变压器抗突发短路能力的提高

变压器抗突发短路能力的提高

摘要：本文通过对变压器产生短路现象，对线圈结构以及导线选择方面进行分析，提出提高变压器看短路能力的措施。

关键词：突发短路；线圈；电磁线；换位导线

随着国家经济的增长持续加快，对能源的需求增大，合理利用自然资源成为社会发展的重要工作。我国正处于社会经济快速发展时期，我国的自然资源分布极其不合理，东部及中部地区经济发展迅速，但资源不能满足经济持续增长的需求，西部地区自然资源丰富但经济发展相对落后，为平衡国内自然资源配置，目前除天然气实施”西气东输”工程外，西电东送也是解决东部资源短缺的一种方式。通过近年来国家电网的增容以及电网联网建设，使得电网输送能力及稳定性得到了极大的提高。为了能够输送更大的电能以及平衡电网的输送能力，联网电网的电压也在不断提升。全国电网逐渐连为一体，电网的稳定运行就关乎国民生活的方方面面，因此把提高电网运行的可靠性作为电网建设的重要考核指标之一，尤其是对于电气装备的稳定性更显得重要。

随着电网向超高压、大容量、远距离方向发展，输变电设备制造业未来将研制750kv和1200kv电压等级的电缆设备及高电压等级的变压器和开关设备，单台容量可达1000mva或以上；500kv将成为各大区电力网的主要交流输电线路。西北电网750kv输电线路正在建设中，中部、南部使用±800kv直流输电线路，1000kv输电试验线路已进入试运行阶段。高电压、大容量输电线路的稳定需要电

力设备经受得住过压、突发短路等的考验，作为输变电的主要电力设备，输电线路的抗突发短路能力就是变压器的抗突发短路能力[1]。变压器的抗突发短路能力取决于在变压器设计中线圈使用的材料和线圈结构的选用：

1 线圈使用的材料

线圈的主要构成材料是电磁线，线圈的强度取决于电磁线的屈服强度，提高电磁线的屈服强度能够提高线圈的抗突发短路能力，合理选择导线材料是提高线圈强度的一个方法。

1.1 提高电磁线的屈服强度：正常导线的屈服强度在100mpa以下，导线的绕制工艺性极佳，但绕制完成后的线圈刚性较差；半硬导线作为提高电磁线机械强度的一种新型导线，在线圈结构中应用越来越广泛。现在导线的屈服强度σ0.2的值可以较精确控制在：120mpa≤σ0.2<140mpa、140mpa≤σ0.2<180mpa、160mpa≤σ

0.2<210mpa、σ0.2≥210mpa这样四个范围。屈服强度σ0.2值在以上四个范围内的半硬导线绕制的线圈具有一定的抗突发短路能力。

1.2 半硬自粘换位导线：铜导体截面积小，抗拉强度相应有所提高，换位导线是由许多根截面很小的导体并列而成的。半硬自粘换位导线具有结构紧凑、导线体表比大，载流能力大的优点，导线线芯的屈服强度在达到220mpa以上时导线仍然具有较好的绕制工艺性，绕制完成后进行加热自粘合后，线圈固化成型，线圈整体具有较强刚性，线圈能够承受较大的短路力。

1.3 过度提高导线屈服强度的弊端

1.3.1 较高的屈服强度会使电磁线的工艺性变差，导线规格选择面减少，绕制的变压器线圈与支撑骨架贴合不紧密，结构反而变差。

1.3.2 较高的屈服强度使得导线加工困难，导线的电阻率增加，变压器的空载损耗增大。

2 变压器线圈结构的改进

随着线圈绕制设备及工装的不断发展，线圈的紧实度也在逐渐提高，线圈的结构也发生了较大的变化，由单一结构发展成多种结构，从结构上进行优选，是提高线圈强度的一种方法[2]。

2.1 优先选用合理的线圈结构

对于大容量的电力变压器的高压线圈优先选用连续式或内屏连

续式结构，同时结合中部进线，上下两路并联结构，平衡线圈结构。对于结构紧凑的中小容量的电力变压器高压线圈采用纠结连续式

线圈。对于小容量的配电变压器高压线圈采用层式线圈。以上可以提高变压器的生产效率。

对于低压线圈尽量采用换位导线，同时线圈结构主要为多根并列螺旋式线圈。

2.2 提高变压器线圈结构的刚度

电力变压器线圈承受短路力发生变形，断面形状是梅花形的，在有撑条部位基本无变形，但在档间线圈就会发生凸起或下陷，使相邻的导线发生短路而产生破坏。变压器线圈短路一般为内侧靠近铁芯柱的低压线圈受短路电磁力向圆周外侧扩张变形，外侧高压线圈

收到感应电磁力线圈向圆周内侧塌陷变形。采用工艺措施保证线圈的圆度，严格控制线圈外表面的一致性，降低局部突起现象可以提高线圈的结构刚度。增加线圈刚度可采用减小线圈净档距，减小撑条宽度，增加线圈档数，提高线圈圆度的方法，使线圈内外紧密，形成坚固的圆筒形结构。

2.3 提高变压器线圈组的装配强度

线圈调整完成后就进行线圈的组装，组装线圈过程中需要严格控制绝缘材料的含水率、线圈之间的套装间隙，尽量降低组装工位空间的环境湿度，采用干燥降低线圈、组装绝缘件的含水率。组装过程中要精细操作，将线圈撑条、器身撑条、铁轭垫块中心对正，确保组装过程中内外线圈连接撑条全部受力，强度均匀，不存在明显的装配缺陷。线圈套装要紧实，套装时每道撑条要打石蜡，同时使用水准仪进行校正中心，防止线圈撑条错位和下降时带动撑条移动，造成装配不当。

3 结束语

提高变压器抗突发短路能力可以从提高导线的屈服强度和提高

线圈结构强度进行解决，线圈导线的屈服强度增大，抗突发短路能力就能得好提高，线圈的结构刚性强，抗突发短路能力就能得到提高，要研究分析两者之间的最佳匹配关系，使电气设施的可靠性得到提高[3]。

参考文献

[1]伊克宁.变压器设计原理[m].中国电力出版社，2003年10月.

[2]变压器制造技术丛书编审委员会.变压器处理工艺.机械工业出版社，1-68页（1998年6月）.

[3]沈其文，徐鸿本.机械制造工艺禁忌手册[m].机械工业出版社，1-68页（2001年1月）.

作者简介：刘燕（1975，10-），女，籍贯：陕西定边人，新疆，高级讲师，西安理工大学毕业，在读研究生（自动化控制方向）。