通钢不同的铁素体类不锈钢的耐腐蚀性和涂膜密接性优良，所以能够不需要普通钢那样的止锈底层涂覆等的预备覆盖层，可直接在不锈钢母层上实施涂覆。
[0046](实施例十二)
[0047]对实施例十二的配电用变压器进行说明。在实施例一~十一的任一项记载的配电用变压器中，在涂覆前期处理时实施电沉积涂覆制作。电沉积涂覆部位是全面的、局部的均可。由于电沉积涂覆有抑制涂膜以下腐蚀的作用，作为对铁素体类不锈钢进行涂覆时的预备处理使用，所以能够发挥高耐腐蚀性性能。因此，在严重的腐蚀环境下必须有超长时间的耐久性时，优选在涂覆前期处理时实施电沉积涂覆。
[0048](实施例十三)
[0049]对实施例十三的配电用变压器进行说明。在实施例一~十二的任一项记载的配电用变压器中，在涂覆底层处理时镀Zn。镀敷部位可以是全面的，也可以是局部的。Zn镀敷层不仅对铁素体类不锈钢发挥牺牲防腐蚀作用，Zn的腐蚀生成物对不锈钢的锈蚀的发生或点蚀的成长也有抑制作用。因此，在严重的腐蚀环境下必须有超长时间的耐久性时，在涂覆底层处理时镀Zn有效。
[0050](实施例十四)[0051]对实施例十四的配电用变压器进行说明。在实施例一?十三的任一项记载的配电用变压器中，对于象盖2或底板12那样进行拉深的冲压加工的部件，考虑到铁素体类材料的各向异性，根据压延方向调整冲压之前的材料形状。与压延方向平行地弯曲的地方是相对于弯曲长度使原材料的尺寸缩短0.5?1%，与压延方向垂直地弯曲的地方是相对于弯曲长度使原材料的尺寸增长0.5?1%。
[0052](实施例十五)
[0053]下面说明发明方面15?21的限定理由。首先，进行腐蚀诊断的部件必须与构成作为对象的配电用变压器槽容器的金属材料组成相同。如果这些材料的组成不同则耐腐蚀性改变，不能从腐蚀诊断部件的侵蚀量恰当地评价装置或构造物的侵蚀量。但是，本发明所说的相同组成是指显示出同等的耐腐蚀性的金属组成，不意味在数值上是完全相同的分析值。作为目标，即使与JIS(日本工业标准)等规定的各种标准的材料的组成范围有差异，但是能够以相同的组成构成腐蚀诊断部件。如果是铬、差异在1%以内，作为相同组成处理。
[0054]进行腐蚀诊断的部件7，必须有与腐蚀原因物质直接接触的母材露出的部分71。这是为将材料和环境的反应场所(腐蚀部)限定在特定的部位。假设，在对配电用变压器槽容器实施涂覆或镀敷的情况下，由于必须评价这些覆盖层不可避免地存在的细微的欠缺部的耐腐蚀性，所以进行腐蚀诊断的部件必须有与腐蚀原因物质直接接触的母材露出的部份71。
[0055]此外，进行腐蚀诊断的部件有必要是通过高耐腐蚀材料覆盖的部分72和金属露出部分71作为表背面构成一对。这是因为，在高耐腐蚀材料侧的外表面上密接超声波板厚计的传感器部，通过测量金属露出部71与高耐腐蚀材料外表面的距离，测量金属露出面的侵蚀量。超声波板厚计的传感器部是，为确保测量精度，必须使传感器与测量对象密接。因此,必须在长时间内抑制金属露出部的背面的腐蚀。因此金属露出部的背面72必须被高耐腐蚀材料覆盖。
[0056]在环境的腐蚀性弱的情况中下，作为覆盖材料，低成本的有机覆盖层为好。当环境的腐蚀性强时，优选有机覆盖的厚度在20 μ m以上。此外，也能够用以锌或铝为主要成分的镀敷层代替有机覆盖层。这些镀敷金属由于在大气环境中具有优良的耐腐蚀性，所以适合于在室外使用的机器或建筑物等的侵蚀度监控仪。也能够用包含锌或铝的微粒子的有机覆盖代替镀敷层。为提高有机涂膜中分散的锌或铝的优良的耐腐蚀性，作为侵蚀度监控仪的未腐蚀面的处理是适当的。
[0057]此外在严重的腐蚀环境下或必须长期以高精度测量侵蚀量的情况下，优选不锈钢、镍基合金、纯钛、钛合金、铝、铝合金、铜、铜合金中的任意一种作为高耐腐蚀材料。这些金属材料在亚硫酸气体环境或带有海水飞沫的严峻海岸地区等的应用特别有效。此外，通过在这些以锌或铝为主要成分的镀敷层、不锈钢、镍基合金、纯钛、钛合金、铝、铝合金、铜、铜合金的表面添加有机覆盖层75，能够得到可信赖性非常高的腐蚀诊断部件。
[0058]此外，海盐浓度或亚硫酸气体等的浓度很高，在腐蚀诊断部件表面形成的水膜的电气传导度高的环境中使用时，优选高耐腐蚀材料的外表面和与腐蚀原因物质直接接触的母材露出的部分电绝缘。这是由于通过不同种金属接触腐蚀，不影响母材露出部的侵蚀速度。
[0059]以下，说明发明方面15?21对应的实施例。[0060](表1)
[0061]
【权利要求】
1.一种配电用变压器，其特征在于，具备: 由卷线和铁心构成的变压器主体； 容纳该变压器主体并填充绝缘材料的槽容器；和 该槽容器的上盖， 该槽容器由铁素体类不锈钢形成， 所述铁素体类不锈钢的维氏硬度在175以下，屈服比在80%以下， 所述铁素体类不锈钢在单轴拉伸加工时的断裂延伸率在30%以上，兰克福德值在1.1以上。
2.如权利要求1所述的配电用变压器，其特征在于: 该槽容器的上盖由铁素体类不锈钢形成。
3.根据权利要求1或2所述的配电用变压器，其特征在于: 安装在所述槽容器主体和上盖上的金属件的全部或一部分由铁素体类不锈钢形成。
4.根据权利要求1或2所述的配电用变压器，其特征在于: 作为铁素体类不锈钢的成分，Cr的含有量为7.0?14.0质量％。
5.根据权利要求1或2所述的配电用变压器，其特征在于: 作为铁素体类不锈钢的成分，以质量计，含有0.08?2%T1、0.08?2%Nb、0.01?1%A1中的一种以上。
6.根据权利要求1或2所述的配电用变压器，其特征在于: 作为铁素体类不锈钢的成分，以质量计，含有0.08?2%N1、0.08?2%Cu、0.08?2%Mo、0.08?2%W中的一种以上。
7.根据权利要求1或2所述的配电用变压器，其特征在于: 制造槽容器时的熔接金属部的凝固组织中的铁素体相的量在10%以下。
8.根据权利要求1或2所述的配电用变压器，其特征在于: 槽容器外面形成的金属彼此相对的间隙通过熔接闭塞。
9.根据权利要求1或2所述的配电用变压器，其特征在于: 在槽容器外面具有涂膜。
10.根据权利要求1或2所述的配电用变压器，其特征在于: 作为涂覆前处理实施电沉积涂覆。
11.根据权利要求1或2所述的配电用变压器，其特征在于: 作为涂覆底层处理实施镀锌。
12.根据权利要求1或2所述的配电用变压器，其特征在于: 与铁素体类不锈钢的材料特性匹配，改变冲压加工的加工前形状。
13.—种配电用变压器的槽容器，容纳由卷线和铁心构成的变压器主体，并填充绝缘材料，其特征在于: 由铁素体类不锈钢构成， 所述铁素体类不锈钢的维氏硬度在175以下，屈服比在80%以下， 所述铁素体类不锈钢在单轴拉伸加工时的断裂延伸率在30%以上，兰克福德值在1.1以上。
【文档编号】H01F1/10GK103474203SQ201310395118
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2005年12月21日 优先权日:2004年12月27日
【发明者】细川正雄, 河岛三晃, 福井和元, 山下晃司, 武藤泉, 石丸咏一朗, 井上裕滋 申请人:株式会社日立产机系统, 新日铁住金不锈钢株式会社