一种高抗震强度可恢复的沉箱结构的变压器基础的制作方法

1.本发明涉及变压器抗震技术领域，具体的说是一种具有高抗震并且强度可恢复的沉箱结构的变压器基础。

背景技术：

2.变压器作为电力系统中最重要的设备之一，被广泛应用在全世界的各个地区。对于安装在烈度9级到10级的地震多发地区的电力设备而言，突发地震对于其损坏是灾难性的，损坏后的修护成本不可估量。
3.目前，在国内的电力系统设备中变压器基础普遍采用变压器箱底与基础焊接或者地脚螺栓混凝土浇筑结构，嵌入混凝土基底中的地脚螺栓直接把装在变压器箱底固定变压器。此种结构可以在一定程度上限制变压器位移动和震动幅度，但对于安装在地震多发地区的变压器，当地基受到多次地震损伤后却无法恢复。例如：在智利平均每年发生1800余次，日本每年平均地震1000余次，在这些地区的突发地震带来的恶劣环境下都会使地脚螺栓高频次的受到径向及剪切力的影响，减少其疲劳寿命导致其损坏并且把装在变压器油箱箱底的地脚螺栓被浇筑在混凝土内，损坏后无法更换，导致其只能短时间承受地震强度。但是变压器寿命为30年，此类似结构变压器基础承受能力无法满足变压器使用寿命。
4.另外一种传统的变压器减震方式是在变压器下部安装减震装置，但是通常此种结构工艺复杂，制作繁琐，并且成本偏高。
5.中国发明专利公开号cn104376972a，提出一种500kv变压器隔震结构及安装方法，通过在基础上增加隔振器来达到抗震效果，结构复杂且造价成本高。中国发明专利公开号cn112281904a，提出一种变压器抗震万向基础结构及方法，通过弹珠及弹簧等部件配合有效减缓变压器在地震过程中受到的冲击振动。此发明仅仅在一定程度上缓解了地震过程中带来的冲击振动。目前，采用有高抗震并且强度可恢复的沉箱结构的变压器基础尚未见报道。

技术实现要素：

6.针对现有技术中变压器减震装置成本高、基础中地脚螺栓损伤后无法更换的问题，本发明的目的在于提供一种具有高抗震并且强度可恢复的沉箱结构的变压器基础，此基础可以承受烈度9级到10级地震，采用特殊的沉箱结构，固定变压器的紧固件可以定期更换，其受力通过嵌入混凝土的沉箱传至基底，以保证变压器长期运行的抗震性能。
7.本发明的技术方案是：
8.一种高抗震强度可恢复的沉箱结构的变压器基础，该变压器基础包括：变压器油箱箱底、限位装置、沉箱、地脚螺栓、固定变压器螺栓，具体结构如下：
9.变压器油箱箱底设置于地面，沉箱对称分布于变压器油箱箱底两侧或四周，变压器油箱箱底的底部搭接于沉箱上，每个沉箱与变压器油箱箱底搭接处通过固定变压器螺栓连接固定，位于地下的地脚螺栓穿过沉箱的底部，并与沉箱焊接；限位装置设于变压器油箱
箱底四周的地面之下，每个限位装置顶部设置限位用固定板，限位用固定板紧靠于变压器油箱箱底的四个侧面。
10.所述的高抗震强度可恢复的沉箱结构的变压器基础，沉箱盖板盖住沉箱的上口，混凝土浇筑于地面以下的限位装置、沉箱、地脚螺栓四周形成变压器基础。
11.所述的高抗震强度可恢复的沉箱结构的变压器基础，混凝土浇筑后，变压器油箱安装于变压器油箱箱底上，在限位装置上焊接限位用固定板，限制变压器油箱及变压器油箱箱底的位移。
12.所述的高抗震强度可恢复的沉箱结构的变压器基础，沉箱由箱体上盖板、箱体内固定板、上筋板、箱体、下筋板组成，箱体顶部开口一侧水平焊接箱体上盖板，箱体上盖板为一个或两个以上，箱体中部内侧壁水平焊接与箱体上盖板一一对应的箱体内固定板，相对应的箱体上盖板、箱体内固定板与所述箱体中部内侧壁之间形成“u型凹槽”，箱体上盖板、箱体内固定板之间的边缘处通过竖向的上筋板焊接，箱体内固定板与箱体内底部之间通过竖向的下筋板焊接；固定变压器螺栓穿设于相对应的箱体上盖板、箱体内固定板以及搭接于沉箱上的变压器油箱箱底，使沉箱与变压器油箱箱底连接固定。
13.所述的高抗震强度可恢复的沉箱结构的变压器基础，箱体顶部开口另一侧留出空间，用于固定变压器螺栓的安装。
14.所述的高抗震强度可恢复的沉箱结构的变压器基础，变压器油箱箱底为矩形钢板两侧或四周对称一体设置连接块，连接块与沉箱一一对应，变压器油箱箱底通过连接块搭接于沉箱的箱体上盖板，连接块上开设供固定变压器螺栓穿过的腰圆形安装孔，连接块上表面的两边缘和中间设置箱底加强铁。
15.所述的高抗震强度可恢复的沉箱结构的变压器基础，箱底加强铁分别位于腰圆形安装孔之间及两侧，箱底加强铁为直角形片状结构，箱底加强铁的下边与连接块焊接，箱底加强铁的立边与变压器油箱靠紧，并与变压器油箱侧壁焊接。
16.所述的高抗震强度可恢复的沉箱结构的变压器基础，沉箱与变压器油箱连接的固定变压器螺栓选用延展性较强的结构性钢，固定变压器螺栓具有27焦耳以上的弹性势能。
17.本发明的设计思想是：
18.本发明沉箱外壳与地脚螺栓焊接埋入基础中，箱体带有“u型凹槽”，所述“u型凹槽”与变压器油箱箱底通孔位置对应，用紧固件与变压器油箱连接固定。紧固件采用延展性较强的一般结构性钢，不采用高强度的钢制固定螺栓。为减少紧固件受到剪切力的影响，在此抗震系统的设计中加入限位装置，使得这些力可以通过中间媒介至变压器油箱箱底。本发明保证了变压器在地震多发的高强度地震环境中仍然长期稳定运行，避免了地震后由于变压器固定件损坏后抗震强度减弱的问题，实现了抗震强度的可恢复性。
19.本发明的优点及有益效果是：
20.1、本发明经过仿真验证，在不安装减震器的前提下，保证沉箱结构的变压器基础可以承受的水平加速度达到0.5g，即烈度为9级到10级之间，有效的解决了变压器地基基础在高抗震方面的难题，减少了变压器设计成本，在降低变压器设计复杂性的前提下保证了产品的抗震性能。
21.2、本发明变压器基础的沉箱结构，固定变压器的紧固件可以定期更换，恢复抗震性能，以保证变压器的长期运行。
22.3、本发明沉箱与变压器连接的固定螺栓采用延展性较强的一般结构性钢，不采用高耐受力的钢制固定螺栓。为减少螺栓受到剪切力影响，在此抗震系统的设计中加入限位装置，使得这些力可以通过中间媒介至变压器基底。
附图说明
23.图1为本发明沉箱及限位装置安装主视图(每个沉箱安装螺栓为n个，图示以2个为例)。
24.图2为本发明沉箱及限位装置安装俯视图。
25.图3为本发明沉箱安装侧视放大示意图。
26.图4为本发明沉箱侧视结构示意图。
27.图5为本发明沉箱俯视结构示意图。
28.图6为本发明变压器油箱的箱底结构示意图。
29.图中：1变压器油箱，2变压器油箱箱底，201箱底加强铁，202腰圆形安装孔，203连接块，3限位装置，301限位用固定板，4沉箱，401箱体上盖板，402箱体内固定板，403上筋板，404箱体，405下筋板，5地脚螺栓，6固定变压器螺栓，7沉箱盖板。
具体实施方式
30.下面，结合附图对发明作进一步描述。
31.如图1-图6所示，本发明高抗震强度可恢复的沉箱结构的变压器基础，主要包括：变压器油箱1、变压器油箱箱底2、限位装置3、沉箱4、地脚螺栓5、固定变压器螺栓6、沉箱盖板7等，具体结构如下：
32.变压器油箱箱底2设置于地面，沉箱4对称分布于变压器油箱箱底2两侧或四周，变压器油箱箱底2的底部搭接于沉箱4上，每个沉箱4与变压器油箱箱底2搭接处通过固定变压器螺栓6连接固定，位于地下的地脚螺栓5穿过沉箱4的底部，并与沉箱4焊接；限位装置3设于变压器油箱箱底2四周的地面之下，每个限位装置3顶部焊接限位用固定板301，限位用固定板301紧靠于变压器油箱箱底2的四个侧面；采用沉箱盖板7盖住沉箱4的上口，将混凝土浇筑于地面以下的限位装置3、沉箱4、地脚螺栓5四周形成变压器基础。
33.混凝土浇筑后，将变压器油箱1安装于变压器油箱箱底2上，在浇灌变压器基础的同时，浇筑限位装置3，待变压器油箱1就位固定后，再在限位装置3上焊接限位用固定板301，用来限制变压器油箱1及变压器油箱箱底2的位移，减少固定变压器螺栓6受到剪切力的影响。
34.如图3-图5所示，沉箱4由箱体上盖板401、箱体内固定板402、上筋板403、箱体404、下筋板405组成，箱体404外形为长方体结构(或者为正方体结构、截面为梯形的四棱台结构等等均可)，其顶部开口一侧水平焊接箱体上盖板401，箱体上盖板401为一个或两个以上，箱体404中部内侧壁水平焊接与箱体上盖板401一一对应的箱体内固定板402，相对应的箱体上盖板401、箱体内固定板402与所述箱体404中部内侧壁之间形成“u型凹槽”，箱体上盖板401、箱体内固定板402之间的边缘处通过竖向的上筋板403焊接，箱体内固定板402与箱体404内底部之间通过竖向的下筋板405焊接，以增加箱体404的机械强度；固定变压器螺栓6穿设于相对应的箱体上盖板401、箱体内固定板402以及搭接于沉箱4上的变压器油箱箱底
2，使沉箱4与变压器油箱箱底2连接固定。
35.箱体404顶部开口另一侧留出空间，以方便固定变压器螺栓6的安装，如固定变压器螺栓6出现损坏的情况，随时取出定期更换恢复变压器基础抗震强度。在混凝土浇筑之前，将所述空间用沉箱盖板7盖住，沉箱盖板7与上盖板401靠紧，防止混凝土进入箱体404中。采用上下贯通的“u型凹槽”后，沉箱4的高度不受固定变压器螺栓6轴向的安装限制(如：固定变压器螺栓6通过箱体上盖板401、箱体内固定板402的侧面缺口推入，向上穿过变压器油箱箱底2，并用螺母连接固定)，不用在径向预留安装空间，可以降低沉箱高度增加其抗震性。
36.如图2、图3、图6所示，变压器油箱箱底2为40mm及以上厚的矩形钢板两侧或四周对称一体设置连接块203，连接块203与沉箱4一一对应，变压器油箱箱底2通过连接块203搭接于沉箱4的箱体上盖板401，连接块203上开设供固定变压器螺栓6穿过的腰圆形安装孔202，连接块203上表面的两边缘和中间设置箱底加强铁201，箱底加强铁201分别位于腰圆形安装孔202之间及两侧，箱底加强铁201为直角形片状结构，箱底加强铁201的下边与连接块203焊接，箱底加强铁201的立边与变压器油箱1靠紧，并与变压器油箱1侧壁焊接。
37.沉箱4与变压器油箱1连接的固定变压器螺栓6选用延展性较强的一般结构性钢，不采用高强度的钢制固定螺栓。为减少紧固件受到剪切力的影响，在此抗震系统的设计中加入限位装置3，使得这些力可以通过中间媒介至变压器油箱箱底2，固定变压器螺栓6应有27焦耳以上的弹性势能。
38.本发明的设计方案应用技术软件建模进行结构的分析与设计，及螺栓材料特性的分析与选取，根据计算结果，各项技术参数均可达到烈度为9级到10级之间。同时，所述结构形式保证了变压器在高强度地震多发环境中仍然长期稳定运行，避免了地震后由于变压器固定件损伤后抗震强度减弱的问题，实现了抗震强度的可恢复性。

技术特征：

1.一种高抗震强度可恢复的沉箱结构的变压器基础，其特征在于，该变压器基础包括：变压器油箱箱底、限位装置、沉箱、地脚螺栓、固定变压器螺栓，具体结构如下：变压器油箱箱底设置于地面，沉箱对称分布于变压器油箱箱底两侧或四周，变压器油箱箱底的底部搭接于沉箱上，每个沉箱与变压器油箱箱底搭接处通过固定变压器螺栓连接固定，位于地下的地脚螺栓穿过沉箱的底部，并与沉箱焊接；限位装置设于变压器油箱箱底四周的地面之下，每个限位装置顶部设置限位用固定板，限位用固定板紧靠于变压器油箱箱底的四个侧面。2.按照权利要求1所述的高抗震强度可恢复的沉箱结构的变压器基础，其特征在于，沉箱盖板盖住沉箱的上口，混凝土浇筑于地面以下的限位装置、沉箱、地脚螺栓四周形成变压器基础。3.按照权利要求2所述的高抗震强度可恢复的沉箱结构的变压器基础，其特征在于，混凝土浇筑后，变压器油箱安装于变压器油箱箱底上，在限位装置上焊接限位用固定板，限制变压器油箱及变压器油箱箱底的位移。4.按照权利要求1所述的高抗震强度可恢复的沉箱结构的变压器基础，其特征在于，沉箱由箱体上盖板、箱体内固定板、上筋板、箱体、下筋板组成，箱体顶部开口一侧水平焊接箱体上盖板，箱体上盖板为一个或两个以上，箱体中部内侧壁水平焊接与箱体上盖板一一对应的箱体内固定板，相对应的箱体上盖板、箱体内固定板与所述箱体中部内侧壁之间形成“u型凹槽”，箱体上盖板、箱体内固定板之间的边缘处通过竖向的上筋板焊接，箱体内固定板与箱体内底部之间通过竖向的下筋板焊接；固定变压器螺栓穿设于相对应的箱体上盖板、箱体内固定板以及搭接于沉箱上的变压器油箱箱底，使沉箱与变压器油箱箱底连接固定。5.按照权利要求4所述的高抗震强度可恢复的沉箱结构的变压器基础，其特征在于，箱体顶部开口另一侧留出空间，用于固定变压器螺栓的安装。6.按照权利要求1所述的高抗震强度可恢复的沉箱结构的变压器基础，其特征在于，变压器油箱箱底为矩形钢板两侧或四周对称一体设置连接块，连接块与沉箱一一对应，变压器油箱箱底通过连接块搭接于沉箱的箱体上盖板，连接块上开设供固定变压器螺栓穿过的腰圆形安装孔，连接块上表面的两边缘和中间设置箱底加强铁。7.按照权利要求6所述的高抗震强度可恢复的沉箱结构的变压器基础，其特征在于，箱底加强铁分别位于腰圆形安装孔之间及两侧，箱底加强铁为直角形片状结构，箱底加强铁的下边与连接块焊接，箱底加强铁的立边与变压器油箱靠紧，并与变压器油箱侧壁焊接。8.按照权利要求1所述的高抗震强度可恢复的沉箱结构的变压器基础，其特征在于，沉箱与变压器油箱连接的固定变压器螺栓选用延展性较强的结构性钢，固定变压器螺栓具有27焦耳以上的弹性势能。

技术总结

本发明涉及变压器抗震技术领域，具体的说是一种具有高抗震并且强度可恢复的沉箱结构的变压器基础。变压器油箱箱底设置于地面，沉箱对称分布于变压器油箱箱底两侧或四周，变压器油箱箱底的底部搭接于沉箱上，每个沉箱与变压器油箱箱底搭接处通过固定变压器螺栓连接固定，位于地下的地脚螺栓穿过沉箱的底部，并与沉箱焊接；限位装置设于变压器油箱箱底四周的地面之下，每个限位装置顶部设置限位用固定板，限位用固定板紧靠于变压器油箱箱底的四个侧面。本发明保证了变压器在地震多发的高强度地震环境中仍然长期稳定运行，避免了地震后由于变压器固定件损坏后抗震强度减弱的问题，实现了抗震强度的可恢复性。现了抗震强度的可恢复性。