由引线引起的电力变压器过热性故障分析（一）

由引线引起的电力变压器过热性故障分析（一）CONTENTS目录01引言：电力变压器引线故障的重要性02引线故障的类型与故障现象03引线过热故障的原因分析04引线过热故障的机理分析CONTENTS目录05引线故障的检测方法06典型案例分析07引线故障的预防措施01引言：电力变压器引线故障的重要性电力变压器在电网中的核心作用电能传输的枢纽节点

电力变压器作为电网中的"中转站"，负责将发电厂输出的高压电能转换为适合远距离传输的电压等级，再通过降压转换为用户可直接使用的低压电，实现电能的高效分配。电压等级的转换核心

通过改变绕组匝数比，变压器可灵活实现不同电压等级的转换，满足从超高压输电（如1000kV）到配电网低压供电（如220V）的全链条电压调节需求，保障电力系统的分层分级运行。电力系统安全稳定的基石

变压器的稳定运行直接关系电网的安全，其故障可能导致区域停电事故。据统计，因导电杆引线接头过热引发的故障占变压器总故障的50%以上，凸显其对系统可靠性的关键影响。能源效率提升的关键设备

高效节能型变压器（如SF9系列）通过优化设计降低空载损耗和负载损耗，减少电能在转换过程中的浪费，是实现"双碳"目标的重要电力设备，其运行状态直接影响电网整体能效水平。引线作为关键组件的功能与脆弱性引线的核心功能定位引线是电力变压器内部绕组出线与外部接线的中间传导环节，承担着电能传输的关键作用，其连接质量直接影响变压器的整体运行可靠性。主要结构组成与工艺要求引线材质包括圆铜线、铜排和软铜线，连接方式多采用焊接（铜焊、熔焊、氩弧焊）或压接，外部需通过半叠包法进行绝缘包扎，确保绝缘厚度均匀且电气间隙符合标准。固有脆弱性表现引线故障占变压器总故障比例超50%，主要脆弱性体现在：焊接质量不合格易引发虚焊、脱焊；绝缘层老化或包扎工艺缺陷导致短路风险；固定支点不足或支架松动引发机械损伤，在短路电流冲击下易发生变形或断裂。故障的连锁反应机制引线接头接触不良会导致接触电阻增大，引发局部过热，进而加速绝缘材料老化，甚至造成导电杆丝扣烧损、套管闪络放电；严重时可发展为绕组相间短路，导致变压器停运及设备永久性损坏。引线故障导致过热的事故案例统计01事故占比情况据统计，因导电杆引线接头过热而损坏或中断供电的故障，达变压器总故障的一半以上。02典型案例一：中性点引线过热断股2003年，某水电站DFP8-100000/220型单相主变B相，色谱分析总烃超标，三比值法显示存在超过700℃过热故障。吊检发现中性点引线断股3处，断股处积有碳黑，套管铜管底部有过热痕迹，原因为引线绝缘白布带破损，裸露部分与导管内壁靠接导致分流过热。03典型案例二：套管穿缆引线过热东北电网某局一台主变压器，总烃为455.9ppm，乙炔为4.23ppm，吊检发现66KVA相套管穿缆引线过热，焊锡流出到夹件和压件上。04典型案例三：引线接头螺扣匹配不良过热某台主变压器B相套管头部发热，检查发现将军冒螺扣匹配不良，螺扣被烧坏5~6扣，造成过热故障。02引线故障的类型与故障现象引线短路故障的特征与表现

局部过热与温升异常引线短路时，短路点因电流急剧增大产生大量热量，导致局部温度异常升高。如中性点套管内引线与铜管内壁靠接短路，可使接触点温度超过700℃，引发绝缘材料老化、烧损。

油色谱特征气体变化故障会导致变压器油分解产生特征气体，以CH4和C2H4为主，总烃含量显著增加。某案例中总烃达455.9ppm，乙炔4.23ppm，符合高温过热故障的色谱特征。

外观与绝缘损坏迹象短路点附近出现绝缘材料碳化、引线断股及碳黑沉积。如某DFL-6000/220型变压器中性点引线因短路烧断2股、烧伤3股，绝缘白布带破损脱落。

运行参数异常波动表现为油温超限报警、油位下降及异常气味。红外测温可发现局部热点，如某110kV主变短路故障时热点温度达120℃，散热器进出口温差显著增大。引线断路故障的危害与现象

直接危害：设备停运引线断路会使变压器立即停止运行，导致电力供应中断，影响电网稳定性及用户正常用电。

间接危害：事故扩大若引线断路故障处理不及时，可能引发绕组相间短路等更严重事故，扩大设备损坏范围，增加经济损失。

典型故障现象：电流中断故障发生时，变压器一次或二次侧电流突然中断，相关保护装置动作跳闸，监控系统显示电流为零。

辅助现象：绝缘损坏与过热痕迹断路点常伴随绝缘材料烧毁、引线断口处有烧蚀或熔断痕迹，严重时可观察到油中溶解气体异常，如总烃含量升高。引线接触不良的典型症状局部温度异常升高通过红外测温仪可检测到引线连接处热点温度显著高于正常区域，如某案例中中性点套管引线过热导致焊锡流出，热点温度达100℃以上。油中溶解气体组分异常油色谱分析显示总烃、乙烯、甲烷等特征气体含量超过注意值，如某110kV主变总烃达455.9ppm，乙炔4.23ppm，符合高温过热特征。直流电阻值超标测量引线回路直流电阻时，接触不良部位会导致电阻值增大，与历史数据或标准值偏差超过允许范围，反映接触电阻异常。运行中异常声响或振动接触不良引发的局部放电或电流波动，可能导致变压器运行时出现“滋滋”放电声或异常振动，尤其在负荷变化时明显。过热性故障的常见外在表现油温异常升高变压器油温超过报警温度，与同负载、同冷却条件下的正常温度存在明显偏差，需结合负荷和环境因素综合判断。油位及油质变化油位可能因油温升高而上升，严重时油色变黑、变粘稠，油中产生气泡，甚至出现油位下降及渗漏现象。局部高温热点通过红外测温仪可检测到引线接头、套管等部位存在异常高温区域，热点温度可达100℃以上，如某案例中热点温度达120℃。特征气体析出油色谱分析显示总烃、乙烯、甲烷等特征气体含量超标，如某案例中总烃达455.9ppm，乙炔4.23ppm，提示高温过热故障。异常气味与声响运行中可能伴有焦糊味等异常气味，严重时可听到局部放电或过热产生的异响，需立即停机检查。03引线过热故障的原因分析引线焊接不合格问题

01焊接操作不规范焊前未清理焊接部位漆膜，导致接触不良；焊接温度控制不当或焊接时间过长，易造成引线过热损坏；未用湿石棉绳保护附近绝缘，可能引发绝缘灼伤。

02焊接质量缺陷类型常见虚焊、脱焊现象，导致引线连接处断开或接触不良；焊缝产生裂纹，影响引线机械强度和电气连接性能，增加过热故障风险。

03焊接后处理不到位焊后未检查焊接质量，未能及时发现气泡、夹渣等缺陷；清理不细致，残留焊渣或毛刺，可能引发局部电场集中和放电。

04典型案例：焊接不良导致过热某变压器因引线焊接时未清理漆膜，形成接触电阻，运行中发热导致焊锡流出，引发套管穿缆引线过热故障，总烃达455.9ppm，乙炔4.23ppm。引线绝缘不过关因素

绝缘距离不合标准引线与各部位之间的绝缘距离不符合标准，易导致引线电流分流，引发短路和过热故障。例如某水电站主变B相过热事故，即因引线绝缘距离不足造成分流过热。

绝缘材料质量问题使用不合格或耐热性差的绝缘材料，在长期运行中易老化、破损。早期66kV套管内穿缆引线因绝缘白布带包扎不紧密或缺失，导致引线裸露部分与导管内壁靠接，引发过热故障。

绝缘层厚度不足引线绝缘层厚度未达设计要求，无法有效隔离导电部分，增加短路风险。手工包扎时若搭接长度不均、包扎不紧实，会导致绝缘薄弱点，易发生对地击穿故障。

绝缘包扎工艺缺陷焊接后手工包扎绝缘时，若未按半叠包法操作、收头处未粘牢或根部包扎不足，会形成绝缘突起或薄弱区域。某案例中中性点引线绝缘白布带破损，导致引线断股3处并积碳，引发过热。引线固定支点不足与支架问题

固定支点不足的表现形式引线固定支点数量不够或间距过大，导致引线在电磁力或机械振动下易发生位移、变形，如某SFPF-360000/330变压器因固定垫块间隔过大，短路时低压引线变形引发套管根部断裂等事故。

支架不牢固的危害支架材料强度不足或安装不稳固，如木支架裂开、木螺杆折断，无法有效约束引线，易引发引线与其他部件碰撞、短路，加剧过热风险。

振动引发的螺丝回松问题变压器运行时铁芯振动与硬连接引线产生相对错位运动，导致导电杆与引线连接螺丝回松，接触电阻增大，形成发热-回松的恶性循环，是引线接头过热的常见诱因。

典型案例：中性点引线固定失效某DFL-6000/220型变压器因中性点套管引线固定不当，导致引线与套管铜管内壁相碰，发生分流、放电过热，造成引线断股、绝缘损坏。外部引线接头连接螺丝回松原因软连接引线的应力作用采用软连接（电缆、铜/铝绞线等）作引出线时，拉（压）、风、操作（如装拆接地线）及短路、冲击负荷等应力作用到连接螺丝上，易引起螺丝回松。硬连接引线的振动错位采用硬连接作引出线时，工频及谐波电流在变压器铁芯中产生交变磁通，引起变压器及导电杆振动，与相对固定的硬连接引线间产生细微相对错位运动，长期作用导致连接螺丝回松。回松与发热的恶性循环连接螺丝回松会增加接触电阻，接触电阻增大加剧发热，进一步导致螺丝回松，形成恶性循环，最终引发过热事故。环境因素对引线过热的影响

高温环境加速绝缘老化外界环境温度过高会降低变压器散热效率，导致引线绝缘材料（如白布带、电缆纸）加速老化，绝缘性能下降，增加短路和过热风险。

潮湿环境引发绝缘受潮潮湿环境易使引线绝缘层吸潮，导致绝缘电阻降低，可能引发漏电或局部放电，进而产生过热现象，尤其在多雨或高湿度地区需特别注意。

粉尘与污染物堆积影响散热空气中的粉尘、导电微粒等污染物堆积在引线接头或绝缘表面，不仅阻碍散热，还可能形成导电通路，导致局部过热或闪络放电。

振动导致引线连接松动变压器运行时的振动或外部机械应力，可能使引线固定支点松动、连接螺丝回松，导致接触电阻增大，引发接头过热，形成恶性循环。04引线过热故障的机理分析接触电阻发热机理接触电阻的构成接触电阻主要由收缩电阻和膜电阻组成。收缩电阻源于电流线在导电斑点处收缩导致有效截面减小；膜电阻则因接触面氧化膜或油污等绝缘层阻碍电流传导形成。发热功率计算原理根据焦耳定律，接触点发热量Q=I²Rt，其中I为通过接触点的电流，R为接触电阻。当接触电阻增大时，发热量呈平方级增长，易引发局部高温。温度升高的恶性循环接触电阻发热导致温度升高，加速金属表面氧化和接触压力下降，进一步增大接触电阻，形成"电阻增大-发热加剧-电阻更大"的恶性循环，最终可能引发熔焊或烧断故障。典型案例数据某案例中引线与铜管接触电阻达毫欧级，在715A电流下产生0.138V电压降，导致局部热点温度超过700℃，引发绝缘老化和引线断股故障。分流与环流导致过热的原理引线与套管铜管分流现象当引线绝缘破损导致裸导体与套管内铜管接触时，形成电流分流回路。例如中性点套管引线与铜管靠接时，引线电阻1.93×10-4Ω与铜管电阻3.77×10-4Ω并联，导致铜管分流电流达24.8A，引发局部过热。交变磁通感应环流机制引线电流产生交变磁通，在铜管与引线构成的闭合回路中感应电势（约0.133V），形成环流（23.9A）。分流与环流相位差90°，叠加后铜管最大电流可达33.4A，接触点电流密度高达100A/mm²。接触电阻发热恶性循环接触点因收缩电阻和膜电阻形成毫欧级接触电阻，电流通过时产生局部高温。以5N接触压力下点接触为例，接触电阻约1.2mΩ，100A电流产生12W热量，导致接触面金属熔化形成静熔焊，进一步加剧过热。绝缘老化与过热的相互作用

绝缘老化加速过热故障发展随着变压器使用时间增加，绝缘材料因高温、潮湿等环境因素逐渐老化，绝缘能力下降，导致内部电路短路风险增加，进而引发过热。例如引线外层半迭绕白布带脱落，会使裸引线与套管内铜管内壁相碰，发生分流、放电、过热。

过热加剧绝缘材料性能劣化过热会导致绝缘材料受热裂解，如变压器油受热裂解产生烃类气体，同时高温会加速绝缘材料老化进程，使绝缘层变脆、破损，进一步降低绝缘性能，形成恶性循环。

典型案例：绝缘失效引发过热某DFL-6000/220型单相变压器因检修时引线绝缘白布带脱落，裸引线与套管铜管内壁相碰，发生分流、放电、过热，最终导致引线断股、烧伤，印证了绝缘老化与过热的相互促进作用。振动引发连接松动的恶性循环

01振动源与相对运动机制变压器运行时，工频及谐波电流在铁芯中产生交变磁通，导致变压器本体及导电杆振动。当引线采用硬连接方式时，其与相对固定的导电杆之间因振动产生细微相对错位运动，形成持续机械应力。

02松动-过热的正反馈循环连接螺丝在振动应力下逐渐回松，导致接触电阻增大；接触电阻增加使接头处发热加剧，温度升高进一步降低金属材料强度，加速螺丝松动，形成"松动-过热-更松动"的恶性循环，最终引发过热故障。

03典型故障案例验证某变电站66kV主变因硬连接引线振动导致将军帽螺扣匹配不良，运行中螺扣磨损5-6扣，接触电阻激增引发局部过热，色谱分析显示总烃达455.9ppm，乙炔4.23ppm，印证振动松动的危害。05引线故障的检测方法油中溶解气体色谱分析技术

技术原理与特征气体变压器油及固体绝缘材料在电或热作用下分解产生特征气体，包括氢（H₂）、甲烷（CH₄）、乙烯（C₂H₄）、乙炔（C₂H₂）等。不同故障类型产生的气体组分及含量存在差异，过热性故障以CH₄和C₂H₄为主要特征，严重过热（800℃以上）时会产生少量C₂H₂（通常不超过C₂H₄的10%）。

故障判断方法与依据通过分析油中溶解气体的成分、含量及变化趋势，结合IEC三比值法（如编码“022”表明存在大于700℃的高温过热）判断故障性质。涉及固体绝缘的过热还会产生CO和CO₂，且CO/CO₂比值随温度升高而增大。

应用案例与诊断流程某110kV主变色谱分析显示总烃达455.9ppm、乙炔4.23ppm，结合三比值法判断为高温过热，吊检发现66kVA相套管穿缆引线过热，焊锡流出。诊断流程包括外观巡检、气体分析、电气测试（如直流电阻、绝缘电阻）及综合判断。红外测温技术的应用

红外测温技术原理红外测温技术通过接收物体发出的红外辐射能量，将其转化为温度信号，可实现非接触式、实时监测设备表面温度，尤其适用于变压器等高压设备的热点检测。

引线过热故障的检测优势能够快速定位引线接头、焊接点等部位的异常发热，如接触不良导致的局部高温，及时发现传统测温方法难以察觉的潜在故障，为故障诊断提供直观依据。

实际应用案例某110kV变电站#2主变通过红外测温发现B相套管头部热点温度达120℃，结合油色谱分析确认引线接头松动过热，及时处理避免故障扩大。

与其他检测手段的协同红外测温结果可与油色谱分析、直流电阻测量等方法结合，综合判断故障性质和位置，如红外发现的过热区域与油中特征气体（如乙烯、甲烷）超标现象相互印证，提高诊断准确性。直流电阻测量方法

测量原理与目的直流电阻测量通过施加直流电压，测量绕组或引线回路的电阻值，判断导电回路接触是否良好。依据欧姆定律，通过比较三相电阻不平衡度及历史数据，可发现引线连接松动、焊接不良等故障，是诊断过热性故障的基础电气试验。

标准测量仪器与接线方式常用仪器为直流电阻测试仪（精度不低于0.5级），采用四端钮接线法消除引线电阻影响。测量时需将变压器停电、放电，对大容量变压器可采用电流叠加法或助磁法缩短测量时间，确保数据准确性。

测量步骤与注意事项1.测量前记录环境温度，核对变压器分接开关位置；2.按仪器说明书接线，施加稳定直流电流（一般为额定电流的2%-10%）；3.读取稳定后的电阻值，换算至75℃标准值；4.测量后放电，防止残余电荷伤人。严禁在带电状态下测量，避免分接开关切换时读数误差。

数据判断与故障关联三相电阻不平衡度应≤2%（线间）或≤4%（相间），与历史数据偏差应≤2%。若某相电阻显著增大，可能为引线接头松动、氧化或焊锡脱落；若相间电阻差异突变，需结合红外测温、色谱分析进一步定位故障点，如2003年某水电站主变因引线断股导致直流电阻异常增大，后续吊检发现中性点引线过热断股3处。视觉检查与外观检测要点

引线连接处变形与烧伤痕迹检查观察引线连接处有无明显变形、弯曲或扭曲现象，重点检查是否存在因过热导致的变色、焦糊、烧蚀痕迹，如铜材发黑、绝缘层碳化等。连接紧固状态与松动检测检查引线连接螺丝、螺母是否紧固到位，有无松动、滑丝或脱落情况，观察弹性垫圈是否失效，确保连接处无间隙，避免因接触不良引发过热。绝缘层完整性与老化状况检查查看引线外部绝缘包扎层是否完好，有无破损、开裂、起皱、脱落现象，检查绝缘材料是否出现硬化、发脆、变色等老化迹象，确保绝缘距离符合标准。固定支点与支架稳定性检查检查引线固定支架、垫块、绝缘子等支撑部件是否牢固，有无松动、断裂、变形情况，确认固定支点间距是否合理，防止引线因振动发生位移或接触不良。06典型案例分析中性点引线绝缘破损导致过热案例

案例背景与故障现象2003年某水电站DFP8-100000/220型单相主变B相，春检发现油色谱数据异常，总烃含量超限且增长迅速，特征气体中甲烷130.56μL/L、乙烯332.53μL/L，乙炔1.19μL/L，三比值法判断存在超过700℃高温过热故障。

故障原因分析吊罩检查发现中性点引线对应套管尾端绝缘白布带破损，引线断股3处（每股27根），断股处积碳；套管铜管底部有过热痕迹。原因为引线绝缘包扎不紧密、不完整，裸露部分与导管内壁靠接，形成分流和接触不良导致过热。

故障机理与危害引线绝缘破损后，裸引线与套管铜管接触形成闭合回路，在电流及感应电势作用下产生分流与环流，接触电阻发热导致局部高温（本例中接触点电流密度约100A/mm²），造成引线烧断、绝缘老化，严重时引发变压器油裂解产生特征气体，威胁设备安全运行。引线接头松动引发过热事故案例案例背景与故障现象2003年某水电站DFP8-100000/220型单相主变，春检发现油色谱数据异常，总烃含量超限且增长迅速，特征气体中甲烷130.56μL/L、乙烯332.53μL/L，乙炔1.19μL/L，三比值法判断存在超700℃过热故障。故障原因分析吊罩检查发现中性点套管内引线（35股240mm²铜辫子）因1989年检修时拉扯导致外层白布带脱落，裸引线与套管铜管内壁靠接形成分流回路，接触电阻发热引发局部过热，造成3股烧伤、2股烧断。事故后果与影响过热导致变压器油裂解产生大量特征气体，绝缘材料老化，若未及时处理可能发展为相间短路，造成套管爆炸、变压器停运，影响电站供电可靠性，经济损失严重。故障处理与整改措施更换受损引线并重新包扎绝缘，采用半叠包白布带恢复绝缘层；检修时规范引线操作，避免过度拉扯；加装固定支架防止引线位移，定期使用红外测温监测接头温度，建立绝缘检查维护记录。焊接质量问题导致的过热故障案例虚焊导致的引线接触不良过热案例

某变压器在运行中出现油温异常升高，色谱分析显示总烃含量达455.9ppm，乙炔4.23ppm。吊检发现66KVA相套管穿缆引线因焊接虚焊，导致接触电阻增大，运行中过热使焊锡流出，造成局部高温故障。脱焊引发的引线断路过热案例

某DFL-6000/220型单相变压器，因中性点套管引线焊接时未焊牢固，在检修后运行中发生脱焊，裸辫子引线与套管铜管内壁相碰形成分流放电，导致引线两股烧断、三股烧伤，热点温度达1000℃，引发绝缘老化和过热故障。焊缝裂纹导致的机械强度不足过热案例

某SFPF-360000/330电力变压器，引线焊接过程中产生焊缝裂纹，在短路电流冲击下，裂纹扩展导致引线机械强度下降，