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大容量变压器抗短路能力简析(2)

时间:2014-10-07 15:32 来源:www.fabiaoba.com 作者:王志连点击: 次

　　3.2.1 变压器设计

　　（1）结构设计

　　结构设计总的思路是：基础稳固、支点可靠、保护力大、破坏力小。变压器能否通过短路冲击，首先决定于变压器的结构是否合理。后期工艺及生产控制无法弥补结构上的缺点。

　　变压器内线圈加硬纸筒及撑条可有效撑紧撑圆线圈，保证短路时电动力的有效传递。提高导线的屈服强度可有效提高绕组的抗短路能力。

　　（2）安匝计算

　　一般来说，变压器额定分接的安匝不平衡率控制在1.5%左右，极限分接控制在3.5%左右，安匝控制的越好，变压器在受到短路冲击时的轴向电动力越小。将调压线圈拿出作为单独线圈进行设计，可有效改善安匝分布。

　　（3）电流密度选取

　　电流密度值越小，变压器承受短路冲击能力越强，但同时经济性越差，在保证抗短路能力合格的前提下尽量提高变压器的经济性是设计追求进步的方向。

　　（下转第134页）

　　（上接第129页）

　　（4）材料选取

　　根据设计经验以及国网十八项反措要求规定，变压器内线圈必须使用半硬铜自粘性换位导线。变压器在受到短路冲击时，一般会在0.15s内退出运行，这时自粘性换位导线的自粘性基本未受到短路温升的影响，且短路电动力在第一个周波达到峰值早已过去，因此，半硬铜自粘性换位导线的抗短路能力远远优于普通的纸包单线或组合导线。

　　（5）抗短路验算

　　目前的抗短路能力验算主要有两种方法。一种是基于典型物理公式进行计算的内线圈辐向力计算方法，是根据弹性理论由承受幅向压力的薄壁圆筒的幅向稳定公式推导出来的，根据实践经验，只要绕组辐向失稳的安全裕度取1.8～2.0[2]，则承受辐向压缩短路力作用的绕组就不会因幅向失稳而损坏。另一种是基于有限元法的计算方法。受制于商业软件内核判据的不同，各软件计算的抗短路能力裕度存在差异，需要变压器制造厂根据自己的实践经验进行总结。

　　3.2.2 变压器的生产工艺控制

　　提高变压器抗短路能力，主要集中于变压器器身上，主要包括线圈绕紧、套装撑紧、器身压紧。另外兼顾引线夹持及线圈出头绑扎等。

　　（1）线圈绕紧。根据生产设备、操作工艺的能力，控制线圈绝缘件尺寸，换位处加强绝缘，保证在短路冲击时，绝缘件不能处于自由状态，线圈绕制后形成刚体。

　　（2）套装撑紧。目前通用的做法是采用器身整体套装。套装前铁心撑圆，套装时线圈撑条档份要分配均衡，保证纸筒干燥后尺寸，线圈必须在施加外力的作用下套装，再通过恒压干燥压紧。

　　（3）器身压紧。提高器身轴向的稳定性，主要通过以下措施进行。一是对绝缘垫块进行密化处理。二选择合适的轴向预紧力。三是改进压板性能。四是进行绕组结构材料参数测试、轴向压紧情况探测、绕组变形测试等工作。

　　（4）结合变压器接线方式，器身引线夹持、线圈首尾段线饼的绑扎、线圈出头处引线的绑扎等也都是提高变压器抗短路能力的关键点。

　　4 结论

　　（1）变压器的抗短路能力主要决定因素是导线材质、设计结构和工艺。

　　（2）随着电网容量的增加，系统短路电流越来越大，如何通过实践寻找可靠经济的解决方案是我们不断追求进步的方向。

　　参考文献：

　　[1]电力变压器-第五部分-承受短路的能力[Z].GB 1094.5-2008 .

　　[2]谢毓成.电力变压器手册.机械工业出版社[M]，2003（01）.

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