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摘要：在短路点动力的作用下，变压器出现短路是一种比较常见的现象。在变压器要求能效不断提升的现状之下，使用非晶合金带材作为变压器的铁芯，以此来实现降低损耗，达到节能减排的效果。然而，非晶合金变压器具有抗突发短路差的特点，如今也逐渐成为配变电行业中的主要矛盾。非晶合金变压器出现短路故障之后，会表现出高低压绕组变形严重、电抗变化量超标、无法通过绝缘耐压以及非晶铁芯碎片比较多等故障。鉴于此，本文就非晶合金变压器抗短路性能展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。
关键词：非晶合金变压器；提高；抗短路；措施
1.非晶合金变压器矩形绕组受力分析
所谓的非晶合金变压器绕组属于一种矩形的结构，其受到的电压力要比普通的变压器圆形绕组还要均匀，在受到突发的短路点动力之后，更容易出现变形问题，详情如图1所示。因非晶合金变压器的铁心对机械应力的敏感程度比较高，不管是弯曲应力还是张应力，都会对其性能产生影响，因此，在开展结构设计工作的时候，需要充分考虑这些方面的内容，从而有效缓解铁芯的受力现象。必要的情况下，还需要运用特殊的紧固方法，使用轴向承重结构完成非晶合金变压器的器身。矩形绕组受力以及非晶合金铁心相互之间不会产生干扰，借助压板以及上下夹件压紧矩形绕组，并且要将结构自成体系进行冶金处理。由此可见，矩形绕组所承担的径向以及轴向短路电压力的考验要比圆形绕组残酷。通过长期短路强度试验以及短路强度试验就能够了解到，在突然短路之后，非晶合金变压器经过线圈的电流要比额定电流大，由此可见，负载损耗也会远远大于额定运行损耗，这也就是导致绕组损坏的主要原因，同时也是提升线圈温度的原因，如果不能够在最短的时间中将故障排除，就很有可能烧坏变压器，因此，应该强化非晶合金变压器抗短路的功能，以此来有效降低短路时的轴向以及辐向作用力。
1.1辐向力
电流在矩形绕组周围会有漏磁场存在，可以将其分为辐向分量以及轴向分量。矩形绕组中的电流和轴向漏磁场相互作用之后便会产生幅向力，导致内绕组受到压力作用，外绕组将会受到拉力，实际情况如图1（a）、（b）所示。在绕组上，当拉力和压力所产生的应力比导线的许用应力大的时候，就会导致绕组变形严重。就非晶合金变压器的矩形绕组结构来说，使用Ansys结构分析软件对其进行分析，能够了解到在承受短路电动力的时候，矩形绕组长轴方向的变形较为明显，实际变形情况如图1（c）所示。面对因突发短路而存在的非晶合金变压器烧毁的问题的拆修中，会破坏主纵绝缘结构，严重的情况下，会拉断导线。
图2作用在双绕组非晶合金变压器上的电磁力
如图2（a）所示则为均匀分布的两个磁势的等高矩形绕组。Fr为纯负向力外力，内力泽水轴向力，轴向力能够降低矩形绕组的高度。因受到设计或者制造原因的影响，在磁势分布不均匀或者两矩形绕组不等高（图2（b）（c））的情况下，就会出现轴向外力，这些力的不对称性比较明显。和其他的力相比较而言，轴向外力更容易引发故障。
2.提高非晶合金变压器抗短路能力的措施
2.1精确设计提高产品抗短路能力
在设计产品的时候，需要做到合理分布以及精确计算。分别需要控制器身轴向以及辐向力，同时还需要对线圈加以控制。尤其是对辐向力的控制，这是保障矩形线圈抗短路能力的关键。（1）缩减线圈的辐向长度，或者将长度方向的力臂场地降低，能够实现提升线圈强度的效果，矩形线圈越长，受力越明显。（2）如图3所示为提高器身辐向抗短路力器身受力分析情况。
图3
按照器身的受力特点，需要在A、C外侧给予一定的阻力，以此来消除A、C器身的外侧辐向力。借助侧夹件能够使其传输到钢度较强的绝缘板上，然后再将其传到A、C相器身上，以此来实现消除辐向力的效果，降低绕组阻抗以及线圈变形的变化量。在每相铁心处尽可能使用两组铁心，将其分别挂在器身两侧位置处。并且在线圈的内部以及每组铁心中间增加强度一定的支撑绝缘板，以此来实现一致器身辐相力的作用（见图3）；与此同时，在侧夹和线圈之间需要增加强度一定的支撑绝缘板，并且要使绝缘板的另一端紧靠在器身之上，确保夹板和器身成为一个整体，这样一来也能够也能够消除器身的辐向力，从而增强变压器的抗短路的能力。在开展设计工作的过程中，还应该充分考虑材料以及受力方向方面的物理特性，使用桥梁的工作原理，设计线圈为带有弧面的结构，以此来有效提升线圈的受力能力。
2.2工艺制作上提高抗短路能力
结构的合理性以及设计的精确性是确保产品抗短路能力的关键，在工艺制作的过程中，也需要运行一定的方法来增强抗短路能力。（1）在开展工艺制作作业的过程中，需要使高压线圈的层数多，在进行绕线圈作业时，需要借助一定的特殊工艺，将高压层与层之间紧固为一个整体，避免线饼的上下匝轴向窜动；在主空道以及高压线圈的位置处，需要使用一定的方法使其不容易出现分离；此外，需要进行部分绝缘件的预烘作业，降低在后续进行干燥额过程中绝缘件存在的收缩所导致的线圈松动问题（2）在制作工艺方面，需要确保器身的一体性，使每相线圈的高低不管是在长轴的方向还是在短轴的方向都能够处于一个整体，使高压线圈内外的压力和拉力能够抵消，在此过程中还需要控制每相线圈的变形情况。此外，要实现对器身的两两相绑，从而形成一个整体。
2.3非晶合金变压器轴向短路力控制
控制非晶合金变压器轴向短路力比较容易，需要借助以下方法来完成该项工作：合理把控导线与导线之间的间隙；使用厚纸板来制造端部端圈，以此来有效提升机械强度;借助压钉结构，压紧线圈端部位置处，强化轴向抗短路力，确保其具备一定的机械强度。
2.4铁芯碎片控制
在非晶合金变压器中容易有碎片产生，这些碎片的存在很容易进入到器身的内部，这样就会降低绝缘性。要想对这种现象加以控制，就需要将铁芯的受力降低，让铁芯和线圈处于分开的状态，并且不要让线圈的受力传达到铁芯上；使用涂硅胶以及使用绝缘纸板的方法来包扎铁芯；对铁芯的自身制作工艺加以改善，降低出现碎片的几率。
结语
导致非晶合金变压器出现短路现象的原因很多，并且这些原因也比较复杂，文章通过分析影响短路能力的几种因素，从设计以及制作工艺方面采取了对应的措施，这样一来就能够有效提升非晶变压器的使用寿命，从而给国家电网的发展提供即安全又节能的变压器。
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论文作者:朱金虎
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/1
标签：绕组论文; 合金论文; 变压器论文; 线圈论文; 矩形论文; 轴向论文; 能力论文; 《防护工程》2018年第35期论文;