随着国家智能电网战略的推进,确保网架坚强可靠已成为现代电网发展的关键性需求,大型变压器作为电网架构中的重要组成部分,应具备足够的抗短路能力,应对不同类型的短路冲击。多次短路工况对变压器稳定运行带来了严重危害,但现有变压器抗短路强度与稳定性设计还没有对多次短路工况进行相关研究。本文对多次短路工况下变压器短路电磁特性和内绕组辐向稳定性进行了仿真计算和研究,考虑了短路相角、剩磁、绕组计算尺寸、支撑结构跨度的变化及初始缺陷、残余应力的不利影响。主要研究内容如下:结合单相变压器单次短路等值电路模型和非线性电感模型,建立了不同接线方式的三相变压器等值电路模型,提出了一种适用于多次短路工况研究的三相变压器短路电流计算模型,与现有变压器等值电路模型相比,本文提出的模型考虑了短路相角、剩磁、接线方式对三相变压器短路电流峰值的影响,为三相变压器短路电流计算提供了新思路,同时为多次短路工况下变压器短路电磁特性研究提供了理论依据。结合改进J-A磁滞模型和变压器等值电路模型,提出了一种多次短路工况下变压器短路电磁特性研究方法,采用对比励磁涌流的分析方法,给出了多次短路工况下变压器电磁转换的机理描述,系统地分析了多次短路工况下变压器励磁特性,填补了多次短路工况下变压器励磁特性研究的空白。比较得出了多次短路电流峰值规律,为多次短路工况变压器绕组稳定性计算载荷提供了理论依据。结合有限元模型和变压器短路电流计算模型,比较得出了多次短路工况下变压器绕组轴向漏磁分布规律,与现有轴向漏磁分布的研究相比,多次短路工况下变压器绕组轴向漏磁分布规律考虑了相邻绕组的相间影响,为变压器绕组辐向稳定性研究提供了理论依据。指出了IEC标准和国家标准推荐采用变压器内绕组稳定性计算模型的不足,推导出一种变压器内绕组辐向失稳载荷的解析表达式,提出了适用于变压器内绕组辐向稳定性计算的屈曲系数,分析了变压器内绕组辐向稳定性能,与现有的失稳载荷计算模型相比,本文提出的载荷模型适用范围更广,同时考虑了绕组计算尺寸、支撑结构跨度对变压器内绕组辐向稳定性能的影响,为变压器内绕组辐向稳定性能研究提供了理论依据。结合有限元模型和变压器内绕组辐向稳定性计算模型,给出了变压器内绕组辐向失稳破坏机理描述,比较得出了一种多次短路工况下变压器内绕组辐向稳定性研究方法,系统分析了变压器内绕组辐向弹塑性稳定性能,与现有变压器绕组稳定性的研究方法相比,本文提出的研究方法考虑了缺陷模式对变压器绕组稳定承载能力的影响,为多次短路工况下变压器内绕组辐向稳定性研究提供了新思路,填补了多次短路工况下变压器绕组稳定性研究的空白。为解决变压器内绕组辐向稳定承载力设计问题,结合有限元模型和变压器绕组承载力计算模型,提出了一种变压器内绕组辐向稳定承载力计算方法,本文提出的计算方法考虑了初始缺陷、残余应力对变压器内绕组辐向稳定承载力的影响,为变压器绕组承载力设计提供了新思路。提出了适用于变压器绕组承载力计算的稳定系数曲线,给出了考虑变压器绕组计算尺寸的稳定系数解析表达式,填补了变压器内绕组辐向稳定承载力研究的空白。