关于自粘换位导线线圈轴向力试验研究_0

电力变压器承受短路能力国家标准的几点理解和研究摘要：文章主要是分析了短路试验与短路故障，在此基础上讲解了国家标准算法的理解与研究，望可以为有关人员提供到一定的参考和帮助。

关键字：电力变压器；国家标准；短路试验1前言外部突发短路是容易导致电力变压器出现故障的重要因素，其的影响程度与短路类型等的工况之间存在紧密的关联，是一个随机且难以解决的问题。

变压器端丽故障中涉及到多个物理场，为此应当进行耦合分析。

2短路试验与短路故障2.1短路试验与短路故障的对比短路试验属于特殊试验，具有一定的破坏性，而且对于国标规定的Ⅲ类变压器短路容量要求非常高，必须在特定试验研究院才能完成。

短路耐受试验的电源可从电力系统网络中取得，也可使用短路试验发电机供电能，但电源系统均是单侧供电，与运行变压器故障类型有明显区别。

下面以一台三相180MVA/220kV为例，对短路试验与短路故障的差异进行对比短路耐受试验是模拟三相对称短路工况，并且在电压过零位置合闸，可保证峰值因数最大，满足“试验中所得到的电流峰值偏离规定值应不大于5%”的要求，试验条件是非常严格的。

由于运行变压器的物理状态在故障前可能发生微小变化，如轴向压紧力降低，以往运行或故障的累积效应等，允许受力与许用应力都有所降低，即如下式中的许用值[A]在特定的运行状态时，是一个相对于出厂略有降低的确定值。

对应运行中的故障电流，有效值受故障类型、故障阻抗等因素影响，暂态冲击电流又具有一定的随机性，电流峰值因数低于试验峰值因数，实际值A0是一个相对降低的不确定值。

实践证明，凡是短路能力耐受试验合格的变压器，在运行中就有足够的抗短路电流冲击的耐受能力。

K=[A]/A0式中，K为运行中变压器抗短路耐受能力安全系数；A0为实际短路工况下产生的力、应力和变形等参量；[A]为变压器在短路时刻的允许作用力、应力和变形等参量。

2.2保证运行变压器抗短路能力如前所述，短路试验在多数情况下可以保证变压器的安全运行，但并非所有变压器都必须由短路试验来验证，如标准所述承受短路的动稳定能力有两种验证方式：试验验证和计算、设计和制造同步验证。

变压器运行中短路损坏的原因分析根据近几年的变压器因出口短路而发生损坏的情况，变压器在短路故障时，其损坏主要有以下几种特征及产生的原因。

1.1 轴向失稳这种损坏主要是在辐向漏磁产生的轴向电磁力作用下，导致变压器绕组轴向变形，该类事故占整个损坏事故的32.9 ％。

1.1.1 线饼上下弯曲变形这种损坏是由于两个轴向垫块间的导线在轴向电磁力作用下，因弯矩过大产生永久性变形，通常两饼间的变形是对称的。

1.1.2 绕组或线饼倒塌这种损坏是由于导线在轴向力作用下，相互挤压或撞击，导致倾斜变形。

如果导线原始稍有倾斜，则轴向力促使倾斜增加，严重时就倒塌；导线高宽比例大，就愈容易引起倒塌。

端部漏磁场除轴向分量外，还存在辐向分量，二个方向的漏磁所产生的合成电磁力致使内绕组导线向内翻转，外绕组向外翻转。

1.1.1 绕组升起将压板撑开这种损坏往往是因为轴向力过大或存在其端部支撑件强度、刚度不够或装配有缺陷。

1.2 辐向失稳这种损坏主要是在轴向漏磁产生的辐向电磁力作用下，导致变压器绕组辐向变形，占整个损坏事故的21.2%。

1.2.1 外绕组导线伸长导致绝缘破损辐向电磁力企图使外绕组直径变大，当作用在导线的拉应力过大会产生永久性变形。

这种变形通常伴随导线绝缘破损而造成匝间短路，严重时会引起线圈嵌进、乱圈而倒塌，甚至断裂。

1.2.2 绕组端部翻转变形端部漏磁场除轴向分量外，还存在辐向分量，二个方向的漏磁所产生的合成电磁力致使绕组导线向内翻转，外绕组向外翻转。

1.2.3 内绕组导线弯曲或曲翘辐向电磁力使内绕组直径变小，弯曲是由两个支撑(内撑条)间导线弯矩过大而产生永久性变形的结果。

如果铁心绑扎足够紧实及绕组辐向撑条有效支撑，并且辐向电动力沿圆周方向均布的话，这种变形是对称的，整个绕组为多边星形。

然而，由于铁芯受压变形，撑条受支撑情况不相同，沿绕组圆周受力是不均匀的，实际上常常发生局部失稳形成曲翘变形。

1.3 引线固定失稳这种损坏主要由于引线间的电磁力作用下，造成引线振动，导致引线间短路，这种事故较少见。

自粘性换位导线选型使用合理性初步总结摘要：本文针对自粘性换位导线的绕制工艺合理性，在选型上的进行了初步总结。

关键词：换位导线；工艺合理性；屈服强度；短路点1 前言自粘性换位导线是变压器行业内提升经济性，增强抗短路能力的有效手段。

针对其具体选型和使用，我公司通过实际使用积累了一定经验。

2 换位导线的定义和作用换位导线又名CTC，它是由一定根数的漆包扁线组合成宽面相互接触的两列，按要求在两列漆包扁线的上下两面沿窄边作同一转向的换位，再用电工绝缘纸、绳或带作连续绕包的绕组线，换位导线的最大特点是能降低变压器的损耗，由于多股分割的导体加上换位，大大降低绕组的涡流损耗和环流损耗，能降低绕组热点的温升，使整个绕组温度分布更为均匀，与相同根数其他绕组线相比，CTC有更高的填充率和较少外层绝缘占有率，缩小变压器体积。

换位导线的根数为（5～83）根，常用的为（7～63）根，常用漆包扁线铜导体的规定屈服强度（σ0.2）在（90～220）N/mm23 我公司经常使用的换位导线形式3.1 纸绝缘自粘换位导线（适用于35kV及以上绕组中）自粘缩醛漆包扁线在变压器厂绕成线圈后，经加热漆包扁线之间相互粘合，形成更具有刚性的线圈，能承受更大的弯曲应力，这种换位导线由于采用半硬铜导体，还能把绕组线圈粘合成一体，使变压器线圈具有更好的抗短路能力。

3.2 热收缩网包自粘换位导线优势（适用于20kV及以下螺旋形式绕组中）在大容量变压器中，低压绕组匝间电压很低，由于漆包线在变压器油中漆膜绝缘质量已有相当水平，在需在部分电场强度较高的地方，用局部衬垫纸或其他加强绝缘的办法，就可以达到绝缘的目的，这样可以省去外绝缘纸层，缩小CTC 的外形尺寸。

改用网带的方式对换位线芯进行包扎，在二次固化时，热收缩网使CTC线芯被紧紧的束缚，提高CTC抗弯强度。

由于没有绕包外绝缘层，所以CTC中的漆包扁线直接与变压器油接触，大大改善了线圈的散热功能，可增大绕组的冷却面，有利于缩小变压器尺寸，减少成本。

换位导线选用导则（供变压器设计线圈应用时参考）——上海杨行铜材有限公司一、换位导线的定义和结构1、定义：换位导线就是将多根（一般为 11~55 根，目前我厂能力为 5~71 根内的奇数根）漆包扁铜线，沿宽度方向重叠分成两列，并将处在上、下位置的两根线。

通过有节律的、自始至终的同一转向换位后，组成的集束线，在外面加包纸绝缘而成的绕组线。

如图（1）、图（2）。

2、结构图（1）“S”弯：换位漆包扁线，在进行换位时形成的几何位移形状，因其近似“S”故成为“S”弯。

换位节距：是在漆包扁线换位时，换位的漆包扁线经过一个完整换位周期后的轴向长度与组成换位导线的漆包扁线根数之商。

也是相邻两根线换位处起点之间的轴向长度。

图（2）二、使用换位导线的优点结构紧凑，所占空间小，减少绕组体积，节约成本工艺性好：线圈卷制时并绕根数可大大减少，从而大量减少换位、接头。

电气强度高：漆包线耐压 2000KV 以上，加上外包纸绝缘，能达 3000~5000V。

机械强度好，抗短路能力强：由单根漆包线编织组合而成，外包绝缘，比各自为伍的多根并绕组合导线强度大大提高。

采用环氧自粘性漆包线时，经粘结后，线间粘结力达5N/mm2 以上，采用半硬导线时，其屈服强度可达 100-260N/mm2（普通为 80-100 N/mm2）大大提高了绕组刚性和抗弯强度等。

损耗低：单根漆包线规小、薄，减少涡流，各单根线通过换位，达到等长，环流少，使绕组环流，涡流损失均大大降低。

运行安全：绕组内不须焊接头，或大大减少焊接头（与组合导线绕组比）导线不需要纠结换位，消除了不安全因素。

采用半硬、自粘换位导线后，绕组抗突发短路能力大大增强，确保运行安全。

三、换位导线的品种、型号及表示方法行业内通常用换位导线的品种、型号表示如下：1、缩醛漆包换位导线：HZQQ“H”表示换位符号；“Z”表示纸包符号；“QQ”表示缩醛漆包线。

漆膜厚度（两边）：一级δ：0.06~0.11 （mm，耐电压 2000V，标准≥1000V）二级δ：0.11~0.16 （mm，耐电压 3000V，标准≥2000V）通常为δ：0.13±0.02 （mm）2、环氧自粘漆包换位导线：HZQQN （以下简称“自粘”）“N”表示自粘符号；其余同上。

大容量变压器抗短路能力简析摘要：简要阐述大容量电力变压器抗短路方面的内容，重点从限制短路电流和提高抗短路能力方面进行了分析，并就提高变压器自身抗短路能力措施进行了详细介绍。

关键词：变压器；短路电流；电动力；失稳；突发短路试验1 前言变压器在电力系统中运行会受到短路冲击，短路的严重程度与变压器抗短路能力的强弱决定了事故的后果。

变压器的抗短路能力不足是近几年造成变压器损坏的重要原因，也成为电力变压器运行中的突出问题。

随着电网建设的发展，变压器的电压等级、容量在不断增加，变压器承受的短路电流也随之增大，经受的考核越来越苛刻。

根据国标规定，Ⅲ类变压器短路峰值因数已提高至2.69[1]。

2 变压器短路状态下受力分析变压器在正常运行时，铁心中的磁密及绕组中的电流约为额定值。

当受到短路冲击时，绕组内所通过的电流将达到额定电流的几倍甚至几十倍，因断路器跳闸需要一定时间，通常为几十毫秒到一百多毫秒，尽管这种暂态运行的持续时间很短，绕组在电动机械力作用下仍有可能因失稳而造成变压器损坏。

根据长期实践经验和短路强度试验可知，变压器在突发短路故障时，其绕组损坏主要是由于短路时的轴向力和径向力作用的结果。

沿绕组的轴向力使绕组承受压力或拉力作用。

拉力方向是向着铁轭，严重时可将上铁轭顶起，破坏整个铁心结构。

沿绕组的径向力使内绕组受压力作用，外绕组受拉力作用。

当压力或拉力大于导线抗张应力时绕组发生变形，导线绝缘断裂，破坏主、纵绝缘结构，严重时甚至拉断导线。

大容量发电机主变低压绕组大多采用螺旋式结构，在受到短路冲击时，低压绕组中势必存在一轴向电流分量，该分量随低压绕组电流的增大而增大，同时其螺旋性越来越明显，该分量除引起漏磁发生变化可能导致变压器铁心及结构件产生局部过热等问题外，低压绕组出线处受到的周向力也必须引起足够的重视。

3 解决变压器抗短路能力的技术措施减少大型变压器受到短路冲击而发生损坏的事故，一般从限制流入变压器绕组的短路电流和提高变压器本身的抗短路能力入手。

变压器设计原则浅述摘要：在生活中和建筑造业里，变压器的应用越来越广泛，也更加人性化。

但是其安全性也是大家所关注的问题，本文就变压器的设计原则进行浅述。

关键词：变压器；设计原则；设计要点1.变压器变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理把电压的交流电能转变成同频率的另一种电压的交流电能。

1.1变压器的分类变压器设备按照用途来区分的话，可以是电力的变压器，其作用于升高电压、降低电压、配送电源等等；特种变压器，多用于冶金设备等特殊场合；或者是仪用的互感器，其作用也是在调节电压上面；实验用的变压器，其作用在利用电压成等级高的电压，也有就是调节电压强度。

1.2电压器的输送功能发电机的容量往往远小于变压器的容量。

输电过程中，通常将电压升高，通过高压输电线传送到远方的城市，通过降压变压器来将电压调节到10KV，再通过输送器将变压好的电压传送到用户。

1.3单相变压器的基本结构铁心和绕组是变压器的主要结构之一。

1.4变压器的其它装置变压器的主要组成部分有：变压器油、器身、油箱、散热装置、开关、绝缘保护等等。

2.变压器的运行原理2.1变压器的空载运行2.1.1空载运行时的磁通、感应电势变压器的空载运行是指变压器的一次绕组接入电源，二次绕组开路的工作状态。

2.1.2电压平衡方程式电压的额定值1NI，2NI，1NU，2NU，NS，FN。

1NU：在一次绕组端子间电压保证值2NU：空载时，一次侧加额定电压，二次侧测量得到的电压在一个电路里面，如果你选择了一个方向作为固定参考值的话，那么电源的电压应该是一个正数的数值，在这个电路上的一个电压是这个电压总的相反的数值，所以电压方向与电流方向其实是相反的。

空载电流：当设备在空载的时候需要载入的电流我们称之为空载的电流，而这个电流的主要目的是建立主要的磁场流通，还有一个就是提供空载的损耗。

2.1.3负载运行变压器次级绕组带上用电的东西，就叫负载运行。

2.2变压器的折算法变压装置的两边是没有直接的电路关系的，有的也只是磁场的联系，所以如果一边的磁场没有变化的话，另一边的物理变化也是不变的，这样以来就为变压设备的折算提供了相对来说比较准确的数据依据。

变压器突发短路怎么办？这些原因你得了解在日常作业中处理变压器短路事故，都是要通过检查、试验找出问题实质所在。

变压器在遭受突发短路时，高低压侧都将受很大的短路电流，在断路器来不及断开的短时间内，短路电流产生与电流平方成正比的电动力将作用于变压器的绕组，此电动力可分为辐向力和轴向力。

在短路时，作用在绕组上的辐向力将使高压绕组受到张力，低压绕组受到压力。

由于绕组为圆形，圆形物体受压力比受张力更容易变形，因此，低压绕组更易变形。

在突发短路时产生的轴向力使绕组压缩和使高低压绕组发生轴向位移，轴向力也作用于铁芯和夹件。

因此，变压器在遭受突发短路时，最容易发生变形的是低压绕组和平衡绕组，然后是高中压绕组、铁芯和夹件。

变压器短路事故后的除了检查主要的绕组、铁芯、夹件以及其它部位，在处理过程中还应注意相关的一系列问题：■绕组的检查与试验由于变压器短路时，在电动力作用下，绕组同时受到压、拉、弯曲等多种力的作用，其造成的故障隐蔽性较强，也是不容易检查和修复的，所以短路故障后应重点检查绕组情况。

■变压器直流电阻的测量根据变压器直流电阻的测量值，来检查绕组的直流电阻不平衡率及与以往测量值相比较，能有效地考察变压器绕组受损情况。

例如，某台变压器短路事故后低压侧C向直流电阻增加了约10％，由此判断绕组可能有新股情况，最后将绕组吊出检查，发现C相绕组断1股。

■变压器绕组电容量的测量绕组的电容由绕组匝间、层间及饼间电容和绕组发电容构成。

此电容和绕组与铁芯及地的间隙、绕组与铁芯的间隙、绕组匝间、层间及饼间间隙有关。

当绕组变形时，一般呈“S”形的弯曲，这就导致绕组对铁芯的间隙距离变小，绕组对地的电容量将变大，而且间隙越小，电容量变化越大，因此绕组的电容量可以间接地反映绕组的变形程度。

■吊罩后的检查变压器吊罩后，如果检查出变压器内部有熔化的铜渣、铝渣或高密度电缆纸的碎片，则可以判断绕组发生了较大程度的变形和断股等，另外，从绕组垫块移位、脱落、压板等位、压钉位移等也可以判断绕组的受损程度。

换位导线1、换位导线是有一定数目的绝缘扁线按两列顺序排列经特殊工艺连续编制，并由特定的绝缘材料绕包而成的绕组线。

（主要用于制造大型油浸式电力变压器和大容量干式变压器的绕组）。

2、使用换位导线制造变压器提高了绕组的空间利用率，减少了体积而降低了成本，更重要的是降低了由于漏磁场引起的环流附加损耗和涡流损耗，同时还具有提高绕组的机械强度，节省绕制时间的优越性。

3、列间衬纸为提高换位导线的轴向抗压强度，防止列间漆膜损伤，可在两列导线之间用一定厚度的纸或纸板作为中间隔离层，称为衬纸。

中间衬纸：选用0．13mm普通电缆纸，纸宽度Ck=（n-1）／2×（a＋δ）。

公差：±1mm。

当Ck≤10mm时，则换位导线两列间不加衬纸。

n：换位根数a：漆包扁线裸线标称厚度δ：漆包扁线漆膜标称厚度4、扁导体尺寸偏差：导体标称厚度和宽度（mm）公差±mm 以上道及包括～ 3.15 0.0303.15 6.30 0.0506.30 12.50 0.07012.50 16.00 0、100扁导体规格的截面积计算公式：S=a×b－0.8584r²mm²r: 圆角半径5、纸绝缘标厚度及允许偏差称：纸绝缘标称厚度△允许偏差 0.45～0.60 ±0.06 0.61～1.05±0.08 1.06～2.00±0.10 ≥2.01 ±0.12注： 当换位导线不超过规定最大外形尺寸时，允许纸绝缘厚度超出规定值。

纸宽计算公式： h=()()2242B A t B A t +++⨯t :纸节距 A ：换位线芯高度 B ：换位线芯宽度h :纸宽t =22h L hL -⨯L:线芯周长 h :纸宽 t :纸节距6、根据不同的机械强度要求，对半硬铜导体的规定非比例延伸强度 Rp0.2推荐如下：C1 Rp0.2(＞100～180)N ／mm²C2 Rp0.2(＞180～220)N ／mm² C3 Rp0.2(＞220～260)N ／mm²7、换位导线外形尺寸的简易计算公式：换位导线高度 H=1／2（n+1）A+△ （线圈辐向）换位导线宽度 W=2B+△+衬纸 （线圈轴向）公式中：A ：单根导线厚度 B ：单根导线宽度 △：纸绝缘层厚度（双面）。

大容量海上风电升压站主变压器抗短路能力分析摘要: 以SFZ-240000/220大容量海上风电升压站主变压器为例,介绍了工作原理和主要运行特征,解析推导了不同运行工况下的阻抗计算公式,进行了半穿越和全穿越工况下的短路电流计算,并对各个绕组的漏磁特征和抗短路能力进行分析,为实现海上风电变压器的高可靠性提供技术保障。

关键词：变压器海上风电轴向分裂阻抗轴向力引言：我国海上风电开发已经处于规模化开发的蓬勃发展阶段，预计到2030年我国海上风电规划装机容量将达到6G千瓦。

伴随着海上风电项目的集中建设，海上电气设备的需求剧增。

海上升压站是海上风电的核心部分，升压变是海上升压站的主要和关键设备，由于其安装和运行环境的特殊性，对产品的可靠性提出了极高要求。

本文以一台SFZ-240000/220轴向双分裂大容量海上升压站主变为例，介绍海上风电变压器基本原理的基础上，重点对不同运行工况下短路阻抗及短路电流的计算、各个绕组的漏磁特征和抗短路能力进行了详细分析，为提高海上风电变压器的抗突发短路能力及产品成功研制提供技术保障，保障海上升压站的安全稳定运行。

1.海上升压站主变计算原理1.1海上升压站主变工作原理电力变压器采用的是“动电生磁，动磁生电”的电磁感应原理。

通常电力变压器一次侧输入电压为发电机的输出电压U1，通过变压器升压后输出二次侧的交流电压U2。

一次侧绕组电压U1和二次侧绕组的电压U2比值即为绕组的匝数N1与N2的比值。

海上风电升压站主变的工作原理与普通电力变压器一致，但本文中所研究的典型220k V海上风电升压站主变要求有两路一次侧交流电压U1输入，只有一路交流电压U2输出，为满足这种运行工况的要求，低压绕组采用轴向双分裂结构。

低压绕组1和低压绕组2分别接两个低压输入电压U11和U12，根据电磁感应原理，高压绕组1感应电压为U21、高压绕组2感应电压为U22，内部进行并联后只输出一路交流电压U2，低压绕组1和低压绕组2匝数分别N11与N12，高压绕组1和高压绕组2匝数分别N21与N22，其电压和匝数的关系为：式中，U11=U12,U21=U22,N11=N12,N21=N22。