摘要：伴随当今电力工业的快速发展，电力系统装机容量的持续增加，时常会出现变压器故障情况。基于变压器事故总体状况来分析，抗短路能力不足已然成为电力变压器事故频发的突出诱因，严重危害到电网运行安全。本文分别就内绕组导线、外绕组导线对辐向力所产生的影响进行分析，探讨了提升辐向短路强度的具体策略，以期为此领域应用研究提供些许参考。
关键词：变压器；绕组；抗短路能力；影响
1.前言
电网运行中变压器累计发生短路损坏事故其已成为变压器事故的首要原因；随着电网系统容量越来越大，变压器损坏事故呈上升趋势，事故影响范围不断扩大。变压器短路损坏的主要表现形式经分析，变压器短路损坏与运行时间无关，主要取决于运行环境和变压器本身的抗短路能力。运行环境恶劣是造成变压器短路损坏的外因，变压器抗短路能力不够是内因。
2.提高变压器抗短路能力的重要性
变压器的安全，经济，可靠运行，取决于变压器制造质量和经营环境和更优质的维修。通过运作和变压器短路故障维修的各种分析的过程中，对变压器突发故障的有效预防措施。电网通常被雷击或故障引起，如短路，短路电流的强大冲击的原因可能会导致变压器损坏，应努力提高变压器短路承受能力的所有方面。变压器短路事故的统计数据显示，制造占80％的原因，而运营和维护的原因只有约10％。运行维护过程中，应尽量减少短路故障，从而减少变压器所受冲击的次数，保证电网的正常运行。
3.变压器抗短路能力与线圈导线的关系
变压器抗短路能力与诸多因素有关，如变压器的工艺、设计、运输与试验，用户的管理、运行维护、验收把关等，不过变压器抗短路能力对绕组的导线有着直接的关系，从导线规格的选择、材质的选择都能影响着变压器抗短路的能力，至此，通过对变压器设计时相关绕组导线对变压器抗短路能力所产生的影响进行深入的计算分析，并合理化调整绕组导线规格，方能提升绕组的辐向强度。下面就对变压器高（外绕组）低（内绕组）压绕组的导线的选择来增强绕组的刚度，提高变压器抗短路能力的影响进行探讨。
4.内绕组导线对辐向力所产生的影响
在计算绕组短路强度时，依据国家GB1094.5-2008标准当中的相关规定，即变压器实运时的短路严重时的三相对称短路电流完成计算。本文依此规定，探讨导线尺寸对抗短路能力所产生的影响。当变压器出现短路状况时，内绕组便会持续经受向内的压力，此外，还会承受辐向压缩短路力作用所产生的绕组，当存在过大的压缩应力时，便会由此而产生各种变形，其中最易多发和最为常见的便是辐向失稳。针对大容量变压器来讲，其内绕组长时间处于短路状态，那么其动力稳定便是一个十分棘手且复杂的问题，此外，变形较大的动力失稳情况，还是力学方面的重点难题。在计算短路强度时，通过构建科学、合理的计算模型，另将材料载荷非均布、弹塑性、动力特性等所造成的影响考虑在内，运用有限元法开展计算，便存在一定优势，能够更为全面、更加深入的分析变压器内绕组的动力稳定性。通过分析内绕组各导线相应受力情况，最终得知，针对最外侧导线，即便一些力传递给内侧，其仍然具有最大的受力，失稳状况开始于最外侧的导线，此导线如若失稳，则表明整个内绕组均处于失稳状态。因内绕组承受的压力，在某种程度上会改变绕组的外限尺寸，也就是俗称的绕组变形，此变形属线变形。对于内绕组而言，其依据线饼单位长度辐向力大小，来对其失稳程度进行考核，因此，导线的厚度a，会影响到辐向力许用值的大小，当a具有越大的厚度，则表明内绕组具有越小的失稳可能性。
5.外绕组导线对辐向力所产生的影响
当变压器出现短路情况时，此时的外绕组便会受到向外的拉力。此种拉力会让绕组变得更加“饱满”，于绕组圆周位置，即某一撑条间距内，线饼中的全部导线均会向外凸出。如此一来，便会伸长外绕组导线，造成绝缘层出现破损情况。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，如若绕组线饼出现辐向手拉状况时，可将导线抗拉强度当作判定绕组线饼短路强度的考核依据。一般情况下，当导线在永久变形方面达0.2%时，其应力 则为许用应力，也就是说，基于辐向力作用下，绕组所形成的应力较之导线的 值，明显小于后者，此外，其中还留一定裕度，用此对绕组辐向强度进行判定已足够。依据力学原理，可以计算出外绕组应力，基于辐向例 作用下，绕组内形成的拉伸应力： ，在公式当中， 表示线饼辐向力（N）；S表示单根导线截面积（mm2）；N表示每饼匝数； 表示线饼的拉伸应力（MPa）。基于上述公式可知，单根导线截面积有怎样的大小，往往会对绕组拉伸应力的大小产生直接影响。当具有越大的导线截面积时，则会具有越小的拉伸应力，另外，会有越大的绕组辐向强度以及越好的绕组稳定性；当具有越小的导线截面积时，则会拥有越大的拉伸应力，越差的绕组稳定性，越小的绕组辐向强度。
比如SZ11-40000/110，基于额定运行状态，当短路阻抗为10.52%时，则外绕组导线尺寸会影响到其辐向力。外绕组实际为饼式绕组，线饼及匝数排列：A为8（14/16）,E为9(14/16)，F为8（14/16），B为8（14/16），C为9(13/16)。辐向并绕根数为1，那么，可得出导线线规，即ZB-0.95n×a×b=12.0mm，组合导线截面积：75mm2，单根导线截面积：18mm2。运用短路强度软件，将外绕组辐向力计算出来。在辐向尺寸维持不变的情况下，对宽度b进行调整，另外，还需调整轴向垫块高度，将外绕组导线相应截面积进行适当性改变，缩小原截面积，即10%，再次计算，便可得出短路强度的计算结果，然后再次缩小10%，再得出短路强度结果。通过两次缩小对比客户自，若导线截面积缩小10%，那么拉伸应力便会由此而增加10%，对应的安全系数则会下降10%。此外，针对辐向力 的大小而言，其不仅相关于漏磁场的大小及短路电流的大小，而且还与绕组的辐向尺寸紧密相关，即可得出： =Bil，在公式当中，l表示绕组圆周尺寸，直接相关于辐向尺寸。 与l呈现出正比例关系，而l与 同样呈现出正比关系。
6.提升辐向短路强度的各项措施
（1）选用自粘性换位导线，提升导线硬度，此乃提升绕组辐向稳定性的最行之有效的措施，选用半硬铜导线（ =140~185MPa）为宜，对于内绕组而言，如果选用换位导线，以自粘性换位导线为宜。
（2）绕组要紧密缠绕，尽可能减少绕组刚开始时的不均匀程度。
（3）在诸如降低损耗等指标得以保证的情况下，对于内绕组，需将导线厚度加大，或者采用箔绕，箔绕绕组轴向高度即为铜箔的宽度，轴向短路里很小，磁势沿绕组高度分布均匀，安匝平衡好，横向漏磁少，轴向短路力小，因此承受短路能力强，运行安全可靠，而对于外绕组，需将导线截面积加大，如此一来，便能够提升辐向短路的相应强度。
（4）若为中部进线，则需要降低绕组电流，通常降低为原先的一半，促使导线具有相对较小的截面积，实现绕组相应辐向短路强度的最大化降低。
（5）强化绕组辐向撑紧，增加导线的接触面，增加撑紧点，确保内绕组导线出线向内变形状况时，能够提供切实所需的内层支撑强度。
7.结语
综上，变压器绕组的结构情况，会对绕组的抗短路能力产生直接影响。当双绕组变压器出现短路故障时，绕组的辐向力会造成外绕组受拉力、内绕组受压力的作用。因此，通过对所受力开展系统化分析，计算出具体数值，有助于明确同类变压器的内在结构与产品性能，可更好的规避短路情况对变压器绕组导线的影响。
参考文献
[1]王建民,贾建刚,刘兰荣,等.移相整流变压器三维漏磁场和短路阻抗的数值仿真研究[J].变压器, 2009(4):1-4.
[2]杜亚平,陆振国,陈琪.核电站500kV主变低压绕组轴高控制工艺改进[J].变压器, 2015(2):19-20.
[3]黄锐,吕学宾,杨晓滨,等.基于双绕组连续式线圈的电力变压器电磁方案的计算方法探微[J].山东工业技术, 2016(6):182-182.
论文作者:杨建平
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/19
标签：绕组论文; 导线论文; 变压器论文; 截面论文; 应力论文; 强度论文; 能力论文; 《电力设备》2017年第13期论文;