电力变压器是电力系统中的重要枢纽,其状况将直接影响着整个电网的稳定运行。变压器事故统计显示,变压器发生短路故障,由于其抗短路能力不足,是威胁变压器安全运行的主要因素。本文围绕南京电力工程设计有限公司重大科技项目“变电站近区故障分析及安全运行关键技术研究”,针对大型电力变压器绕组短路动态特性和稳定性进行了深入研究,全文主要分为以下三部分:首先,分析了电力变压器短路时的静态电磁场和受力特性。以典型220kV电力变压器为例,在ANSYS有限元软件中建立了变压器二维有限元模型,基于有限元静态场方法,分析了变压器正常状态时的内部静态漏磁场和绕组受力特性,以及在绕组结构出现不同种类变形时对电磁力产生的影响。然后,分析了电力变压器绕组短路强度。基于磁—结构直接耦合场理论,以实际系统突发短路故障实例,针对短路电流最大峰值时刻和故障全过程,分析了绕组的漏磁场、电磁力和绕组线圈强度等特性,并根据绕组受力和形变全过程,对绕组幅向稳定性进行了分析。最后,分析了电力变压器绕组短路振动稳定性。根据材料力学的等效弹性模量理论,提出了变压器绕组振动的有限元等效动力学模型。基于磁—结构直接耦合方法,分析了对变压器绕组短路漏磁场、轴向电磁力、动态力和绕组振动特性;分别对高、低压绕组短路振动过程,分析了绕组轴向振动稳定性;根据仿真结果并结合工程实际情况,分析了导致变压器绕组结构失稳的成因。本文提出的变压器有限元磁—结构直接耦合方法,可以用于准确分析考虑磁场和结构场相互影响下的动态响应。本方法在解决实际变压器故障时对绕组的受力分析和稳定性问题具有通用性;为优化变压器绕组结构,设计绕组变形的在线监测方案,提供了理论支持和指导。