作为电能传输的核心装备,变压器的正常运行对保证电力系统的稳定性和可靠性十分关键。电力变压器绕组匝间短路会造成电流突增、磁通饱和等问题,匝间短路故障下变压器持续运行会导致绕组线圈烧毁,进而引发更大的事故,严重影响系统运行的安全稳定。据统计,绕组匝间短路在变压器绕组故障中约占50%-60%。因此针对于变压器匝间短路故障的研究对于维护变压器运行稳定具有十分重要的意义。本文依托于国家自然科学基金项目(51507027)、吉林市科技创新发展计划项目(20166014)、吉林省科技发展计划项目(20190303007SF),对单相变压器发生匝间短路时的电流及磁通特性开展研究。针对单相变压器绕组匝间短路造成的电流突变、励磁饱和等问题,研究发生匝间短路故障后变压器的运行耦合原理和短路电流特性。基于变压器匝间短路运行原理,构建变压器匝间短路电路-磁场计算模型,在磁场模型中利用有限元方法计算绕组电感,基于匝间短路电路模型求解短路电流。将磁场计算模型与匝间短路电路模型进行迭代,进而实现电路-磁场模型的耦合。利用电路-磁场计算模型计算变压器匝间短路实际运行状况,获得变压器在不同短路位置、不同短路比例和不同负载水平条件下的绕组电流,总结电流变化特性;构建短路电流随短路比例和负载率变化的数学关系,详细分析匝间短路电流随短路条件发生改变时的变化规律。搭建单相变压器匝间短路实验平台,测量短路电流数据,与仿真计算结果进行比对,结果验证了电路-磁场计算模型以及匝间短路原理的正确性。在总结变压器匝间短路电流变化特性的基础上,分析计算变压器发生匝间短路时的磁通变化规律,以此表征变压器在不同匝间短路状态下的励磁特性。仿真计算原副边绕组在不同短路位置、不同短路比例及不同负载下的铁芯主磁通和绕组漏磁通,总结归纳其在不同条件下的变化规律。结果表明,变压器匝间短路状态下,短路匝附近铁芯励磁饱和,漏磁急剧增大,原边绕组匝间短路励磁饱和程度相对于副边绕组短路更加严重。