基于电磁耦合仿真的变压器匝间短路故障特征分析

doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2655

上海大学学报(自然科学版) ›› 2026, Vol. 32 ›› Issue (4): 616-627.doi: 10.12066/j.issn.1007-2861.2655

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基于电磁耦合仿真的变压器匝间短路故障特征分析

虞晓巍¹, 孟鑫¹, 姜仕伟¹, 武霄¹, 陆淼¹, 张甜甜², 张阳², 周歧斌²

1. 上海久隆电力 (集团) 有限公司, 上海 200436;
2. 上海大学机电工程与自动化学院, 上海 200444

收稿日期:2024-08-08 发布日期:2026-09-04
通讯作者: 周歧斌(1977—),男,副教授,博士,研究方向为智能楼宇、交通及电网的电瞬态干扰安全可靠性.E-mail:zhouqibin@shu.edu.cn E-mail:zhouqibin@shu.edu.cn

Characterization of transformer interturn short circuits based on electromagnetic coupling simulation

YU Xiaowei¹, MENG Xin¹, JIANG Shiwei¹, WU Xiao¹, LU Miao¹, ZHANG Tiantian², ZHANG Yang², ZHOU Qibin²

1. Shanghai Jiulong Electric Power(Group)Co., Ltd., Shanghai 200436, China;
2. School of Mechatronic Engineering and Automation, Shanghai University, Shanghai 200444, China

Received:2024-08-08 Published:2026-09-04

摘要/Abstract

摘要： 通过获得绕组匝间短路故障的电磁场特征量,可以判断绕组匝间短路故障的位置和故障程度,对于及时发现绕组匝间短路故障具有重要意义.首先建立了变压器匝间短路电磁耦合模型,通过匝间短路故障下绕组电流的仿真值与试验值的对比验证了所建仿真模型的准确性和有效性.随后研究了高压绕组发生匝间故障时绕组电流、铁芯和绕组磁通的变化,并深入分析了匝间短路绕组匝数、短路位置对上述参量的影响.研究结论可为三相变压器不同部位及不同严重程度的绕组匝间短路故障的诊断提供理论依据.

关键词: 变压器, 匝间短路, 电磁耦合, 绕组电流, 磁场分布

Abstract: The locations and severity of interturn short circuits in windings can be determined from the characteristic electromagnetic field parameters associated with such faults, which is crucial for their timely detection. This study establishes an electromagnetic coupling model for interturn short circuits in transformer windings and verifies its accuracy and effectiveness by comparing simulated and experimental winding currents under interturn short circuit conditions. Subsequently, the variations in winding currents, core flux, and winding flux when interturn faults occur in high-voltage windings are investigated. The effects of the number of short-circuited turns and the fault location on these parameters are further analyzed in depth. The findings of this study provide a theoretical basis for diagnosing interturn short circuits at different locations and of different severity in three-phase transformers.

Key words: transformer, interturn short circuit, electromagnetic coupling, winding current, magnetic field distribution

中图分类号:

TM411.2

虞晓巍, 孟鑫, 姜仕伟, 武霄, 陆淼, 张甜甜, 张阳, 周歧斌. 基于电磁耦合仿真的变压器匝间短路故障特征分析[J]. 上海大学学报(自然科学版), 2026, 32(4): 616-627.

YU Xiaowei, MENG Xin, JIANG Shiwei, WU Xiao, LU Miao, ZHANG Tiantian, ZHANG Yang, ZHOU Qibin. Characterization of transformer interturn short circuits based on electromagnetic coupling simulation[J]. Journal of Shanghai University（Natural Science Edition）, 2026, 32(4): 616-627.

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基于电磁耦合仿真的变压器匝间短路故障特征分析

Characterization of transformer interturn short circuits based on electromagnetic coupling simulation

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