由引线引起的电力变压器过热性故障分析（二）

由引线引起的电力变压器过热性故由引线引起的电力变压器过热性故 障分析 二 障分析 二 对于过热机理 已有些分析 但并不完整 本文利用上述实例 进行定量计算与理论分析 力求更加详细地揭示故障发展的过 程 将引线假设为位于铜管中心的一条直线 流通电流 i 单相变 压器 中性点电流等于相电流 假设电流是均匀分布的 引 线 a 点与铜管内壁 b 点靠接前 a 与 b 点电位差 uab 应有两部 分组成 一是电流在引线上引起的电阻电压 u 二是靠接点 铜管 引线 上端引线导电杆形成的闭合回路中由引线电流引 起的交变磁通产生的感应电势 e 将 l 2970mm ra 10 2mm rb 27 5mm 及 i 1011a 幅值 代入公 式 可得到磁通幅值 5 98 10 4 wb 对于正弦波闭合回路 感应电势为 e 4 44f n 0 133v 有效值 引线 铜 室温时的电导率为 5 8 107 西 米 的横截面积为 325mm2 长度 l 2970mm 则在 75 时 引线电阻 从靠接点到顶 端 为 ryx 1 93 10 4 由引线电流引起的电阻电压 有效值 以下简称引线电压 uyx 1 93x10 4 715 0 138v 通过以上计算可以看出 无论是感应电势还是引线电压都是非 常小的 套管内黄铜管 室温时的电导率为 1 5 107 西 米 横截面积 为 643 mm2 在 75 时 其电阻 从靠接点到顶端 以下简称铜 管电阻 为 rtg 3 77 10 4 当不计靠接点处的接触电阻时 闭合回路的电阻值为铜管电阻 与引线电阻之和 等于 rhl 5 7 10 4 可见不计回路接触 电阻时闭合回路电阻是很小的 暂时不考虑接触电阻 计算分流电流 铜管电阻与引线电阻并 联 可以计算出铜管中所流过的电流为 242a 引线所流过的电 流为 473a 在感应电势作用下 闭合回路产生的环流等于 233a 应当指出 铜管上流过的分流电流与在感应电势产生的 环流相位是不同的 两者互差 900 因此铜管上流过的最大电 流值为 itgmax 实际上 靠接点处存在接触电阻 其值受多种因素的影响 接 触电阻的主要表现是接触处出现局部高温 根据接触电阻理论 当两金属表面互相接触时 只有少数凸出的点 小面 发生了 真正的接触 其中仅仅是一小部分金属接触或准金属接触的斑 点才能导电 当电流流过这些很小的导电斑点时电流线必然会 发生收缩现象 由于电流线收缩 流过导电斑点附近的电流路 径增长 有效导电截面减小 因而电阻值相应增大 因电流线 收缩形成的附加电阻成为收缩电阻 是构成接触电阻的一个分 量 其次 由于金属表面有膜的存在 如果实际接触面之间的 薄膜能导电 则当电流通过薄膜时将会受到一定阻碍而有另一 附加电阻称为膜电阻 它是构成接触电阻的另一分量 总起来 说 接触电阻一般应包含三个部分 一个接触元件一边的收缩 电阻 接触面间的膜电阻 另一接触元件的收缩电阻 式中 接触元件材料的电阻率 和膜的面电阻率 均为已知 值 困难的是导电斑点个数 n 和平均半径 ap 无法确定 本例中引线与铜管的靠接情况是难以确定的 因此选择 f 0 5n 1 0n 5 0n 和接触形式为点接触 面接触 线接触三 种形式分别计算接触电阻 以期得到接触电阻的大致范围 见 表 2 一般情况情况引线与铜管应为点或面接触形式 其接 触电阻在毫欧级 在本例中 靠接点处接触压力 接触面积 油膜 积碳等情况都是在变化的 因此 要准确的计算出接触 电阻几乎是不可能的 计及接触电阻时的等效电路如图 3 重新计算分流电流和环流 由引线电阻电压引起的在铜管上的分流电流为 if 24 8a 这时 引线中的电流为 iyx 690 2a 由感应电势引起的环流电流为 i 23 9a 一旦铜管中流过电流 由于闭合回路磁场的变化 感 应电势会有所变化 但不会太大 这里仍按照感应电势不变计 算的 铜管上流过的最大电流为 imax 33 4a 尽管当计及接触电阻时流过接触点的电流迅速下降 但接触点 在分流电流与环流作用下 仍由可能产生熔焊现象 一种是由 接触电阻发热使导电斑点及其附近的金属熔化而焊接 称为静 熔焊 另一种是因为接触点振动或接触点被电动斥力 当电流 通过接触点 由于电流线在接触面附近发生收缩 会在接触面 间出现电动斥力 斥开产生电弧 电弧的高温使接触点表面熔 化和气化而导致接触点焊接 称为动熔焊 理论上讲当引线与 铜管靠接时这两种情况都有可能发生 但是 实际上电动斥力 是很小的 靠接点不太可能被电动力斥开而产生电弧 即使接 触点被电动力斥开 由于闭合回路的电势 电压 很小 也不 可能提供足够的能量产生高能放电 因此 靠接点温度的升高 主要是接触电阻发热所致 由此可以解释色谱试验数据表征的 是过热性故障 而不是放电性故障 在可燃性气体组分中乙炔 所占的比例很小 由于高温过热产生 在有些实例中甚至没 有乙炔出现 当热量传递到引线绝缘时有可能引起 co 与 co2 增 长 但往往不是很明显 由于引线往往是某一股中的某一根 或某几根 与铜管接触 该根铜线的电流密度很大 本例中 约 100a mm2 加之接触电阻发热 很容易就会将接触的该根 铜引线烧断 然后其他根铜引线与铜管内壁接触 依次循