福州大学科研团队在变压器绕组变形研究方面取得新进展

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电力变压器短路时会产生巨大的短路电动力，当短路电动力过大时会导致变压器绕组变形。为研究三相三绕组变压器短路时的电动力分布和绕组变形情况，福州大学电气与自动化学院的研究人员林野、兰生、许明龙、陈杰、朱志豪，在2022年第1期《电气技术》上撰文，通过有限元磁-结构场耦合的方法，计算了三绕组变压器发生三相对称短路时的漏磁场和短路电动力，并研究了在最大短路电动力作用下的低压绕组变形情况。研究结果对研究变压器绕组变形具有一定实际意义。

电力变压器是电力系统的关键设备，当变压器发生短路故障时，变压器绕组可能在巨大的短路电动力作用下变形，造成电力设备损坏，影响电网的正常运行。因此，变压器绕组短路一直受到国内外科研人员的关注。

从研究现状看，对变压器绕组变形的研究主要集中于双绕组变压器或者三绕组变压器的两个绕组之间作用的问题，缺少对三相三绕组变压器的相间、绕组间同时作用的研究。三绕组变压器在电力系统中处于枢纽地位，当三绕组变压器发生短路时会造成严重影响。

福州大学电气与自动化学院的研究人员以一台50MV•A三相三绕组变压器作为实例进行研究，根据该型号变压器的实际参数，建立变压器的三维结构模型。利用Ansys系列软件计算该变压器发生三相对称短路时的漏磁分布和短路电动力，通过磁-结构耦合计算高、中和低压绕组的电动力分布，重点分析低压绕组在最大短路电动力作用下的变形和应力分布。

图1 变压器低压绕组的实际变形分布

他们最后得到研究结论如下：

1）变压器绕组中部的辐向漏磁小于两端，并且两端的辐向漏磁方向相反；而中部的轴向漏磁大于端部。

2）辐向短路电动力使低压、中压绕组向内压缩，高压绕组向外膨胀，绕组中部受到辐向电动力明显大于两端；绕组两端受到的轴向短路电动力大小接近但方向相反，中部的轴向电动力为零，绕组两端的受力方向均指向绕组中部。

3）在短路电动力的作用下，低压绕组中部的变形程度大于绕组两端，因此在设计变压器时，需要增强绕组中部的抗短路能力。

本文编自2022年第1期《电气技术》，论文标题为“短路电动力作用下变压器低压绕组变形研究”，作者为林野、兰生 等。

下载论文PDF版，请点击左下角“阅读原文”，访问期刊网站。

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