理解电力变压器绕组短路轴向稳定性分析

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1、第46卷第9期Vol．46No．92009年9月TRANSFORMERSeptember2009电力变压器绕组短路轴向稳定性分析121朱维璐，贾永江，杜深慧（1．河北科技大学，河北石家庄050018；2.河北行政学院，河北石家庄050031）摘要：阐述了绕组轴向动态短路电动力和轴向位移产生的原因，给出了计算方法，论述了提高变压器轴向稳定性的措施。关键词：变压器；短路电流；短路力；分析＋中图分类号：TM401．1文献标识码：B文章编号：1001－8425（2009）09－0017－03AnalysisofAxialStabilityof

2、WindingShortCircuitinPowerTransformer121ZHUWei蛳lu,JIAYong蛳jiang,DUShen蛳hui（1.HebeiUniversityofScienceandTechnology,Shijiazhuang050018,China;2.HebeiUniversityofAdministration,Shijiazhuang050031,China）Abstract：Thereasonsofaxialdynamicshortcircuitforceandaxialdisplacemento

3、fwindingareexpounded.Thecalculationmethodispresented.Themeasurestoimprovestabilityoftransformerarediscussed.Keywords：Transformer；Shortcircuitcurrent；Shortcircuitforce；Analysis感，R为线路和变压器的短路电阻）。由于短路电动1引言力与短路电流的平方成正比，故准确计算第一个峰电力变压器稳定运行时，铁心中的磁密及绕组值电流im的大小是十分重要的。中的电流均接近额定值，作

4、用在绕组上的电动力是由上式可知：当φ0=0，电压过零时发生突然短很小的。但当发生短路时，短路电流将达到额定电路，对于频率为50Hz的电网，经过半个周期（即：流的20倍～30倍，甚至更大。而短路时所产生的电ωt=π或t=0.01s）时，短路电流达到最大值im，即：动力又与短路电流的平方成正比，因此短路电动力i=U1m(1+e-0.01R/L)=姨2KIm可达正常时的数百倍以上。由于该电动力的上升速Zd率很快，在0.01s左右即可达到最大值，在如此短的式中I———对称短路电流的有效值时间内保护装置是来不及动作的，故在其作用下，可Zd———

5、短路阻抗能损坏变压器的绕组或其他结构件。因此，对变压姨2K———非对称短路电流冲击系数，器在事故状态下的短路强度进行计算，并对变压器-0.01R/L姨2K=姨2(1+e)结构件进行机械强度的校验是十分必要的。2.2轴向最大短路电动力的计算2轴向最大短路电动力的计算当发生短路时，变压器绕组的损坏主要是由轴向短路电动力和辐向短路电动力共同作用所造成2.1最大短路电流的计算的。在双绕组变压器中，轴向短路电动力使绕组承受当变压器发生短路时，其短路电流为额定电流压力或拉力。当此力大于结构件的机械强度时，可使[1]的数十倍,其表达式为：绕组、压板

6、等零部件产生变形，严重时可将上铁轭顶i=U1m[cosφ0e-t/τ-cos(ωt+φ0)]Z起，使整个铁心结构遭受破坏。因此，在设计变压器d短路电流按指数规律衰减，衰减时间的长短取时必须计算短路电动力，并核算其结构件的强度。L短路电动力是由漏磁场和短路电流相互作用产决于时间常数τ=（L为线路和变压器的短路电R生的。而漏磁场由于分布较复杂，常将其分为轴向漏18第46卷磁场By(在绕组中部最大)和辐向漏磁场Bx（在绕组不对称度增大，在轴向短路电动力作用下可能会弯端部最大）来考虑。辐向漏磁场产生轴向电动力Fy，曲、剪断。根据洛仑兹力公式，

7、其线饼单位长度上轴向电动力3.1.5其他方面的原因的最大值为：如垫块排列不整齐，高、低压绕组轴向高度不Fy=Bxmim同，铁心柱不垂直，导线的轴向高度与辐向宽度之比该电动力在某些情况下，与其他的力相比具有过大等。更大的破坏作用，因此在设计变压器时，总是力求减3.2轴向失稳临界力的计算[2]小绕组中磁场分布的不对称性，以减小Bxm，进而减对于采用导线和非自粘性的CTCS导线卷制的小Fy。连续式绕组、螺旋式绕组和层式绕组，临界力的计算参照GB1094.5—2008。3变压器绕组轴向失稳的原因4突然短路时动态电动力和绕组位移的计算若绕组的轴

8、向预压紧力小于轴向短路电动力，则在轴向短路力的作用下（含弹性力、惯性力等），绕4.1轴向动态电动力的计算组某些部位的线饼与线饼之间、线饼与垫块之间、垫前面研究的绕组短路电动力是在假设绕组固定块与垫块之间就会出现“空隙”。