浅谈变压器抗短路能力

孙艳辉

摘 要：随着电网改革的推进，对于变压器性能的要求越加严格，尤其是对变压器的抗短路性能要求也在不断提高，因此将变压器抗短路能力列为的一项重要指标，本文通过变压器运行中短路故障分析，真实事故照片的列举，并结合实际工作经验，剖析导致此类事故的各方面因素，提出变压器电磁计算、结构设计、工艺流程上应采取的相应措施，从而避免类次事情的发生，提高变压器绕组承受短路事故的能力。

关键词：变压器 电动力 变形 实例

中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）12（a）-0065-01

变压器抗短路能力，关系到电力系统运行的安全性和稳定性。目前，随着电网容量增大，变压器短路事故发生率已占主导地位，对电力系统构成了严重威胁。本文则通过笔者多年设计和实际经验对变压器抗短路能力剖析，并提出解决措施。

1 由于变压器本身的原因导致短路事故的因素

1.1 变压器结构设计时存在缺陷

（1）现阶段我国变压器生产商使用的静态理论进行变压器短路力计算，实际上变压器受短路力的瞬间是一个暂态且复杂的动态力。（2）一些变压器固定结构模式原因，例如小型变压器多数采用多层分段式结构，虽然冲击梯度好，但是漏磁空道大，抗短路能力相对比较差。（3）变压器高压绕组存在有载调压分接区，以及总绝缘沿整个绕组轴向高度上分布不均匀，因此沿高低压绕组轴向的安匝分布实际上是不平衡的。

1.2 工艺及装备的现状存在不足

（1）不同容量和不同电压等级变压器由于成本的限制，使得一些变压器制造商没有设备和工装来保证绕组绕紧、压紧、套紧。上述所提到的“紧”字，是不能过紧，要均匀压紧，使得压紧力始终的于动态短路力并留有一定的裕度。（2）工艺结构强度在抗短路能力上不过关，例如压板材质及厚度达不到抗短路水平，铁轭垫块及固定支点强度达不到标准，变压器整体定位不牢固，在经历一系列的运输、吊装中发生位移，也会成为日后短路事故的隐患。

1.3 材料质量不过关

变压器所用的材料不符合标准要求，例如纸板密度不合格，在变压器干燥后就会导致绕组受力不紧或过紧。导致短路过程中轴向和幅向失稳。绕组导线硬度不满足标准，使得绕组的拉伸应力或压缩应力达不到规定的破坏强度。从而造成匝绝缘损坏。这些都有可能导致短路事故的发生。

2 变压器短路后的损坏形式

（1）轴向失稳，这种损坏主要是由于短路绕组辐向漏磁场和在线匝中流动的电流之间相互作用产生的轴向电动力作用在线饼上，导致变压器轴向变形。破坏形式有：线饼上下弯曲变形；线饼倒塌；上部压板撑裂或撑开；垫块发生位移或脱离等这些都是永久不可修复的（见图1）。

（2）辐向失稳，这种损坏主要是由于短路绕组轴向漏磁场和在线匝中流动的电流之间相互作用产生的辐向电动力作用在线饼上，导致变压器辐向变形。当绕组预压紧力不足，内支撑点不够，此辐向电动力则向内挤压内绕组产生变形如图2。向外拉伸外绕组产生变形，撑条倾斜，线饼在幅向上呈多边形扭曲。此变形是永久的不可修复的。

（3）支撑引线固定失稳，产生位移扭曲。这种破坏主要是引线之间的电磁力作用下，造成的振动，导致引线短路的。

3 提高变压器抗短路能力的措施

3.1 技术改进措施

（1）电磁计算方面，综合考虑短路时的动态过程，合理选择撑条数，导线宽厚比及导线许应力的控制值。①在进行安匝平衡排列时根据额定分接和各级限分接情况整体优化，尽量减小不平衡安匝。②考虑到绕组的固有频率与轴向短路力接近时，就会产生共振，此时轴向动态短路力的幅值会大大增加，对绕组危害极大，因此计算过程中，要使得绕组的固有频率避开轴向短路的频率。③最大预压紧力不能超过整个线饼静态轴向失稳临界短路力，否则会因轴向预压紧力过大而导致某些线饼倾斜倒塌。④设计时引线固定支点足够，避免引线受到短路电流冲击时造成相间短路；固定引线槽口不宜过大，避免夹持不紧引线振动时绝缘破坏，引起短路。

（2）绕组结构方面。绕组是产生电动力又直接承受电动力的结构部件，要保证绕组在短路时的稳定性，针对其受力情况，使其在各个方向有牢固的支撑。具体做法：①在内绕组内侧设置硬绝缘筒，绝缘筒材质采用进口高密度纸板。②采用立式可调模具将绕组直接绕制在硬质筒上，提高绕组的撑紧度；③增加绕组内撑条档数，撑条靠近线圈侧倒圆角，消除当绕组受短路力作用时产生的应力集中现象。④适当增加压板厚度并校核其强度。合理布置压钉位置和选择压钉数量，并设计副压板，以减小压钉作用到压板上的压强和压板的剪应力。⑤在绕组换位的空档处，放置成型牛角型垫块，避免导线发生振动。⑥对绕组的端圈垫块、油隙垫块撑条进行预密化处理，压缩量约为10%左右，避免变压器在装配中预压不实。给导线留有振动空间，绝缘破坏、垫块脱落、线饼倒塌。

3.2 变压器做短路试验

通过变压器进行抗短路试验数据结果的分析，来完善变压器的产品结构以及提升变压器的抗短路能力。

4 结语

总之，目前科学技术飞速的发展，电力系统容量和电压等级的提高，提高变压器的抗短路能力是十分必要的，从而有效地提高电网运行安全性，减少经济损失，保证电网系统运行的稳定性。

参考文献

[1] 谢毓城.电力变压器手册[M].机械工业出版社，2003.

[2] 董梁.变压器故障的诊断研究[J].装备制造技术，2010（1）：110-111.

[3] 许正亚.变压器及中低压网络数字式保护[M].中国水力电力出版社，2004.

[4] 姜益民.变压器抗短路能力简析[J].变压器，2002（4）：52-56.endprint

摘 要：随着电网改革的推进，对于变压器性能的要求越加严格，尤其是对变压器的抗短路性能要求也在不断提高，因此将变压器抗短路能力列为的一项重要指标，本文通过变压器运行中短路故障分析，真实事故照片的列举，并结合实际工作经验，剖析导致此类事故的各方面因素，提出变压器电磁计算、结构设计、工艺流程上应采取的相应措施，从而避免类次事情的发生，提高变压器绕组承受短路事故的能力。

关键词：变压器 电动力 变形 实例

中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）12（a）-0065-01

变压器抗短路能力，关系到电力系统运行的安全性和稳定性。目前，随着电网容量增大，变压器短路事故发生率已占主导地位，对电力系统构成了严重威胁。本文则通过笔者多年设计和实际经验对变压器抗短路能力剖析，并提出解决措施。

1 由于变压器本身的原因导致短路事故的因素

1.1 变压器结构设计时存在缺陷

（1）现阶段我国变压器生产商使用的静态理论进行变压器短路力计算，实际上变压器受短路力的瞬间是一个暂态且复杂的动态力。（2）一些变压器固定结构模式原因，例如小型变压器多数采用多层分段式结构，虽然冲击梯度好，但是漏磁空道大，抗短路能力相对比较差。（3）变压器高压绕组存在有载调压分接区，以及总绝缘沿整个绕组轴向高度上分布不均匀，因此沿高低压绕组轴向的安匝分布实际上是不平衡的。

1.2 工艺及装备的现状存在不足

（1）不同容量和不同电压等级变压器由于成本的限制，使得一些变压器制造商没有设备和工装来保证绕组绕紧、压紧、套紧。上述所提到的“紧”字，是不能过紧，要均匀压紧，使得压紧力始终的于动态短路力并留有一定的裕度。（2）工艺结构强度在抗短路能力上不过关，例如压板材质及厚度达不到抗短路水平，铁轭垫块及固定支点强度达不到标准，变压器整体定位不牢固，在经历一系列的运输、吊装中发生位移，也会成为日后短路事故的隐患。

1.3 材料质量不过关

变压器所用的材料不符合标准要求，例如纸板密度不合格，在变压器干燥后就会导致绕组受力不紧或过紧。导致短路过程中轴向和幅向失稳。绕组导线硬度不满足标准，使得绕组的拉伸应力或压缩应力达不到规定的破坏强度。从而造成匝绝缘损坏。这些都有可能导致短路事故的发生。

2 变压器短路后的损坏形式

（1）轴向失稳，这种损坏主要是由于短路绕组辐向漏磁场和在线匝中流动的电流之间相互作用产生的轴向电动力作用在线饼上，导致变压器轴向变形。破坏形式有：线饼上下弯曲变形；线饼倒塌；上部压板撑裂或撑开；垫块发生位移或脱离等这些都是永久不可修复的（见图1）。

（2）辐向失稳，这种损坏主要是由于短路绕组轴向漏磁场和在线匝中流动的电流之间相互作用产生的辐向电动力作用在线饼上，导致变压器辐向变形。当绕组预压紧力不足，内支撑点不够，此辐向电动力则向内挤压内绕组产生变形如图2。向外拉伸外绕组产生变形，撑条倾斜，线饼在幅向上呈多边形扭曲。此变形是永久的不可修复的。

（3）支撑引线固定失稳，产生位移扭曲。这种破坏主要是引线之间的电磁力作用下，造成的振动，导致引线短路的。

3 提高变压器抗短路能力的措施

3.1 技术改进措施

（1）电磁计算方面，综合考虑短路时的动态过程，合理选择撑条数，导线宽厚比及导线许应力的控制值。①在进行安匝平衡排列时根据额定分接和各级限分接情况整体优化，尽量减小不平衡安匝。②考虑到绕组的固有频率与轴向短路力接近时，就会产生共振，此时轴向动态短路力的幅值会大大增加，对绕组危害极大，因此计算过程中，要使得绕组的固有频率避开轴向短路的频率。③最大预压紧力不能超过整个线饼静态轴向失稳临界短路力，否则会因轴向预压紧力过大而导致某些线饼倾斜倒塌。④设计时引线固定支点足够，避免引线受到短路电流冲击时造成相间短路；固定引线槽口不宜过大，避免夹持不紧引线振动时绝缘破坏，引起短路。

（2）绕组结构方面。绕组是产生电动力又直接承受电动力的结构部件，要保证绕组在短路时的稳定性，针对其受力情况，使其在各个方向有牢固的支撑。具体做法：①在内绕组内侧设置硬绝缘筒，绝缘筒材质采用进口高密度纸板。②采用立式可调模具将绕组直接绕制在硬质筒上，提高绕组的撑紧度；③增加绕组内撑条档数，撑条靠近线圈侧倒圆角，消除当绕组受短路力作用时产生的应力集中现象。④适当增加压板厚度并校核其强度。合理布置压钉位置和选择压钉数量，并设计副压板，以减小压钉作用到压板上的压强和压板的剪应力。⑤在绕组换位的空档处，放置成型牛角型垫块，避免导线发生振动。⑥对绕组的端圈垫块、油隙垫块撑条进行预密化处理，压缩量约为10%左右，避免变压器在装配中预压不实。给导线留有振动空间，绝缘破坏、垫块脱落、线饼倒塌。

3.2 变压器做短路试验

通过变压器进行抗短路试验数据结果的分析，来完善变压器的产品结构以及提升变压器的抗短路能力。

4 结语

总之，目前科学技术飞速的发展，电力系统容量和电压等级的提高，提高变压器的抗短路能力是十分必要的，从而有效地提高电网运行安全性，减少经济损失，保证电网系统运行的稳定性。

参考文献

[1] 谢毓城.电力变压器手册[M].机械工业出版社，2003.

[2] 董梁.变压器故障的诊断研究[J].装备制造技术，2010（1）：110-111.

[3] 许正亚.变压器及中低压网络数字式保护[M].中国水力电力出版社，2004.

[4] 姜益民.变压器抗短路能力简析[J].变压器，2002（4）：52-56.endprint

摘 要：随着电网改革的推进，对于变压器性能的要求越加严格，尤其是对变压器的抗短路性能要求也在不断提高，因此将变压器抗短路能力列为的一项重要指标，本文通过变压器运行中短路故障分析，真实事故照片的列举，并结合实际工作经验，剖析导致此类事故的各方面因素，提出变压器电磁计算、结构设计、工艺流程上应采取的相应措施，从而避免类次事情的发生，提高变压器绕组承受短路事故的能力。

关键词：变压器 电动力 变形 实例

中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）12（a）-0065-01

变压器抗短路能力，关系到电力系统运行的安全性和稳定性。目前，随着电网容量增大，变压器短路事故发生率已占主导地位，对电力系统构成了严重威胁。本文则通过笔者多年设计和实际经验对变压器抗短路能力剖析，并提出解决措施。

1 由于变压器本身的原因导致短路事故的因素

1.1 变压器结构设计时存在缺陷

（1）现阶段我国变压器生产商使用的静态理论进行变压器短路力计算，实际上变压器受短路力的瞬间是一个暂态且复杂的动态力。（2）一些变压器固定结构模式原因，例如小型变压器多数采用多层分段式结构，虽然冲击梯度好，但是漏磁空道大，抗短路能力相对比较差。（3）变压器高压绕组存在有载调压分接区，以及总绝缘沿整个绕组轴向高度上分布不均匀，因此沿高低压绕组轴向的安匝分布实际上是不平衡的。

1.2 工艺及装备的现状存在不足

（1）不同容量和不同电压等级变压器由于成本的限制，使得一些变压器制造商没有设备和工装来保证绕组绕紧、压紧、套紧。上述所提到的“紧”字，是不能过紧，要均匀压紧，使得压紧力始终的于动态短路力并留有一定的裕度。（2）工艺结构强度在抗短路能力上不过关，例如压板材质及厚度达不到抗短路水平，铁轭垫块及固定支点强度达不到标准，变压器整体定位不牢固，在经历一系列的运输、吊装中发生位移，也会成为日后短路事故的隐患。

1.3 材料质量不过关

变压器所用的材料不符合标准要求，例如纸板密度不合格，在变压器干燥后就会导致绕组受力不紧或过紧。导致短路过程中轴向和幅向失稳。绕组导线硬度不满足标准，使得绕组的拉伸应力或压缩应力达不到规定的破坏强度。从而造成匝绝缘损坏。这些都有可能导致短路事故的发生。

2 变压器短路后的损坏形式

（1）轴向失稳，这种损坏主要是由于短路绕组辐向漏磁场和在线匝中流动的电流之间相互作用产生的轴向电动力作用在线饼上，导致变压器轴向变形。破坏形式有：线饼上下弯曲变形；线饼倒塌；上部压板撑裂或撑开；垫块发生位移或脱离等这些都是永久不可修复的（见图1）。

（2）辐向失稳，这种损坏主要是由于短路绕组轴向漏磁场和在线匝中流动的电流之间相互作用产生的辐向电动力作用在线饼上，导致变压器辐向变形。当绕组预压紧力不足，内支撑点不够，此辐向电动力则向内挤压内绕组产生变形如图2。向外拉伸外绕组产生变形，撑条倾斜，线饼在幅向上呈多边形扭曲。此变形是永久的不可修复的。

（3）支撑引线固定失稳，产生位移扭曲。这种破坏主要是引线之间的电磁力作用下，造成的振动，导致引线短路的。

3 提高变压器抗短路能力的措施

3.1 技术改进措施

（1）电磁计算方面，综合考虑短路时的动态过程，合理选择撑条数，导线宽厚比及导线许应力的控制值。①在进行安匝平衡排列时根据额定分接和各级限分接情况整体优化，尽量减小不平衡安匝。②考虑到绕组的固有频率与轴向短路力接近时，就会产生共振，此时轴向动态短路力的幅值会大大增加，对绕组危害极大，因此计算过程中，要使得绕组的固有频率避开轴向短路的频率。③最大预压紧力不能超过整个线饼静态轴向失稳临界短路力，否则会因轴向预压紧力过大而导致某些线饼倾斜倒塌。④设计时引线固定支点足够，避免引线受到短路电流冲击时造成相间短路；固定引线槽口不宜过大，避免夹持不紧引线振动时绝缘破坏，引起短路。

（2）绕组结构方面。绕组是产生电动力又直接承受电动力的结构部件，要保证绕组在短路时的稳定性，针对其受力情况，使其在各个方向有牢固的支撑。具体做法：①在内绕组内侧设置硬绝缘筒，绝缘筒材质采用进口高密度纸板。②采用立式可调模具将绕组直接绕制在硬质筒上，提高绕组的撑紧度；③增加绕组内撑条档数，撑条靠近线圈侧倒圆角，消除当绕组受短路力作用时产生的应力集中现象。④适当增加压板厚度并校核其强度。合理布置压钉位置和选择压钉数量，并设计副压板，以减小压钉作用到压板上的压强和压板的剪应力。⑤在绕组换位的空档处，放置成型牛角型垫块，避免导线发生振动。⑥对绕组的端圈垫块、油隙垫块撑条进行预密化处理，压缩量约为10%左右，避免变压器在装配中预压不实。给导线留有振动空间，绝缘破坏、垫块脱落、线饼倒塌。

3.2 变压器做短路试验

通过变压器进行抗短路试验数据结果的分析，来完善变压器的产品结构以及提升变压器的抗短路能力。

4 结语

总之，目前科学技术飞速的发展，电力系统容量和电压等级的提高，提高变压器的抗短路能力是十分必要的，从而有效地提高电网运行安全性，减少经济损失，保证电网系统运行的稳定性。

参考文献

[1] 谢毓城.电力变压器手册[M].机械工业出版社，2003.

[2] 董梁.变压器故障的诊断研究[J].装备制造技术，2010（1）：110-111.

[3] 许正亚.变压器及中低压网络数字式保护[M].中国水力电力出版社，2004.

[4] 姜益民.变压器抗短路能力简析[J].变压器，2002（4）：52-56.endprint