由引线引起的电力变压器过热性故障分析二

1、由引线引起的电力变压器过热性故障分析（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=27.5rmfo,l=1011A （幅值）代入公式，可得到磁通幅值 =

2、5.98 x 10-4Wb,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 5.8x 107 西/米）的横截面积为 325mm2长度L=2970mm!则在75C时，引线电阻（从靠接点到顶端） 为 Ryx=1.93 x 10-4 Q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- 4x 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 X 107西/米）横截面积为643mm2在75C时，其电阻（从靠接点到顶端，以下简称铜管电阻）为 Rtg=3.

3、77 X 10-4Q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 X 10-4Q。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,弓I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，

4、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

5、收缩电 阻。式中，接触元件材料的电阻率 P和膜的面电阻率（T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 ，

6、这时引线 中的电流为lyx=690.2A ;由感应电势引起的环流电流为l=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 lmax=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

7、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。依次循环，弓