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大型电力变压器短路事故及预防对策 大型电力变压器短路事故及预防对策 大型电力变压器短路事故及预防对策大型电力变压器短路事故及预防对策 摘 摘 要要：鉴于大型电力变压器抗短路能力不够将使内线圈机械失稳而损坏，引述了日本和 摘摘 要要 欧洲几个变压器制造厂公开提供的内线圈电动力和机械强度的计算方法，并结合实例进行验 算；对如何评价内线圈的抗机械失稳强度，提高线圈机械强度的措施和使用部门怎样看制造 厂的有关计算报告，提出建议。 关键词：关键词 变压器；内线圈；短路；失稳；计算 关键词关键词 0 0 引言引言 00 引言引言 近些年来，大型电力变压器因外部短路引起的线圈损坏事故增多，制造和 使用部门对变压器线圈耐受短路能力的问题给予广泛重视。随着电力系统容量的 扩大，变压器承受电力系统短路的运行条件更加苛刻。为此，1998-12制造和使 用部门举行的全国性会议通过了“关于预防110kV及以上变压器短路损坏事故综 合措施的意见”，除对提高变压器抗短路能力提出一系列措施外，还提出今后 110kV变压器必须通过短路试验才能进行产品鉴定；已做过110kV变压器短路试 验的制造厂应补交短路计算报告；制造厂应向用户提供订货变压器的短路计算报 告等要求。虽然很多制造厂在变压器抗短路能力方面采取或正在采取一些改进措 施，并取得一批≤110kV及个别220kV样品变压器通过突发短路试验的成绩，但 工作开展得不平衡；设计和工艺等方面的改进和提高不明显；存在其它绝缘问题； 以及在≥220kV大容量变压器的工作及其验证试验还有很大差距等。因此，大型 电力变压器的抗短路能力问题目前还未解决。而大型电力变压器因外部短路导致 绕组变形损坏的事故，绝大多数是因制造质量问题使内绕组机械失稳发生破坏 的。很多变压器制造厂不计算内线圈的机械失稳问题或计算方法不当，再加上材 料和工艺的问题，难以保证内线圈有足够的抗短路强度。为此，本文引述日本和 欧洲几个变压器制造厂公开提供的内线圈电动力和机械强度的计算方法，并结合 实例进行验算；对如何评价内线圈的抗机械失稳强度、提高线圈机械强度的措施 和使用部门怎样看制造厂的有关计算报告，提出建议，供有关方面参考。 11变压器线圈承受短路电动力简析 变压器线圈承受短路电动力简析 11变压器线圈承受短路电动力简析变压器线圈承受短路电动力简析 1.1 1.1 轴向力轴向力 1.11.1 轴向力轴向力 电力系统发生短路后，变压器相关线圈的导线上在强大的短路电流和漏磁通 的作用下承受很大的电动力，图1为双绕组变压器的轴向受力的示意图，线圈端 部弯曲的漏磁通和沿线圈分布不平衡安匝的磁通，引起轴向力。外线圈的线饼编 号为1，2，3…m-2，m-1和m（见图1（a））。漏磁通的弯曲部分在线饼上产生 轴向力—线饼力，使线圈垫块间的导线朝轴向弯曲，线饼力沿线圈轴向的分布见 图1（b）。与此同时，线饼1推线饼2，线饼2推线饼3，….线饼m推线饼m-1， 线饼m-1推线饼m-2等等，这些力都朝向线圈高度的中心。例如，作用到线饼3 的轴向力是线饼1和线饼2受力的总和,其余类推。该力内压力沿轴向分布见 图 1（c），线圈中部的线饼和垫块受力最大。由于线圈的排列，若分接位置变 化，其轴向安匝分布不平衡（即不对称），则线饼力的分布变得朝上和朝下不对 称。这种朝上和朝下力的差值称为外推力，形成对线圈上下端绝缘和夹紧力的推 力。由以上分析可知，降低轴向力的关键是改善绕组间的安匝不平衡。带调压抽 头的变压器，设置单独的调压绕组，将极大的改善安匝不平衡；而且优化工艺和 线圈垫块质量，严格控制各绕组的几何高度等，都能有效降低轴向力。 图图 11轴向受力示意图 轴向受力示意图 图图 11轴向受力示意图轴向受力示意图 1.21.2辐向力 辐向力 1.21.2辐向力辐向力 内外线圈的轴向漏磁通产生辐向力（见图2）。按左手定则（磁通朝掌心， 四指朝电流方向，拇指为受力方向），内外线圈受到使其分离的作用力，即外线 圈在圆周方向受到拉力，有扩大直径的趋势；内线圈在圆周方向受到压力，有朝 铁心方向变形的趋势。该辐向力取决于绕组匝数、直径、几何高度和通过的电流， 它客观存在，远不像绕组轴向力可人为调控。因此，对于大型电力变压器，辐向 力特别是内线圈导线承受弯曲应力，成为变压器能否耐受短路的主要矛盾。内线 圈若承受辐向力的能力差，则会引起机械失稳，即受到