一种干式变压器铝合金夹件的制作方法

本发明涉及一种干式变压器铝合金夹件，具体是一种重量不大于3吨、且户内使用的f级绝缘式干式变压器铝合金夹件。

背景技术

近几年来，由于国家对环境污染治理越来越严，钢结构夹件表面喷漆处理对环境造成污染，有资质的外协厂家选择较少。由于铝合金表面有一层氧化膜保护铝合金表面。用铝合金夹件代替钢结构夹件，不用再喷漆处理，减少了对大气环境污染。同时，变压器铝合金夹件还有以下优点：

一)铝合金导热性能好，有利于变压器铁心散热。

二)铝合金没有磁性，有利于变压器铁心降低空载损耗。

三)铝合金在-196℃低温状态下，不会发生脆性变化，仍有韧性，所以铝合金在低温环境下使用有一定优势。

四)铝合金回收性能好，有利于废物利用、资源节约。

在使用铝合金夹件时，也存在以下问题：

1)性价比问题：由于铝合金槽铝重量单价是槽钢的4～5倍，成本较高。铝合金的抗拉强度比q235低，所以，铝合金夹件既要满足强度要求，又要控制成本，有一个合适的性价比，便于推广使用。

2)焊接部位强度降低问题：铝合金夹件焊接部位强度下降较多，约为母材强度的60％。所以需要尽量减少焊接结构的使用，以提高铝合金夹件的强度。

3)铝合金线胀系数比较高。在温度升高和降低的热应力作用下，容易使变压器的夹紧力降低。

4)铝合金夹件使用温度不能高，超过200℃后，铝合金会出现软化。

5)铝电极电位很负，与异种金属接触时，容易作为阳极产生严重的电偶腐蚀。因此，需采取措施，防止和降低双金属腐蚀的危害。

所以，铝合金夹件代替钢结构夹件，需要解决以上技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、性能优异、使用方便、制造成本低、易生产、易实现、使用寿命长且安全可靠的干式变压器铝合金夹件结构，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种干式变压器铝合金夹件，包括上夹件和下夹件，其特征在于：上夹件和下夹件分别由6061-t6铝合金材料制成、且变压器总重量不大于3吨，使用时的最高温度不超过155℃，上夹件和下夹件表面通过阳极氧化处理，其阳极氧化膜厚度为8-10μm；其中，6061-t6铝合金以质量份数计，由以下化学成分构成：0.4-0.8的si、0.7的fe、0.15-0.4的cu、0.15的mu、0.8-1.2的mg、0.04-0.35的cr、0.25的zn、0.15的ti、余量的al。

所述上夹件的截面呈槽型、且其槽位的内外侧转角处均为圆弧过度，槽位的内外侧壁均为平面设置；所述的上夹件上还分体设置有吊环和支撑角钢。

所述上夹件对应吊环设置有第一平垫圈和螺母；所述的吊环通过第一平垫圈和螺母的配合分体设置在上夹件上。

所述上夹件对应支撑角钢设置有螺栓、第二平垫圈和螺母；所述的支撑角钢通过螺栓、第二平垫圈和螺母的配合分体设置在上夹件上。

所述上夹件与支撑角钢之间还设置有弹性垫圈，上夹件与支撑角钢之间通过弹性垫圈弹性连接。

所述上夹件与吊环、支撑角钢、第一平垫圈、螺母、螺栓、第二平垫圈、螺母安装接触的表面还通过镀锌或镀锌镍防腐处理，其镀层厚度8-12μm。

所述下夹件的截面呈槽型，、且其槽位的内外侧转角处均为圆弧过度，槽位的内外侧壁均为平面设置；所述的下夹件上还分体设置有垫块小槽钢。

所述下夹件对应垫块小槽钢设置有定位钉和定位销；所述的垫块小槽钢通过定位钉和定位销分体设置在下夹件上。

所述下夹件与垫块小槽钢、定位钉和定位销安装接触的表面还通过镀锌或镀锌镍防腐处理，其镀层厚度8-12μm。

本发明通过上述结构的改良，采用6061-t6铝合金制作重量不大于3吨、且户内使用的干式变压器铝合金夹件，以替代现在通常使用的钢结构夹件，其中6061-t6铝合金表面阳极氧化处理，阳极氧化膜厚度为8-10μm，阳极氧化膜作为防护层，能够大大提高上夹件和下夹件表面的耐蚀性能，延长使用寿命；同时利用有限元建模计算上夹件和下夹件强度，对上夹件和下夹件干式变压器的起吊、吊运、运输和翻转工况进行计算，优化上夹件和下夹件的截面形状，达到降低上夹件和下夹件的成本；由于铝合金夹件焊接部位强度下降较多，约为母材强度的60％，因此通过减少上夹件和下夹件焊接的使用，从而提高上夹件和下夹件的强度；而且在铁心夹紧、线圈压紧、钢结构螺栓连接部位增加弹性垫圈，以补偿热胀冷缩造成的夹紧力降低现象，在其他与铝合金夹件接触的钢结构件和钢紧固件表面采用镀锌或镀锌镍防腐处理，镀层厚度8-12μm，可大幅降低对铝合金的双金属接触腐蚀程度。

综合而言，其具有结构简单合理、性能优异、使用方便、制造成本低、易生产、易实现、使用寿命长且安全可靠等特点，实用性强。

附图说明

图1为本发明第一实施例的上夹件正面结构示意图。

图2为本发明第一实施例的下夹件正面结构示意图。

图3为图1中沿a-a线剖开结构示意图。

图4为图1中沿b-b线剖开结构示意图。

图5为本发明第一实施例的下夹件侧面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参见图1-图5，本干式变压器铝合金夹件，包括上夹件1和下夹件1’，上夹件1和下夹件1’分别由6061-t6铝合金材料制成、且变压器总重量不大于3吨，使用时的最高温度不超过155℃，上夹件1和下夹件1’表面通过阳极氧化处理，其阳极氧化膜厚度为8-10μm，阳极氧化膜作为防护层，能够大大提高铝合金夹件表面的耐蚀性能，延长使用寿命。

6061-t6铝合金以质量份数计，由以下化学成分构成：0.4-0.8的si、0.7的fe、0.15-0.4的cu、0.15的mu、0.8-1.2的mg、0.04-0.35的cr、0.25的zn、0.15的ti、余量的al。

6061-t6铝合金的机械性能如下：抗拉强度不小于260mpa、屈服强度不小于240mpa、断后伸长率不小于10％。

进一步地讲，上夹件1的截面呈槽型、且其槽位的内外侧转角处均为圆弧过度，槽位的内外侧壁均为平面设置；所述的上夹件1上还分体设置有吊环2和支撑角钢3。

进一步地讲，上夹件1对应吊环2设置有第一平垫圈4和螺母5；所述的吊环2通过第一平垫圈4和螺母5的配合分体设置在上夹件1上。

进一步地讲，上夹件1对应支撑角钢3设置有螺栓6、第二平垫圈7和螺母9；所述的支撑角钢3通过螺栓6、第二平垫圈7和螺母9的配合分体设置在上夹件1上。

铝合金的线胀系数比较高，在温度升高和降低的热应力作用下，容易使变压器的夹紧力降低。为了解决该问题，在铁心夹紧、线圈压紧、钢结构螺栓连接部位增加弹性垫圈8，以补偿热胀冷缩造成的夹紧力降低问题。

具体地讲，上夹件1与支撑角钢3之间还设置有弹性垫圈8，上夹件1与支撑角钢3之间通过弹性垫圈8弹性连接。

进一步地讲，下夹件1’的截面呈槽型，、且其槽位的内外侧转角处均为圆弧过度，槽位的内外侧壁均为平面设置；所述的下夹件1’上还分体设置有垫块小槽钢2’。

进一步地讲，下夹件1’对应垫块小槽钢2’设置有定位钉3’和定位销4’；所述的垫块小槽钢2’通过定位钉3’和定位销4’分体设置在下夹件1’上。

将吊环2和支撑角钢3由现有技术的焊接连接改为螺纹连接，同时将垫块小槽钢2’由现有技术的焊接连接改为销钉定位连接，通过减少上夹件1和下夹件1’焊接的使用，从而提高上夹件1和下夹件1’的强度。

提高铝合金性价比技术措施如下：由于上夹件1和下夹件1’的槽铝重量单价是槽钢的4-5倍，成本较高，为了降低成本，采用有限元建模计算上夹件1和下夹件1’的强度，对铝合金夹件干式变压器的起吊、吊运、运输和翻转工况进行计算，优化铝合金夹件的截面形状，达到降低上夹件1和下夹件1’的成本。

以下表格为有限元计算的铝合金夹件应力情况：。

从上表可知，在3吨重量下，干式变压器铝合金夹件在施行起吊、吊运、运输及铁心翻转工况进行强度计算分析结果。从上表可见，上夹件1和下夹件1’的最大应力在运输时161.19mpa，小于铝合金屈服强度240mpa。

以下表格为槽钢和槽铝材料和加工成本比较计算情况：

从上表可知，铝合金制成的上夹件1和下夹件1’成本和钢结构夹件成本基本持平。

铝合金制成的上夹件1和下夹件1’使用温度不能高，超过200℃后，铝合金会出现软化。因此，上夹件1和下夹件1’用在f级绝缘等级干式变压器上，f级绝缘最高温度不超过155℃，可保证上夹件1和下夹件1’不会出现软化。

铝合金制成的上夹件1和下夹件1’铝电极电位很负，与异种金属接触时，容易作为阳极产生严重的电偶腐蚀。因此，为了防止和降低双金属腐蚀的危害，在其他与上夹件1和下夹件1’接触的钢结构件和钢紧固件表面采用镀锌或镀锌镍防腐处理。

具体地讲，上夹件1与吊环2、支撑角钢3、第一平垫圈4、螺母5、螺栓6、第二平垫圈7、螺母9安装接触的表面还通过镀锌或镀锌镍防腐处理，其镀层厚度8-12μm。

下夹件1’与垫块小槽钢2’、定位钉3’和定位销4’安装接触的表面还通过镀锌或镀锌镍防腐处理，其镀层厚度8-12μm。

通过上述镀锌或镀锌镍防腐处理，可大幅降低铝合金制成的上夹件1和下夹件1’双金属接触腐蚀程度。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。