（卧龙电气银川变压器有限公司宁夏银川750200）
摘要：本文通过理论计算，对SFZ11-100000/110的产品进行短路强度核算，通过核算短路应力、临界失稳强度、短路耐热能力的计算，对变压器结构设计起到一定的借鉴作用。
关键词：变压器短路强度
7短路力计算
变压器短路是变压器的一种事故运行状态。短路时，变压器绕组中将流过巨大的电流，产生强大的电动力，并在极短时间内发出大量的热量。变压器抗短路能力就是对所产生的电动力和热量的承受能力，即变压器的动稳定性能和热稳定性能。
由于绕组中存在漏磁场，导致线圈导线在该磁场作用力下产生电动力，该力在绕组短路时最为严重。纵向磁场使绕组产生幅向力。而由于漏磁力线弯曲产生的横向磁场产生轴向力。轴向力使内外线圈均承受轴向压力，当变压器内外线圈在高度上有差异或安匝分布不平衡时，轴向力的问题尤为严重。垫块的机械特性和装配时的预紧力，以及器身装配干燥后的最后压紧是保证轴向强度的关键。幅向力使外圈承受向外的张力，内线圈承受向内的压力，即使外线圈导线拉长，内线圈发生强制变形（失稳），线圈幅向受力示意图如图1所示。
内线圈线饼的受力FC均小于线饼的临界失稳强度FB，安全裕度达到1.8~2.0以上，表明内线圈具有抗失稳的能力。
8轴向力计算
8.1轴向力计算方法
理论上要求低压线圈、高压线圈中心对称放置。横向漏磁使内、外线圈均受到轴向压缩力，如图2线圈轴向力示意图所示。在内、外两线圈沿高度方向安匝分布均匀时，轴向力都指向中间，使垫块受压。对称区域上的力大小相等，方向相反，因此在轴向上合力基本为零。
其中：θ0=105℃，绕组的起始温度
θ1=250℃，对称短路后铜绕组允许的最大平均温度
JK=KI×J，KI：短路电流倍数，J：电流密度A/mm2
对称短路的持续时间t=2秒
高压绕组θ1=118.4℃<250℃
低压绕组θ1=116.5℃<250℃
10提高变压器抗突发短路能力说明
为提高变压器的抗短路能力，我公司采取了以下主要措施：
10.1所有线圈电磁线均采用半硬铜导线，换位线采用半硬自粘型。
10.2绕制线圈时采用专用的遥控数字化线圈自动拉紧装置，保证了线圈幅向绕制紧实，立绕线圈时采用轴向压紧装置，保证线圈绕制时轴向的紧实；端部及绕组出头均用高网带绑扎牢固。绕组垫块采用高密度硬纸板制作，垫块周边倒圆角。
10.3在设计时尽量保持绕组的安匝平衡，并有专门的校验程序对变压器短路运行进行准确模拟，对产生的电动力作精确计算，在此基础上确定绕组的机械强度，满足标准要求。
10.4在制造过程和材质控制方面，按工序对各相线圈进行了干燥、压紧、高度调整，使各线圈高度满足设计要求，从而保证线圈的安匝平衡，保证同时压紧所有线圈。
10.5绝缘件采用高密度硬质纸板，垫块周边倒圆角，以增加其电器和机械强度。并保证绝缘压板上的总压力，控制线圈的高度互差，以减少安匝不平衡，增强抗轴向短路的能力。
10.6内线圈幅向稳定性的设计原则是强调增强导线自身刚性来达到“自保持”。为确保内线圈不出现径向失稳现象，以线圈自支持为基础，采用半硬自粘性换位铜导线，提高导线的屈服强度σ0.2，靠导线自身的强度来抵抗变形。同时还采取增加内支撑等措施来减小短路力，从而提高线圈抗变形能力。
10.7线圈采用整体套装工艺，确保器身套装紧实，使器身形成坚固的整体。器身端部采用压钉压紧器身，空隙处加辅助压块。并要求进行有效的二次充分压紧，保证各线圈在轴向方向不产生位移，提高轴向稳定性。
10.8在铁心柱上对应于线圈撑条处，增加圆形撑条。
10.9准确计算铁心、铁轭所承受力的大小，以确定拉板厚度、压板厚度和强度，铁心本体采用PET绑带，铁轭采用钢拉带拉紧，使铁芯组成一个钢性结构，增加了器身的强度。
参考文献：
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