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变压器引线短路力承受能力的计算分析
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张圆圆
摘要：计算分析了变压器引线在短路状态下的受力情况。
关键词：突发短路；电磁力
1变压器突发短路故障简介
当变压器处于正常运行状态时，其二次侧突然发生短路，此即为突发短路故障。突发短路故障会在变压器的一、二次绕组中产生很大短路的电流。短路电流则会在变压器线圈、引线中产生巨大的机械应力，危及变压器的可靠运行，甚至毁坏变压器。而变压器在短路状态下所耐受的安培力，是最为严重的机械挑战。点动力具有脉动性质、瞬时作用在绕组及引线上，而且正比于电流值的平方。因为极限情况下，短路电流的幅值可以达到10-20倍的满负载额定电流，机械力则会增加至100-400倍。
2.突发短路电流的计算
根据实际使用中突发短路情况的发生频率，本文选取发生突发短路最频繁的自耦变压器进行分析，型号ODFS-334000/500.高中低压容量分别为：334000/334000/100000（MVA）。
突发短路情况下，短路电流倍数；
K=100/（Uk+Us）
K：短路电流稳定值倍数。
Uk：变压器短路阻抗
Us：线路阻抗
高中短路状态下：
K1=4.59（基准容量334MVA）
中低短路状态下：
K2=7.45（基准容量100MVA）
3引线短路所受机械力的计算
3.1高中短路计算边界条件：
高中运行高压侧模型，高压线圈电流5057.21A，中压线圈电流6556.356A，中性点引线电流6556.356A。
3.2高中短路磁场分布：
磁力线分布（图中坐标系，红色为X轴，绿色为Y轴）
3.3中性点引线短路力计算结果：
上端部中性点引线短路力：
X方向：-0.4244N/mm
Y方向：0.47255N/mm
3.4中低短路计算边界条件：
中低运行低压侧模型，中压线圈电流5898.165A，低压线圈电流20694.61A，低压引线电流20694.61A。
3.5低压侧磁场分布：
磁力线分布（图中坐标系，红色为X轴，绿色为Y轴）
3.6低压引线短路力计算结果：
低压引线短路力：
X方向：0.134N/mm
Y方向：-0.028N/mm
4.受力计算结果：
中性点引线应力分布
中性点引线，最大應力为29.5MPa，出线在导线夹上。导线夹采用层压纸板，许用强度按57MPa计算，具有57/29.5=1.93倍。铜管引线上最大应力为20.1MPa。
低压引线应力分布
低压引线，最大应力为59.78MPa，出线在导线夹上，导线夹其余大觉部分区域应力不大于15MPa。导线夹采用层压纸板。铜管引线上最大应力为32.38MPa。
5.结论
通过对引线短路状态短路机械力的受力分析，确保变压器的耐受突发短路能力。
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-全文完-
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