變壓器作為電力系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備，承擔(dān)著電壓變換、電能傳輸與分配的重要任務(wù)，其穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全可靠至關(guān)重要。然而，在實(shí)際運(yùn)行過程中，變壓器時(shí)常面臨各種故障的威脅，其中出口短路故障較為常見且危害嚴(yán)重，一旦發(fā)生，極有可能導(dǎo)致變壓器嚴(yán)重?fù)p壞，不僅影響電力供應(yīng)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，還會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，深入研究變壓器因出口短路而發(fā)生損壞的特征及原因，對(duì)于預(yù)防和解決此類問題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

根據(jù)近幾年變壓器因出口短路而發(fā)生損壞的情況來看，變壓器在遭遇短路故障時(shí)，其損壞主要呈現(xiàn)出以下幾種特征及產(chǎn)生原因。

一、軸向失穩(wěn)

在輻向漏磁產(chǎn)生的軸向電磁力作用下，變壓器繞組會(huì)發(fā)生軸向變形，此類事故在整個(gè)損壞事故中占比達(dá) 52.9％。具體表現(xiàn)為：

1.線餅上下彎曲變形：在軸向電磁力作用下，兩個(gè)軸向墊塊間的導(dǎo)線因彎矩過大而產(chǎn)生永久性變形，通常兩餅間的變形呈對(duì)稱狀態(tài)。

2.繞組或線餅倒塌：導(dǎo)線在軸向力作用下相互擠壓或撞擊，進(jìn)而導(dǎo)致傾斜變形。若導(dǎo)線原始狀態(tài)稍有傾斜，軸向力會(huì)促使傾斜程度加劇，嚴(yán)重時(shí)便會(huì)發(fā)生倒塌；而且導(dǎo)線高寬比例越大，越容易引發(fā)倒塌。此外，端部漏磁場除了軸向分量外，還存在輻向分量，兩個(gè)方向的漏磁所產(chǎn)生的合成電磁力會(huì)致使內(nèi)繞組導(dǎo)線向內(nèi)翻轉(zhuǎn)，外繞組向外翻轉(zhuǎn)。

3.繞組升起將壓板撐開：這種損壞通常是由于軸向力過大，或者端部支撐件強(qiáng)度、剛度不足，亦或是裝配存在缺陷所導(dǎo)致。

二、輻向失穩(wěn)

在軸向漏磁產(chǎn)生的輻向電磁力作用下，變壓器繞組會(huì)發(fā)生輻向變形，此類事故在整個(gè)損壞事故中占比為 41.2%。具體表現(xiàn)為：

1.外繞組導(dǎo)線伸長導(dǎo)致絕緣破損：輻向電磁力試圖使外繞組直徑變大，當(dāng)作用在導(dǎo)線的拉應(yīng)力過大時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生永久性變形。這種變形常常伴隨著導(dǎo)線絕緣破損，進(jìn)而造成匝間短路，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致線圈嵌進(jìn)、亂圈，甚至倒塌、斷裂。

2.繞組端部翻轉(zhuǎn)變形：端部漏磁場除了軸向分量外，還存在輻向分量，兩個(gè)方向的漏磁所產(chǎn)生的合成電磁力會(huì)致使內(nèi)繞組導(dǎo)線向內(nèi)翻轉(zhuǎn)，外繞組向外翻轉(zhuǎn)。

3.內(nèi)繞組導(dǎo)線彎曲或曲翹：輻向電磁力使內(nèi)繞組直徑變小，彎曲是由于兩個(gè)支撐（內(nèi)撐條）間導(dǎo)線彎矩過大而產(chǎn)生永久性變形的結(jié)果。在鐵心綁扎足夠緊實(shí)、繞組輻向撐條有效支撐且輻向電動(dòng)力沿圓周方向均布的情況下，這種變形是對(duì)稱的，整個(gè)繞組呈多邊星形。但實(shí)際上，由于鐵芯受壓變形、撐條受支撐情況不同，沿繞組圓周的受力并不均勻，常常會(huì)發(fā)生局部失穩(wěn)，形成曲翹變形。

4.引線固定失穩(wěn)：在引線間的電磁力作用下，引線會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致引線間短路，不過這類事故較為少見。

綜上所述，變壓器因出口短路而發(fā)生的損壞具有多種特征，且每種特征都有其特定的產(chǎn)生原因。這些損壞不僅影響變壓器的正常運(yùn)行，還可能引發(fā)一系列連鎖反應(yīng)，對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅。深入了解這些損壞特征及原因，有助于我們?cè)谧儔浩鞯脑O(shè)計(jì)、制造、安裝和運(yùn)行維護(hù)過程中，采取針對(duì)性的措施加以預(yù)防和改進(jìn)，從而降低出口短路故障對(duì)變壓器的損害程度，提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。未來，還需要持續(xù)加強(qiáng)對(duì)變壓器出口短路問題的研究，不斷探索新的技術(shù)和方法，以更好地保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

湖北儀天成電力設(shè)備有限公司
2025年2月6日