（上海南桥变压器有限责任公司 上海 201400）
摘要：简单介绍了35kV大容量变压器短路的危害。对变压器进行了受力分析，并从设计，结构，工艺制造和原材料采购等方面对提高35kV大容量变压器抗短路能力的措施进行了总结和探讨。
关键词：变压器；短路；措施
1. 变压器短路概述
在电力设备和电网运行中，由于雷击、继电保护误动或其他原因常引起变压器短路。而短路引起的短路冲击电流可能损坏变压器，进而破坏电网和电力设备的安全可靠运行。大量的数据统计表明，由变压器短路造成的事故占总事故的60~70%，可见提高变压器抗短路能力对电力设备和电网安全运行尤为重要。因此，国家相关部门和电力用户要求必须加强变压器的抗短路能力，并对产品的抗短路能力进行随机抽检。现在关于对如何提高35kV大容量（31500kVA及以上）变压器的抗短路问题，少有论述。本文就提高35kV大容量变压器抗短路能力的措施进行粗浅探讨。
2. 35kV大容量变压器短路事故主要表现形式
35kV大容量变压器短路事故主要表现形式有以下几种：
绕组轴向变形。外观表现在垫块松动，线饼轴向排列弯曲、变形，有些压板断裂，端部表现的比较突出。
绕组幅向变形。外观表现在外线圈鼓出，形成不规则的圆。内线圈向内成梅花形。一般位置在绕组的中部。
引线变形。外观表现在高压分接线或低压铜排因夹持点不多，或固定强度不够，而引起的高压分接线和低压铜排严重变形。
3．35kV大容量变压器电动力分析
变压器运行时，绕组中有电流通过。在绕组周围产生漏磁场，根据电磁理论载流导体产生交变电动力。正常情况下，电动力不大，但是在短路时，短路电流剧增，可达额定电流的几十倍，此时产生的电动力将是十分巨大的，绕组及其部件在电动力作用下会产生位移，造成变压器事故。
3.1 35kV大容量变压器径向电动力
漏磁场的轴向分量与短路电流相互作用，对绕组产生径向力。径向力向内作用在内绕组上，力图使导线长度缩短，在绕组导线中出现压应力；径向力向外作用在外绕组上，力图使导线伸长，在绕组中出现拉应力。
3.2 35kV大容量变压器轴向电动力
轴向电动力一部分是由漏磁场端部弯曲呈现出的横向分量与短路电流相互作用产生的轴向力，称为轴向内力，其对内外绕组均是压缩绕组，力图使绕组高度降低，使绕组的线匝向竖直方向弯曲并压缩线段间的垫块。轴向电动力的另一部分是由于一对内、外绕组磁势下均匀（安匝不平衡）而出现的横向漏磁场与短路电流作用而产生的轴向力，一般称为轴向外力。绕组上承受的轴向力为轴向内力与轴向外力的矢量和。
3.3 35kV大容量变压器周向电动力
流经变压器绕组中的人首端到末端可视为一个等效的轴向电流矢量。等效轴向电流与横向漏磁场相互作用产生周向电动力而力图使绕组中的线段产生圆周运动。通过分析可以知道，周向电动力在绕组端部的作用方向使绕组出头回弹。
4． 抗高35kV大容量变压器抗短路能力的措施
根据以上的短路力分析，我们要做的主要工作是减小径向电动力、轴向电动力以及周向电动力。传统的变压器支点理论指短路时，变压器绕组上受到的力是均匀分布的，绕组垫块、撑条形成可靠的支点，当导线上的应力超过其许用应力时，变压器不能承受突发短路能力。当多次短路时，绕组在电动力的作用下，变形量累积超过0.02%，即认为匝绝缘破损，可造成匝间短路。
还有变压器圆筒理论指短路时，变压器绕组形成一个整体钢性圆筒，特别是内绕组，这样变压器承受的压力或拉力就能提高很多。这是我们提高产品机械强度的理论基础。
4.1以严谨的设计、计算保证35kV大容量变压器的抗短路能力
产品设计是整个产品的关键所在，在设计方案时，选择导线合理的宽厚比，提高导线的许用应力，低压导线选用多根并绕的导线，这样既减小了附加损耗，也增加了内绕组的工艺性。把安匝分布的最大不平衡安匝控制在1%以内，对所选方案，进行静态力计算，也校核绕组的强度和绕组的失稳能力。以SZ11-31500/35变压器为例，短路校核见下：
变压器确定了设计方案后，更合理、稳靠的结构对产品的成功就显的尤为重要。在结构设计上我们对绕组结构、器身结构、铁心结构分别进行合理、科学的设计，以实现产品的高抗短路能力。
绕组结构上，我们主要在内绕组上加高强度的硬环氧筒，作为骨架，保证短路时作用在内绕组上向内压缩的力传递到硬环氧筒上，能承受住。撑条采用辅助撑条，数量加倍，所有绕组采用外锁撑条。垫块根据安匝分布放置。对于螺旋式绕组，采用端部线饼拉平，换位处做特殊垫块垫平等等，有效保证绕组的强度。调压的分解匝数不用在高压绕组上，而是设立单独的调压绕组，这样安匝更加平衡。
器身结构采用压板和副压板结构，上下压板很牢靠的压住整个器身，公共压板有40~50mm厚，并采用相同厚度的附加压板，保证轴向压紧。同时合理布置压钉数量，压钉采用弹簧压钉，使得当绕组产生轴向收缩或位移时，由于弹簧的作用，仍能保持一定的压力。所有这些措施最终保证器身轴向不能窜动。
铁心是整个变压器器身的骨架，铁心与内绕组之间要用撑板和撑棒撑紧，其位置正好与撑条对应，当短路瞬间时，很快传递到铁心上，使铁心受力均匀，因此，要保证圆度，使之受力均匀。同时让整个夹件成为一个牢固的整体。
4.3以严格的工艺制作确保35kV大容量变压器的抗短路能力
好的产品最终必须由好的工艺来完成。所有的绝缘垫块采用预密化处理，使垫块收缩量最小，并放于恒温室中保存；
绕组绕线时采用拉紧装置，绕紧。撑条、垫块要对正，绕组端部及出头绑扎牢固，每绕制10段左右进行一次轴向压紧，以保证轴向紧实及线饼整齐；对绕好单只线圈进行烘燥处理，放在恒温房中，防止受潮。严格控制其几何尺寸且进行稳定化处理，以使其磁中心线一致；
铁心的圆度和垂直度控制好，器身套进铁心后，四周要垫平，保证受力均匀；
器身采用整体组装；在制作过程中，保证线圈间，线圈与铁心间对正、撑紧、撑实；
最好是0裕度安装。
引线加强加固，紧固采取自锁和防松结构，特别是开关处的工艺处理要有缓冲；
采取着些工艺措施后，可显著提高变压器的抗短路能力。
4.4以高标准的材料保证35kV大容量变压器的抗短路能力
原材料严格按规范和程序采购，特别是关键材料，比如导线上，采用屈服强度高的导线；绝缘压板采用高密度的T4层压纸板或环氧板；内衬高强度绝缘筒；
同时其他材料也按工艺要求和标准采购。所选择的厂家必须是信誉好正规企业。
5 ．结论和思考
通过以上措施后，某公司设计的SZ11-31500/35kV变压器顺利通过国家权威部门的短路试验，性能参数良好，短路前后阻抗变形量极小。因此证明这些方法和措施是有效的。这些实用的措施对变压器行业提高变压器的抗短路能力有一定的借鉴意义。
总之，如何提高35kV大容量变压器器抗短路能力，我们还有许多路要走，特别是现在出现一些新材料、新工艺的情况下，我们还需更多的探索。
参考文献：
[1] 《电力变压器手册》 保定天威集团编
[2] 《变压器设计手册》 沈阳变压器研究所编
论文作者:杨国新
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/16
标签：绕组论文; 变压器论文; 轴向论文; 大容量论文; 垫块论文; 导线论文; 能力论文; 《电力设备》2017年第32期论文;