变压器绕组导线对抗短路能力的影响探讨

水利电力

DOI：10.19392/j. cnki. 1671-7341.201713173

变压器绕组导线对抗短路能力的影响探讨

丁惠雄

广东康德威电气股份有限公司广东东莞523000

摘要：通过对导致电力事故的因素进行综合分析后发现，变压器的抗短路能力不足已经成为了突出短板，急需采取措施加

以改进。本文对变压器设计中，导线的选取对变压器抗短路能力的影响进行了一些探讨，希望对相关工作能够有所借鉴。

关键词：变压器；绕组导线；抗短路能力近年来，我国电网系统无论是从技术先进性上还是从规模 上都较以往有了显著的提升，这一方面给社会生产和生活带来 了巨大的便利，但同时也对电力系统的工作可靠性提出了更高 的要求。然而现实却是我国近年来电力事故频发，甚至还有增 长的趋势，这从长远来看已经对电力系统的发展造成了阻碍。

通过对导致电力事故的因素进行综合分析后发现，变压器 的抗短路能力不足已经成为了突出短板，急需采取措施加以改 进。现实中，导致变压器抗短路能力不足的因素有很多，既包 括设计等内在因素，还包括运行管理维护等外在因素。本文对 变压器设计中，导线的选取对变压器抗短路能力的影响进行了 一些探讨，希望对相关工作能够有所借鉴。

1研究变压器抗短路能力的必要性 根据国家相关标准和行业规范要求，电力变压器必须具备 一定的抗短路能力，具体而言，一是要通过设计计算来保证，二 是要通过相关试验来加以验证。然而现实却是，因为受到各种 主、客观因素的影响，变压器厂商对其所生产的每台变压器都 进行试验验证是很难实现的，所以在设计阶段对变压器的抗短 路能力进行准确计算就显得尤为重要。近年来，国内外相关计 算人员对变压器绕组性能进行了多方面的研究，包括对理论计 算方法的研究、对材料选用的研究、对绕组结构的分析及其工 艺的探讨等等，并在此基础上形成了诸多改进措施，这些都促 进了变压器设计质量的提升。同时，变压器短路强度计算研究 也取得了突出进展，国内一些研究机构甚至开发出来了相关的 计算软件，从而为变压器的抗短路能力设计提供了可靠的参考 依据。同时，国际上的一些研究成果也被借鉴到了该领域，例 如将动态短路强度计算方法应用到变压器的抗短路能力计算 中就取得了良好效果，可以实现对突遭短路故障的变压器绕组 的短路强度等进行精确地分析和计算。总而言之，国内外在相 关领域的研究进展有力地推动了变压器抗短路能力计算工作 的发展。笔者在分析研究相关研究进展的基础上，归纳出了一 些结论，希望能对同行起到拋砖引玉的作用。

2绕组导线对变压器抗短路能力的影响分析 现实中，变压器的绕组结构会对其抗短路能力产生直接影 响。以双绕组变压器(如图1所示）为例，一旦遭遇突发短路故 障，因为受到绕组辐向力的影响，内、外绕组会分别受到压力和 拉力的作用。一旦绕组受到的压力和拉力之和大于绕组的许 用应力时，变压器的绕组就会发生变形，严重的甚至还可能造 成导线断裂，进而对变压器的主、纵缘结构和运行质量带来严 重影响。

对于大型变压器而言，其绕组导线形式一般为扁导线，辐

向厚度为J，轴向宽度为）至于导线的绝缘，则可以是漆，也 可以是纸。当要设计的变压器为大容量的变压器时，因为单根 扁导线无法满足容量需求，所以一般会采用多根扁导线并联的 方式。此外，如果所设计的变压器要求能通过较大的电流或者 对绕组的损耗要求较低时，在设计上一般会采用换位导线的方 式。在实际工作中，换位导线包括普通换位导线和自粘性换位 导线两种，换位导线的类型、尺寸规格以及材质等均会对变压 器的抗短路能力造成影响。一般来说，变压器绕组导线的尺寸 越大，其强度就越强，所以选择大尺寸的导线对于提升变压器 的抗短路能力有积极效果。但现实中因为受到变压器产品规 格的制约，导线的尺寸有时不宜地取得过大，此时就需要考虑 选择强度较大的导线材质来满足短路强度方面的设计要求。 经过研究，半硬铜线绕组的强度比一般的软铜线绕组在辐向方 面的强度能提升1.5倍以上；自粘性换位导线的强度比普通换 位导线的强度更是能提升到3倍以上。至于导线尺寸对短路 时绕组辐向力的影响也可以通过相关的计算软件得到。通常 来说，内绕组导线的压曲强度会随着辐向厚度J的减小而减 小，即j越小，内绕组的失稳性就越大;外绕组导线受到的拉伸 应力会随着导线截面积的减小而增大，即导线的截面积越小， 绕组的辐向强度就越小，外绕组的失稳性就越大。

3提升变压器抗短路能力的措施探讨

对于提升绕组的辐向短路强度设计来说，最有效的方法就 是采用高强度的导线材质和换位导线形式。例如采用半硬铜 绕组导线和自粘性换位导线。其次，应该尽量降低绕组起始的 不均匀程度，如可以将绕组绕的更紧密。第三，在确保变压器 绕组能够满足相关应用要求的前提下，通过增大导线的辐向厚 度和截面积，可以有效提升变压器绕组的辐向短路强度。最 后，加强绕组的辐向撑紧，保障内绕组在发生向内变形时能够 获得足够的支撑强度。

4结语

以上研究是笔者在相关研究的基础上总结而出的结论，对 变压器设计阶段考虑绕组导线选择对变压器抗短路能力的影 响具有借鉴意义，此结论已经通过了相关的试验验证，具有有 效性。诚然，笔者的研究中还有着诸多不足，例如对变压器绕 组导线材质对其短路强度的影响研究还不够全面，除了所举的 半硬铜导线材质和软铜导线材质的对比之外，对其他材质的导 线没有涉及;对绕组导线尺寸规格对其短路强度的影响研究还 不够定量，没有给出精确的计算公式等，而这些还需要笔者作 更进一步的深入研究。

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