正常运行中的电力变压器绕组在绝缘损毁的情况下会发生短路故障,其中短路电流的冲击、磁场的分布以及绕组受力振动情况关系到变压器自身甚及整个供电网络的安全和运营的可靠性。本论文依托国家自然科学基金项目(51507027)、吉林科技创新发展计划项目(20166014)和吉林科技创新发展计划项目(20190303007SF),重点开展变压器绕组匝间短路后仿真模型、磁场和电流特性以及电动特性的研究。本文首先介绍了棱边有限元方法在电磁场方面的计算优势,给出棱边有限元法的计算原理。然后,提出以动态电感和时域电流作为关键耦合参数的时域电磁耦合模型,以该机理为基础建立变压器仿真模型,不仅能够反应变压器的励磁状态,而且能够方便计算出绕组各线饼的受力分布情况。同时,建立变压器绕组匝间短路时电磁场仿真计算模型,并采用有限元方法完成了仿真模型的网格剖分和前处理操作。最后,分析变压器正常运行时漏磁场分布的特点,讨论由于有调压分接区存在于电力变压器的高压绕组中,并且绕组沿轴向高度的纵绝缘分布不均匀,导致轴向方向上的绕组安匝分布不平衡所带来的漏磁场分布特点。本文基于电磁耦合原理建立单相变压器三维有限元模型,研究变压器空载运行时绕组的匝间短路问题,通过分析绕组不同位置匝间短路时的电流、磁通以及受力振动情况,研究变压器励磁与绕组受力的对应关系,并总结其变化规律。在此基础上,搭建变压器绕组匝间短路动模实验平台,测试短路绕组振动加速度,通过对比仿真结果与实验数据,验证了本文方法的正确性与有效性。