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摘要：本文结合大型电力变压器的绕组强度与稳定性变化特征，从累积效应影响出发对其绕组强度与稳定性变化进行分析，以实现多次短路冲击条件下的大型变压器绕组强度与稳定性变化分析模型，并结合实例，对其具体计算分析应用进行研究，以为相关实践和研究提供参考。
关键词：多次短路冲击；大型；变压器；绕组强度；稳定性；分析
变压器作为电力系统的重要设备，其在电力系统的安全与稳定运行中具有十分重要的作用和影响。需要注意的是，电力系统工作运行中，一旦变压器设备出现故障问题，就可能引起大面积停电，对整个电力系统的安全和稳定运行造成影响，产生巨大经济和财产损失，尤其是大型变压器，其事故影响与危害更加突出。变压器设备的绕组强度与其绕组材料性能以及设备运行等有着密切的关系，随着变压器工作运行时限的增加，其设备绕组材料性能老化会日益严重，从而会导致变压器绕组的机械强度降低，对其设备抗短路冲击能力产生影响。因此，针对多次短路冲击条件下的大型变压器设备绕组强度与稳定性变化分析，以为变压器设备生产及性能检测提供参考，具有十分积极的作用和意义。下文将通过对变压器设备内绕组强度与稳定性变化特征的分析，从累积效应因素出发对变压器绕组的强度与稳定性变化进行分析，并建立相应的分析模型，以对多次短路冲击条件下的大型变压器绕组强度与稳定性变化进行验证分析。
1、变压器绕组的强度与辐向稳定性变化分析
1.1变压器绕组辐向稳定性分析模型
绕组强度与稳定性是变压器设备性能的两项重要指标之一，其中，绕组强度与稳定性降低也是变压器设备损坏中常见的情况，在变压器工作运行中，如果辐向电磁力对变压器的外绕组产生作用，使其导线中存在环向拉伸应力，同时，如果辐向电磁力对变压器内绕组产生作用，就会使导线产生一种环向压缩应力，从而引起绕组强度与稳定性降低，表现为内绕组辐向屈曲变形。此外，根据变压器绕组的屈曲变形情况，对变压器绕组支撑完全损坏的自由屈曲以及事故情况引起的绕组与支撑之间空隙存在，再加上绕组内表面缺少约束作用，就会产生一种强制屈曲变形情况。其中，变压器绕组强制屈曲变形中，由于其通过内支撑进行强度提供以及导线相邻支撑条之间的辐向屈曲变化圆周分布特征，可以通过受均匀外压的铰支撑模型来对其屈曲变形影响进行分析。根据这一情况分析，在将变压器的内绕组辐向稳定性与多跨弹支模型等效看待，以变压器绕组中的支撑条作为弹性支撑时，就可以建立如下图1所示的变压器内绕组辐向稳定性分析模型。
图1变压器内绕组辐向稳定性分析模型
根据上图所示分析模型，在以变压器的绕组轴向方向作为z，同时对其节点位移和节点转动参数进行设定情况下，就能够对支撑条与绕组之间接触点的自由度、支撑条与内纸板接触节点自由度以及整个系统的整体位移载荷关系的增量平衡变化等，根据上述模型分析方法进行相应的关系分析计算公式构建，进而对各参数结果进行计算确定，以对系统临界失稳状态下的微小载荷变化与较大位移变化关系条件进行构建，以实现其临界载荷的计算确认。
根据上述对短路故障下变压器绕组辐向稳定性有关变化参数的计算分析方法，对多次短路故障冲击下的变压器绕组辐向稳定性变化可以通过对临界失稳载荷因子的计算确定，对其临界载荷变化量进行明确，从而实现变压器绕组各单元位移变化量的计算确认；然后通过对短路故障下的矢量磁位进行计算，并得出相应的漏磁通密度，对短路故障的电动力载荷进行计算获取，完成后即可通过将位移变化量代入有限元分析计算模型，在选取相应的形变量作为初始缺陷更新节点坐标后，以短路故障的电动力载荷作为初始载荷对其材料的弹塑性残余变形进行计算，然后再结合实验中的位移测量结果对其计算结果进行验证。最后通过将残余形变代入初始缺陷中，从累积效应影响对其变压器的短路故障冲击条件下绕组辐向稳定性进行分析，并可以通过对这一步骤环节的多次重复操作来进行多次短路故障冲击下的变压器绕组辐向稳定性分析，从而实现变压器绕组强度与稳定性的判断。
根据上述多次短路冲击条件下变压器绕组强度与稳定性分析方法，在以某250mv•A/500kv电力变压器多次短路故障冲击的绕组强度与稳定性分析情况为例，通过实验模拟分析后，对短路电流测量值以及变压器绕组线匝短路力等参数进行计算获取后，确认该实验模型下的变压器内绕组中部线匝所承受最大短路力峰值为244KN，与同工况下激光传感器测量位移值对比显示，其计算误差在10%以内。
3、结束语
总之，对多次短路冲击条件下大型变压器绕组强度与稳定性分析，有利于准确把握变压器绕组的抗短路冲击能力，从而减少短路故障对变压器绕组性能的影响，确保电力系统安全稳定工作运行。
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