抗短路能力不足的制造原因分析

变压器之所以动稳定性能差，在运行中经受不住各种短路，追其原因大致有以下几点：

（1）变压器结构设计中，对作用在变压器绕组上的电动力，仅用静态力学的理论计算，是不能正确、准确的反映变压器承受突发短路电流冲击能力的。因为绕组各部分的作用力和变形的关系是很复杂的，也是随时间在变化的，因此只有对动态过程进行分析，才能使电动力的计算结果正确的反映绕组的实际受力状态。国内外的试验研究结果均表明，变压器绕组短路的动态效应对绕组的径向稳定性具有一定的影响，而按静态方法只考虑与非对称短路电流第一个峰值相对应的短路电磁力的作用，在某些情况下是不准确的。因线饼的径向最大弯曲变形，有时是在短路电流第一峰值冲击之后还要经过几个周期才出现。

理论分析与实践经验均表明，变压器绕组线饼耐受径向短路电动力的能力主要通过设计计算来保证，其绕组短路时所产生的线饼平均视在压缩应力值，不应超过线饼径向失稳的平均临界应力值(该值与绕组导体材料的名誉屈服极限之间没有一个直接的关系，而与导体材料和绝缘材料的力学特性以及绕组结构参数有关)，并应考虑绕组绕制过程中可能存在“导线绕制倾斜”、“紧密程度不够”、“径向垫块排列不整齐”等缺陷，适当的留有设计安全裕度。

（2）绕组轴向压紧力不够，这不仅使绕组最终未能达到设计和工艺要求的高度，不能使其始终保持紧固状态，而且在短路轴向力的作用下，绕组有可能出现松动或变形现象。发生这一问题是与一些变压器厂没有很好的针对国内材料和工艺现状，而盲目的采用同一绝缘压板结构有关。采用这种结构虽然可节省端部绝缘距离，降低附加损耗，但是采用这种结构通常需要对垫块进行密化处理；在绕组加工好后，还应对单个绕组进行恒压干燥，并测量出绕组压缩后的高度。把同一压板下的各个绕组调整到同一高度，然后在总装时用油压装置对绕组施加规定的压力，最终达到设计和工艺要求的高度。只有经过只有的严格工艺处理，才能保证总装时同一压板下的各绕组都能够被压紧，而且能够在运行过程中保持稳定。否则就可能带来质量上的重大隐患。

为了防止变压器绕组在短路过程中的轴向失稳，变压器绕组轴向压紧力值的选取是至关重要的。其轴向压紧力的最小值，应该保证变压器在短路过程中绕组的任何部位不出现松动和“空隙”，并且在变压器的长期运行过程中保持有足够大的轴向压紧力。根据国外的实践经验，变压器绕组轴向压紧力在线饼与径向垫块接触面积上的接触压力值通常应保持在3.5-5.0MPa之间，而对特大容量变压器为10.0MPa左右。在长期运行过程中，也不应低于5.0MPa，至少不应低于3.5MPa。

再有压板的材质和线圈导线，特别是换位导线的硬度和宽厚比同样也是需要密切注意的问题。钢压板的刚度较大，压板的支撑力到线圈端部的压力传递比较简单。但如果采用层压木(纸)板，情况要复杂得多，应特别注意压板本身的机械强度和刚度。在所统计的短路事故中发现层压板被折断(有的断裂成几块)情况有多起，其中有的层压板采用的是半圆层压板，而不是加强的整圆层压板。对于线圈导线和换位导线的硬度及宽厚比也是绕组轴向能否稳定的重要参数，如某发电厂一台SFP-360000/220变压器在短路事故后，吊心检查发现这台变压器的低压绕组采用的是机械强度很差的换位导线。由此看来，选用绕组导线时，尤其是采用换位导线时，应适当控制其宽厚比。对轴向力较大的绕组，宜采用自粘性导线、硬度较坚的导线，以提高绕组自身强度。

（3）内绕组与铁心柱间支撑不够，部分变压器内绕组内衬的是软纸筒，在径向力的作用下，往往使内绕组向铁心方向挤压，铁心烧损的情况屡有发生。除此，绕组某些内撑条经过干燥处理后，由于收缩而处于完全的无效支撑状态。类似这种情况较多，因此为了加强内绕组与铁心柱间的支撑，一般通过增加内径支撑的数目，提高绕组径向支撑的可靠性，或者将内绕组直接绕制在高强度的硬纸筒上，或是将台阶状铁心柱用圆木棒垫成圆柱形等措施来提高绕组的径向动稳定性能。

从上述分析看来，变压器能否承受各种短路主要取决于结构设计和制造工艺，当然与运行管理和运行条件也有一定的关系。如在短路事故中，有一些短路事故就是因保护失灵、开关拒动、失去直流电源或容量不足等，致使短路故障切除时间过长，在电、热的共同作用下导致变压器绕组损坏。