随着电网规模的日益扩大,电力变压器的短路故障对整个电力系统的稳定性和可靠性的威胁愈发严重,这逐渐引起了相关科研人员的重视。在实际运行中,变压器绕组受短路电动力冲击所引起的损伤,往往经由多次短路冲击逐渐累积,而这种安全隐患一旦爆发将会给电网带来较严重的破坏。因此进一步揭示变压器短路电动力对绕组的影响,对其结构优化和短路耐受能力的提高有着积极的指导作用,也有助于确保电网安全稳定的运行。本文首先使用ANSYS分别建立单相变压器和三相变压器的三维短路模型,其中三相变压器的短路模型采用三相对称短路,通过Maxwell模块分析短路情况下变压器绕组漏磁场、轴向和辐向短路力的分布。其次,对模型进一步细化,在忽略温度变化的前提下,既考虑垫块和撑条对绕组的支撑作用,又考虑绕组塑性材料所具有的应力应变曲线。通过电磁场与力场的耦合,分析单次短路情况下,短路力加载和卸载时绕组的变形及应力分布。同时对绕组进行模态分析,揭示其在短路冲击下的固有频率和振型,并比对内外绕组、短路前后和不同端部约束下固有频率的差异,保证线圈固有频率不在短路力频率的附近,以此降低诸如共振之类事故的可能性,并提高了结构的寿命和可靠性。最后采用有限元法分析多次短路冲击对变压器线圈累积形变及其稳定性的影响,并且通过与实际变压器短路试验的结果加以对比来验证仿真的结论。根据仿真结果得出,辐向漏磁和轴向力主要作用于绕组端部,致使内外绕组安匝不平衡加剧,而轴向漏磁与辐向力主要作用于绕组中部,低压线圈向内压缩,高压线圈向外膨胀,尤其在铁芯窗内线圈的中上部位形变较大。经过短路冲击线圈会出现残余形变和残余应力,并且绕组的动稳定性也会降低,虽然可通过增加预紧力及端部加固改善其稳定性,但多次短路仍会使其变形逐渐累加,共振发生几率上升,最终致使变压器内部结构破坏。通过变压器短路试验验证了仿真结果,同时得出短路力的变化趋势是逐次放缓。