變壓器作為電力系統中不可或缺的關鍵設備，承擔著電壓變換、電能傳輸與分配的重要任務，其穩定運行對整個電力系統的安全可靠至關重要。然而，在實際運行過程中，變壓器時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重，一旦發生，極有可能導致變壓器嚴重損壞，不僅影響電力供應的連續性和穩定性，還會造成巨大的經濟損失。因此，深入研究變壓器因出口短路而發生損壞的特征及原因，對于預防和解決此類問題具有重要的現實意義。

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

一、軸向失穩

在輻向漏磁產生的軸向電磁力作用下，變壓器繞組會發生軸向變形，此類事故在整個損壞事故中占比達 52.9％。具體表現為：

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

2.繞組或線餅倒塌：導線在軸向力作用下相互擠壓或撞擊，進而導致傾斜變形。若導線原始狀態稍有傾斜，軸向力會促使傾斜程度加劇，嚴重時便會發生倒塌；而且導線高寬比例越大，越容易引發倒塌。此外，端部漏磁場除了軸向分量外，還存在輻向分量，兩個方向的漏磁所產生的合成電磁力會致使內繞組導線向內翻轉，外繞組向外翻轉。

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

二、輻向失穩

在軸向漏磁產生的輻向電磁力作用下，變壓器繞組會發生輻向變形，此類事故在整個損壞事故中占比為 41.2%。具體表現為：

1.外繞組導線伸長導致絕緣破損：輻向電磁力試圖使外繞組直徑變大，當作用在導線的拉應力過大時，就會產生永久性變形。這種變形常常伴隨著導線絕緣破損，進而造成匝間短路，嚴重時會導致線圈嵌進、亂圈，甚至倒塌、斷裂。

2.繞組端部翻轉變形：端部漏磁場除了軸向分量外，還存在輻向分量，兩個方向的漏磁所產生的合成電磁力會致使內繞組導線向內翻轉，外繞組向外翻轉。

3.內繞組導線彎曲或曲翹：輻向電磁力使內繞組直徑變小，彎曲是由于兩個支撐（內撐條）間導線彎矩過大而產生永久性變形的結果。在鐵心綁扎足夠緊實、繞組輻向撐條有效支撐且輻向電動力沿圓周方向均布的情況下，這種變形是對稱的，整個繞組呈多邊星形。但實際上，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，常常會發生局部失穩，形成曲翹變形。

4.引線固定失穩：在引線間的電磁力作用下，引線會產生振動，進而導致引線間短路，不過這類事故較為少見。

綜上所述，變壓器因出口短路而發生的損壞具有多種特征，且每種特征都有其特定的產生原因。這些損壞不僅影響變壓器的正常運行，還可能引發一系列連鎖反應，對電力系統的安全穩定運行構成嚴重威脅。深入了解這些損壞特征及原因，有助于我們在變壓器的設計、制造、安裝和運行維護過程中，采取針對性的措施加以預防和改進，從而降低出口短路故障對變壓器的損害程度，提高電力系統的可靠性和穩定性。未來，還需要持續加強對變壓器出口短路問題的研究，不斷探索新的技術和方法，以更好地保障電力系統的安全運行。

湖北儀天成電力設備有限公司
2025年2月6日