变压器短路损坏的故障解析

变压器作为电力系统中不可或缺的关键设备，承担着电压变换、电能传输与分配的重要任务，其稳定运行对整个电力系统的安全可靠至关重要。然而，在实际运行过程中，变压器时常面临各种故障的威胁，其中出口短路故障较为常见且危害严重，一旦发生，极有可能导致变压器严重损坏，不仅影响电力供应的连续性和稳定性，还会造成巨大的经济损失。因此，深入研究变压器因出口短路而发生损坏的特征及原因，对于预防和解决此类问题具有重要的现实意义。

根据近几年变压器因出口短路而发生损坏的情况来看，变压器在遭遇短路故障时，其损坏主要呈现出以下几种特征及产生原因。

一、轴向失稳

在辐向漏磁产生的轴向电磁力作用下，变压器绕组会发生轴向变形，此类事故在整个损坏事故中占比达 52.9％。具体表现为：

1.线饼上下弯曲变形：在轴向电磁力作用下，两个轴向垫块间的导线因弯矩过大而产生永久性变形，通常两饼间的变形呈对称状态。

2.绕组或线饼倒塌：导线在轴向力作用下相互挤压或撞击，进而导致倾斜变形。若导线原始状态稍有倾斜，轴向力会促使倾斜程度加剧，严重时便会发生倒塌；而且导线高宽比例越大，越容易引发倒塌。此外，端部漏磁场除了轴向分量外，还存在辐向分量，两个方向的漏磁所产生的合成电磁力会致使内绕组导线向内翻转，外绕组向外翻转。

3.绕组升起将压板撑开：这种损坏通常是由于轴向力过大，或者端部支撑件强度、刚度不足，亦或是装配存在缺陷所导致。

二、辐向失稳

在轴向漏磁产生的辐向电磁力作用下，变压器绕组会发生辐向变形，此类事故在整个损坏事故中占比为 41.2%。具体表现为：

1.外绕组导线伸长导致绝缘破损：辐向电磁力试图使外绕组直径变大，当作用在导线的拉应力过大时，就会产生永久性变形。这种变形常常伴随着导线绝缘破损，进而造成匝间短路，严重时会导致线圈嵌进、乱圈，甚至倒塌、断裂。

2.绕组端部翻转变形：端部漏磁场除了轴向分量外，还存在辐向分量，两个方向的漏磁所产生的合成电磁力会致使内绕组导线向内翻转，外绕组向外翻转。

3.内绕组导线弯曲或曲翘：辐向电磁力使内绕组直径变小，弯曲是由于两个支撑（内撑条）间导线弯矩过大而产生永久性变形的结果。在铁心绑扎足够紧实、绕组辐向撑条有效支撑且辐向电动力沿圆周方向均布的情况下，这种变形是对称的，整个绕组呈多边星形。但实际上，由于铁芯受压变形、撑条受支撑情况不同，沿绕组圆周的受力并不均匀，常常会发生局部失稳，形成曲翘变形。

4.引线固定失稳：在引线间的电磁力作用下，引线会产生振动，进而导致引线间短路，不过这类事故较为少见。

综上所述，变压器因出口短路而发生的损坏具有多种特征，且每种特征都有其特定的产生原因。这些损坏不仅影响变压器的正常运行，还可能引发一系列连锁反应，对电力系统的安全稳定运行构成严重威胁。深入了解这些损坏特征及原因，有助于我们在变压器的设计、制造、安装和运行维护过程中，采取针对性的措施加以预防和改进，从而降低出口短路故障对变压器的损害程度，提高电力系统的可靠性和稳定性。未来，还需要持续加强对变压器出口短路问题的研究，不断探索新的技术和方法，以更好地保障电力系统的安全运行。

湖北仪天成电力设备有限公司
2025年2月6日