广东能建电力设备厂有限公司广东广州510285
摘要：对110kV电力变压器的安匝分布及短路机械力进行了全面的计算，介绍了我厂新制电力变压器的结构特点及针对抗短路冲击能力的强化措施，并对相关问题提出了一些个人看法，最后介绍了在运行的变压器现场加固方法并作了简单分析。
关键词：电力变压器抗短路计算强化措施
随着电网容量的不断增加，大型电力变压器抗短路能力成了一个突出问题。对于一些抗短路能力较弱的变压器，在近区或出口发生短路时往往较易遭到损坏，造成严重事故。这个问题引起全体设计人员的高度重视，大家在多次研讨会上，提出了不少改进意见。我们对我厂的H型变压器在短路情况下的电动力也重新做了分析计算，对新制变压器的安匝平衡进行了仔细的调整。
1短路时线圈受力分析及计算结果
我们知道，由于线圈中漏磁通φ的存在,载流导线在漏磁作用下受到电动力的作用,特别是在线圈突然短路时电动力最严重,比正常运行时要大几十倍,甚至更多。漏磁通常可分成纵向漏磁和横向漏磁,纵向漏磁使线圈产生辐向力,而横向漏磁使线圈产生轴向力。
横向漏磁的产生有两个来源，一种是由线圈端部漏磁弯曲部分的横向分量而来，分析认为这种横向漏磁在线圈端部最大，到了线圈中部几乎为零，这种横向漏磁又需借助计算机来计算，在目前110kV设计计算中尚未要求必须计算。另一种是由于内外线圈各区段安匝不平衡而产生的横向漏磁，这部分在110kV设计中是必须要计算的。
现以一台SFZ9-40000/110变压器为例，其安匝分布及短路时轴向力以及线圈应力计算结果如下：（按阻抗电压Uk=10.5%计算）
a.安匝分布计算数据见表1
表1安匝分布计算数据
b.额定分接时最大不平衡安匝百分数αm=1.59%
轴向机械力Fi=65600N
导线应力高压σ1=53.3MPa
低压σ2=35.7MPa
c.最大分接时最大不平衡安匝百分数αm=4.2%
轴向机械力Fi=193300N
导线应力高压σ1=66.4MPa
低压σ2=43.1MPa
铜导线许用应力[σ]=160MPa，可见导线应力在设计上是满足要求的。
2器身结构特点及强化措施
在抗短路方面，器身结构设计应能承受短路时最大轴向机械力和2.5~3.5MPa线圈压紧力的共同作用，线圈及压紧结构不应有显著变形或损坏，否则将危及变压器安全运行。
我厂新制的110kV电力变压器铁心采用板式夹件—拉板框架结构，上下布置圆盘式压钉和托钉，侧面用槽钢收紧夹件，结构简单牢固；低压线圈采用双层单螺旋结构，在导线规格选取上有较大的自由度，便于选取较大规格的导线，防止导线扭曲变形；高压线圈采用中部进线，同一线圈选用2~3种不同线规，便于调整匝数，有利安匝平衡；调压线圈分上下两部分，中部用双层硬纸筒支撑，结实牢固；所有线圈内侧均用硬纸筒支撑，低压内纸筒厚度由原来的3.5mm增加到5mm；内侧撑条数加倍，从而增加支撑点；所有线圈端圈为实心纸圈，有利于力的转递，增强线圈端部稳定度；在铁心的梯角处尤其是小级侧适当放置酚醛圆棒，提高铁心圆整度，以更好地支撑线圈；压板采用整圈电工层压木板，并在其上面增加副压板；增加了压钉个数，并按受力情况合理分布，根据压钉和压板强度校核，这种压紧结构有较大的安全裕度。
此外，我们认为，变压器的阻抗电压取正公差，一定程度上可限制短路电流。
3工艺措施
①线圈垫块预压密，根据压密情况加减垫块，保证线圈轴向高度符合设计要求。
②线圈采用恒压干燥，在3.0MPa恒定压力条件下进行真空干燥，出炉后单个线圈在3~3.5MPa压力下通过压力机定型。
③套装完后整体压紧线圈。
④器身出炉后用油压机压紧线圈，上紧压钉。
⑤相间位置线圈与铁轭间的空隙用斜板打入填实，保证三相线圈的相间位置充分压紧，防止短路时变形。
以上措施，从设计及工艺上大大加强了线圈稳定性，从而提高了变压器的抗短路冲击能力。
4结束语
1．提高变压器的抗短路冲击能力，对增强变压器的运行可靠性具有重要的意义。
2．新制的变压器经过结构和工艺的改进完全能承受突发短路电流的冲击，试制的样机送到沈变研究所虎石台试验站做突发短路试验，试验前后阻抗电压变化不超过2％，试验后吊罩检查，所有部件无松动，线圈无异常变形。
3．对正在运行的H型变压器经强化改造后可靠性大大提高。
参考文献
1、马丁J.希思科特著王晓莺等译.变压器实用技术大全。北京：机械工业出版社.2004
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