王貴儒

（西山煤電電力公司， 山西 太原 030053）

1 短路情況下的線圈受力分析

首先，要對(duì)短路電流進(jìn)行合理確定。在變壓器處于運(yùn)行模式下，如果因某種因素導(dǎo)致線端或者系統(tǒng)突然短路，則要對(duì)短路電流的峰值進(jìn)行合理定位，具體計(jì)算公式如式（1）所示。

式中：Ikf為短路發(fā)生時(shí)電流的峰值，Ik為短路電流穩(wěn)定后的數(shù)值。可以將Ikf定位于Ik短路電流產(chǎn)生后非周期衰減量迭加后的最大值，由于Ikf所產(chǎn)生的電動(dòng)力發(fā)生瞬時(shí)作用，但是并不會(huì)產(chǎn)生損傷，從而使線圈可以承受突然間的短路電流[1]。

其次，分析線圈受力情況。載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的電動(dòng)力在確定時(shí)主要依據(jù)左手定則，將左手伸開，磁場(chǎng)正方向需要從掌心的正面穿過，電流正方向以食指的指向?yàn)闇?zhǔn)，拇指指向?qū)儆陔妱?dòng)力正方向。通常情況下，在發(fā)生短路時(shí)，線圈損壞的原因主要有以下三種，分別是處于正常運(yùn)行狀態(tài)下電動(dòng)力引發(fā)的損壞問題、發(fā)生突然短路時(shí)由幅向電動(dòng)力導(dǎo)致的損壞和突然短路時(shí)由軸向電動(dòng)力引起的損壞[2]。

載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的電動(dòng)力由左手定則確定：縱線磁場(chǎng)線縱線分量在導(dǎo)線上產(chǎn)生的電動(dòng)力為橫向力，橫向力使高壓(外部)線圈向外拉，低壓（內(nèi)部）線圈向內(nèi)壓，即企圖將高壓線圈直徑拉大（導(dǎo)線受力拉）和將低壓線圈直徑壓縮（導(dǎo)線受力壓）；導(dǎo)線端部幅向漏磁在導(dǎo)線上產(chǎn)生縱線電動(dòng)力，企圖將高低壓線圈的高度壓縮；幅向漏磁場(chǎng)也有彎曲，其橫線分量在導(dǎo)線上產(chǎn)生縱向電動(dòng)力，其反向沿線圈高度變化。

2 短路試驗(yàn)技術(shù)

2.1 短路方式以及試驗(yàn)電源的選擇

在進(jìn)行短路方式選擇過程中，通常情況下有兩種，其一是預(yù)先短路法，在操作過程中，對(duì)變壓器的二次側(cè)預(yù)先進(jìn)行短路或者是直接將斷路器開關(guān)閉合，然后在一次側(cè)進(jìn)行勵(lì)磁處理，屬于預(yù)先處理模式。其二是后短路法，在實(shí)際操作過程中，將變壓器一次繞組施加勵(lì)磁電壓，電壓值要適當(dāng)，對(duì)于二次繞組，需要實(shí)現(xiàn)短路狀態(tài)，主要的方式是通過短路裝置來完成這一目的。

對(duì)于試驗(yàn)電源，要根據(jù)變壓器的容量來確定，通常情況下，小容量變壓器使用的是三相電源，單相電源也可應(yīng)用其中。而對(duì)于大容量變壓器則只能使用單相電源。對(duì)于電壓施加的方向，如果繞組處于三角形聯(lián)結(jié)狀態(tài)，單相電源應(yīng)該在三角形兩個(gè)角的位置上，如果繞組處于星形聯(lián)結(jié)模式，電壓施加方向?yàn)橐粋€(gè)線段與其余兩端連在一起[3]。

2.2 短路試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于短路試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)前國內(nèi)產(chǎn)品均使用GB 1094.5—1985標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)，出口產(chǎn)品則是根據(jù)IEC 76.5—1976。

2.3 試驗(yàn)合格的判定

在進(jìn)行試驗(yàn)是否合格的判定過程中，需要保證試驗(yàn)條件的合理性，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，比較波形圖和電抗值、進(jìn)行電氣試驗(yàn)、進(jìn)行外觀檢查和吊心檢查、還可以采用一些輔助性措施，比如說低壓脈沖法和頻率響應(yīng)法等[4]。

3 提高抗短路能力的措施

3.1 進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化

1）精準(zhǔn)化計(jì)算。機(jī)械力大小會(huì)受到安匝平衡情況的影響，所以，需要使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低安匝平衡分區(qū)，在每個(gè)區(qū)域布置大油隙，進(jìn)行電抗高度的分區(qū)控制，導(dǎo)線寬厚比設(shè)置科學(xué)，降低繞制系數(shù)。

2）繞組形式設(shè)置。需要對(duì)連續(xù)式繞組的換位模式進(jìn)行改進(jìn)，提高并繞的數(shù)量，增強(qiáng)應(yīng)用范圍。

3）壓板設(shè)置。使用木壓板降低漏磁損耗，并根據(jù)變壓器的容量進(jìn)行壓板厚度設(shè)置，幅向尺寸合理，適當(dāng)增加壓釘數(shù)量，確保壓釘位置設(shè)置科學(xué)。

4）電磁力方面。這一影響具有不可回避的特性，只能盡量降低，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，銅材質(zhì)導(dǎo)線允許的最大應(yīng)力為150 kN/mm2，導(dǎo)線單位面積的總應(yīng)力應(yīng)保持在不超過最大允許值的80%。

3.2 進(jìn)行工藝優(yōu)化

1）線圈繞制方面。墊塊使用的是密化倒角的處理模式，根據(jù)分區(qū)電抗高度的有相關(guān)規(guī)定，對(duì)游隙墊塊采取分區(qū)控制的模式，壓縮系數(shù)必須要統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，保存地點(diǎn)為溫室，使用時(shí)可以根據(jù)具體需求及時(shí)供應(yīng)，使用氣動(dòng)拉緊裝置，保證線圈繞制的密實(shí)度，對(duì)于幅向高度需要控制在±1.0 mm范圍內(nèi)。保證低壓線圈出頭固定，不能出現(xiàn)回彈現(xiàn)象，在內(nèi)部設(shè)置強(qiáng)度較高的硬紙筒保證繞組幅向套緊，增強(qiáng)壓緊力。

2）對(duì)軸向振動(dòng)的固有頻率進(jìn)行調(diào)整。具體如式（2）所示。

式中：M和k分別為系統(tǒng)質(zhì)量矩陣的剛度矩陣；z為系統(tǒng)位移列陣；Z為系統(tǒng)加速度列陣。在這一過程中，要保證軸向預(yù)緊力科學(xué)合理，使軸向振動(dòng)各階固有頻率不會(huì)出現(xiàn)100 Hz和50 Hz，進(jìn)行短路強(qiáng)度的提升。

4 結(jié)語

對(duì)于變壓器短路機(jī)械強(qiáng)度的研究要進(jìn)行受力情況分析和相應(yīng)的力學(xué)計(jì)算，使用定量與定性相結(jié)合的模式，在進(jìn)行短路試驗(yàn)技術(shù)調(diào)整過程中，需要對(duì)整個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行合理設(shè)置，選擇恰當(dāng)?shù)脑囼?yàn)條件，合理確定判斷標(biāo)準(zhǔn)，然后針對(duì)性進(jìn)行防控措施的制定，提高線路的抗短路能力。