淺談突發(fā)短路時(shí)變壓器短路受力情況

趙昔勐 趙寶瑞

摘要：本文主要以常規(guī)油浸式變壓器作為研究對(duì)象，從變壓器突發(fā)短路時(shí)繞組線圈輻向短路力的情況，分析結(jié)果主要用于電磁計(jì)算方案線規(guī)選取，利用公式推導(dǎo)輔助完善設(shè)計(jì)方案，輔助導(dǎo)線屈服強(qiáng)度選取。

關(guān)鍵詞：突發(fā)短路;彎曲應(yīng)力;拉伸應(yīng)力

1 引言：

變壓器內(nèi)部是一個(gè)非常復(fù)雜的磁場(chǎng)區(qū)域，帶電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中會(huì)受到安培力的作用，正常運(yùn)行情況下變壓器所承受電流較為穩(wěn)定，導(dǎo)線雖然受力但不會(huì)發(fā)生太大的形變。但當(dāng)變壓器遇到突發(fā)短路情況時(shí)短路電流通常會(huì)非常大，而安培力公式 中磁通密度 與電流成正比，從而使安培力與短路時(shí)電流的平方成正比，此時(shí)短時(shí)間內(nèi)斷路器如果不能及時(shí)斷開，變壓器繞組上將會(huì)承受平時(shí)幾百倍甚至更大電磁力，此時(shí)線圈會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較大的收縮或拉伸，使導(dǎo)線產(chǎn)生損傷從而引起較大的電力事故，所以變壓器耐受短路性能也是衡量變壓器質(zhì)量的一個(gè)非常重要的標(biāo)準(zhǔn)。

2 研究背景：

供電公司因個(gè)別產(chǎn)品抗短路不足而發(fā)生短路故障，這給供電公司及用戶帶來了很大的經(jīng)濟(jì)損失。近年來國網(wǎng)公司對(duì)變壓器抗短路性能也是越來越重視，為解決因變壓器短路問題造成的電網(wǎng)故障而成立了國網(wǎng)抗短路中心，抗短路中心目前對(duì)在運(yùn)的變壓器進(jìn)行抗短路計(jì)算并對(duì)其分類，對(duì)未投入運(yùn)行的變壓器在設(shè)計(jì)生產(chǎn)之前就要做抗短路性能分析，對(duì)未滿足國網(wǎng)抗短路標(biāo)準(zhǔn)的變壓器不允許入網(wǎng)運(yùn)行。所以對(duì)變壓器抗短路性能的研究和分析非常重要，在設(shè)計(jì)之初就應(yīng)該滿足抗短路性能。

3 繞組輻向力計(jì)算：

由上圖可以看出在短路時(shí)根據(jù)左手定則內(nèi)外繞組電流相反，所受到的力也是相反的，所以低壓繞組會(huì)受到一個(gè)壓縮應(yīng)力，高壓繞組受到拉伸應(yīng)力，當(dāng)拉伸或壓縮應(yīng)力超過了變壓器繞組所能承受的限制，繞組將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重變形，因?yàn)樽儔浩骼@組為圓形，圓形物體受到的壓力比受到拉力更容易變形。

對(duì)于低壓繞組來說增加內(nèi)撐條數(shù)量可以有效減小撐條間承受的力，但增加撐條數(shù)量可能會(huì)阻礙油流，所以對(duì)于導(dǎo)線屈服應(yīng)力的選取尤為重要。

由此公式可以在電磁計(jì)算方案設(shè)計(jì)時(shí)檢查校驗(yàn)導(dǎo)線屈服強(qiáng)度是否合適。

4 總結(jié)

本文主要變壓器短路時(shí)繞組輻向力進(jìn)行公式推導(dǎo)，計(jì)算導(dǎo)線所能承受的應(yīng)力，用來校核電磁計(jì)算方案的合理性，此公式對(duì)于繞組線規(guī)的選取，導(dǎo)線屈服應(yīng)力的選擇有著一定指導(dǎo)作用，使得產(chǎn)品提高變壓器抗短路性能，使設(shè)計(jì)方案更加的合理，產(chǎn)品更加可靠，隨著國網(wǎng)公司對(duì)變壓器抗短路性能的重視，后續(xù)會(huì)有很多企業(yè)參照國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行采購變壓器，所以抗短路性能的研究還需繼續(xù)深入。

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