引线引起的电力干式变压器过热故障分析(二)
对过热的机理已经作了一些分析，但还不完全。本文利用上述实例进行定量计算和理论分析，从而更详细地揭示断层发育的过程。导线假设为位于铜管中心的直线，电流I流动(单相干式变压器中，中性点电流等于相电流，电流假设均匀分布)。A点和B点的电位差uab，在导线A点紧靠铜管内壁B点之前，应由两部分组成。一个是引线上的电流引起的电阻电压u；二是由接触点、铜管、引线、上引线的导电棒组成的闭合回路中的引线电流引起的交变磁通产生的感应电势e。当电流参考方向确定后，磁场方向如图2所示。对于有限长载流导线，感应磁感应强度是简化的，如果把导线看作无限长，那么距其距离r处的磁感应强度就是闭环包围的磁通量。图2是磁场分布示意图。将L=2970mm，RA=10.2mm，RB=27.5mm，I=1011A(幅值)代入公式，可得磁通幅值=5.98在正弦波闭合电路中感应电势e=4.44fN=0.133V(有效值)的导线(铜，室温电导率为5.8107 W/m)截面积为325mm2，长度L=2970mm套管内铜管的截面积(室温电导率为1.5107 W/m)为643mm2。75时，其电阻(从对接点到顶部，以下简称铜管电阻)为Rtg=3.7710-4。排除对接点的接触电阻时，闭合回路的电阻为铜管电阻和引线电阻之和，等于RHL=5.7可以看出，不计算回路接触电阻时，闭合回路电阻很小。接触电阻暂不考虑。计算分流电流。铜管和导线的电阻并联，流经铜管和导线的电流可计算为242A和473A，分别。在感应电势的作用下，闭合电路产生的循环电流等于233A。需要指出的是，流经铜管的分流电流与感应电势产生的循环电流相位不同，相差900。所以流经铜管的较大电流是ITGMAX。事实上，接触点附近存在接触电阻，其值受许多因素影响。接触电阻的主要性能是触点处的局部高温。根据接触电阻理论，当两个金属表面相互接触时，只有少数突出的点(面)真正接触，其中只有少数金属接触点或准金属接触点能导电。当电流流过这些小的导电点时，电流线必然会收缩。由于电流线的收缩，围绕导电点流动的电流路径增加，有效导电截面减小，电阻值相应增加。电流线收缩形成的附加电阻成为收缩电阻，它是接触电阻的一个组成部分。其次，由于金属表面有薄膜，如果实际接触面之间的薄膜可以导电，那么电流通过薄膜时会受到阻碍，另外还有一个额外的电阻叫做薄膜电阻，它是接触电阻的另一个分量。一般来说，接触电阻一般包括三个部分：一个接触元件一侧的收缩电阻、接触表面之间的薄膜电阻和另一个接触元件的收缩电阻。给出了接触电阻的理论公式，其中接触元件材料的电阻率和薄膜的表面电阻率都是已知值，但难点在于不能确定导电点的个数n和平均半径ap。工程上常用的计算接触电阻的经验公式是确定k值 #p#分页标题#e#
在这个例子中，接触点的接触压力、接触面积、油膜、积碳等都在变化，所以几乎不可能准确计算出接触电阻。为便于计算，本例中接触电阻为0.5m。表2接触电阻计算值(10-4)考虑接触电阻时的等效电路如图3所示。重新计算分流电流和循环电流。导线电阻电压引起的铜管上的分流电流为If=24.8A，导线中的电流为Iyx=690.2 A；感应电势引起的循环电流为I=23.9A(电流一旦流过铜管，感应电势会因闭环中磁场的变化而变化，但不会太大，仍按恒定感应电势计算)，流过铜管的较大电流为Imax=33.4A.图3考虑接触电阻的计算电路虽然考虑接触电阻时流经接触点的电流迅速下降，但在分流电流和循环电流的作用下，接触点仍可能发生焊接现象。一种是通过加热接触电阻来焊接导电点及其附近的金属，称为静电焊接；另一种是因为接触点振动或接触点被电斥力排斥(当电流通过接触点时，由于接触表面附近的电流线收缩，接触表面之间会出现电斥力)，电弧的高温导致接触点表面熔化汽化，产生接触点焊接，称为动态焊接。理论上，当导线与铜管对接时，这两种情况都可能发生。但实际上电动斥力很小，接触点不太可能被电动斥力排斥而产生电弧。即使触点被电动力排斥，由于闭合电路的小电势(电压)，也不可能提供足够的能量来产生高能放电。因此，接触点的温升主要是由接触电阻的发热引起的。可以解释为色谱测试数据的特点是过热故障，而不是放电故障。乙炔在可燃气体成分中所占比例很小(由于温度高、过热)，有些情况下甚至不出现乙炔。当热量传递到铅绝缘时，可能会导致CO和CO2增加，但往往不明显。因为某股中的一根(或几根)导线经常与铜管接触，所以这种铜线的电流密度非常高(在这种情况下，
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，引线会很快出现断股情况。实践中也证实一旦发生引线与铜管靠接情况，故障往往发展很快。绝大多数情况下，引线断股不会无限发展下去，这是因为引线断股后接触情况会有所改变，加之发热原因，在靠接处会出现积碳，改变了靠接处接触电阻值。
