随着大型卷铁心制造技术的日益成熟,卷铁心变压器在电力系统和牵引供电系统中扮演着越来越重要的角色,同时由于其出色的降损性能,给社会带来了良好的经济效益。铁心的短路故障在变压器故障中占有很高的比例,且危害巨大,轻则导致绝缘性能降低,损耗增大,严重时甚至烧毁铁心,导致断电。但卷铁心应用伊始,国内外学者们对其发生短路故障时的特性研究较少。因此有必要在叠铁心短路故障研究的基础上,针对于卷铁心的技术特点研究其在故障下的特性,进一步评估危害的严重性,为工程现场提供参考。本文首先针对卷铁心的结构对原有各向异性电导率公式进行了适当修正,提出了适用于卷铁心的涡流场建模方法,建立了卷铁心的三维涡流场计算模型,用经典的涡流损耗公式验证了所建模型的有效性并进行相关的仿真分析,工程案例中,针对于铁路专用OD-R-32000/55铁路专用卷铁心自耦变压器进行涡流损耗计算,并与现场实测值进行对比,验证了其工程中的适用性。然后分别提出了考虑片间短路故障和多点接地故障的叠铁心均匀化建模方法,并相应建立了三维涡流场模型,仿真分析了发生片间短路故障时铁心内部磁场分布以及故障区域的涡流及涡流损耗分布,并利用经典的等效电路法对仿真结果进行验证,证明了模型的有效性;仿真分析了发生多点接地故障时铁心内部涡流的分布情况及故障电流的宏观值,并与多点接地故障试验值相对比,验证了模型的准确性。最后基于卷铁心的结构并结合了两种短路故障的原理提出了卷铁心短路故障的均匀化建模方法,建立了卷铁心三维涡流场故障模型,仿真分析了发生片间短路故障时铁心内部磁场分布以及故障区域的涡流及涡流损耗分布,并与叠铁心故障仿真结果对比,发现同种工况下卷铁心发生片间短路故障时故障严重程度要远小于叠铁心;仿真计算了发生多点接地故障时卷铁心故障电流的宏观值,与多点接地故障试验值相对比,验证了模型的准确性,计算了不同尺寸卷铁心多点接地故障电流值,并与同尺寸下的叠铁心计算结果进行对比,说明了卷铁心发生多点接地故障时故障程度更为严重。