变压器内部金属部件之间接触不良引起的过热故障诊断及处理(20

1、变压器内部金属部件之间接触不良引起的过热故障诊断及处理攀枝花新钢钒能源动力中心摘要根据变压器内部金属部件之间接触不良引起的过热故障的特点，通过具体的实例说明如何利用分析技术和电气试验相结合的方法，及早发现变压器内部潜伏性过热故障的部位和严重程度，以便及时采取措施，防止事故扩大。关键词变压器 故障 溶解气体分析 油色谱分析 电气试验1 引言金属部件之间接触不良引起的过热属电阻异常型过热事件。此时工作电流一般正常，而导电回路尾部电阻增加。虽然损耗与电阻只是正比关系，但由于电阻增加引起的损耗局部增量往往很大，所以局部过热的现象仍可能很严重。根据接触电阻与接触压力成反比的关系，当接触压力减小时，会使金

2、属部件之间的接触电阻增大，从而接触部位的发热量增大，高温又加速金属表面的氧化腐蚀和机械变形，形成恶性循环，如不及时诊断处理，往往会使变压器发生过热事故。金属部件之间接触不良引起的过热故障主要包括：分接开关动、静触头接触不良，引线接头连接不良，处于漏磁场中的金属结构件之间的连接螺栓过热等。2 接触不良引起的过热性故障的诊断油中溶解气体色谱分析法金属部件之间接触不良引起故障通常属于过热性故障，而过热性故障是由热应力所造成的绝缘加速劣化。如果设备内的热源处只引起绝缘油的分解时，一般为裸金属过热，当存在局部过热时，变压器油中含有大量的甲烷和乙烯，且随着故障点温度的升高，乙烯所占比例将有所增加，当存在严

3、重过热时，也会产生少量乙炔，但乙炔含量不会超过总烃的6%，此外，氢气组分也会增加，但没有烃类气体增长快。对过热性故障，在三比值编码中通常C2H2/C2H4编码为0，CH4/H2的编码为0-2，C2H4/C2H6的编码为2。即根据C2H2/C2H44/H21，则可判断此故障为过热性故障。另外根据CH4/H2的比值还可判断热故障回路，如CH4/H2=1-3，编码记为2C(C-磁)，比值组合为0，2C，2为磁回路过热性故障，如CH4/H23，编码记为2D(D-电)，比值组合为0，2D，2为导电回路过热性故障。通常金属部件之间接触不良引起故障大多属于导电回路方面的故障。当较高温度的过热涉及固体绝缘材料

4、时，除产生较多的低分子烃类气体外，还产生CO和CO2，特别是CO反应故障涉及固体绝缘的特性强些。2.2 电气试验方法实践表明，利用油中气体分析能及时有效地判断设备内部有无故障，但仅以气体分析结果判断故障确切部位及真实故障程度是反映不出来的，必须结合其它检测性试验(如测量绕组的直流电阻、空载特性试验、绝缘试验、局部放电试验和微水分析等)结果和该设备的结构、运行检修等情况。测量直流电阻可对导电回路过热性故障作进一步判断。能够反映变压器绕组匝间短路、绕组断股、分接开关和导线接头连接不良等故障，同时也是判断各相绕组直流电阻是否平衡、调压开关分接档位是否正确的有效手段。3 实例说明根据变压器金属部件之间

5、接触不良引起故障的常见类型和起因，结合我们在实际工作中所发现的过热故障实例，进一步说明此类过热故障的诊断方法。分接开关接触不良引起的过热故障(1)异常分析和判断。某台10000KVA/35无载变压器于94年5月投入运行，2000年12月4日对此变压器进行过分接开关A相渗油故障处理， 在2004年11月取色谱油样发现总烃含量高达1401.3PPM，远远超过注意值，总烃相对产气速率为494.4%/mon10%/mon，超过1规定值，变压器内部存在异常，用三比值法初步判断内部存在过热性故障。连续取色谱油样跟踪分析查明总烃超标原因，测试数据见表1。表1 故障变压器主要色谱分析数据 (单位：L/L)特征

6、气体检测日期H2CH4C2H6C2H4C2H2COCO2总烃备注2004-02-04定检2004-11-1定检2004-11-3复测2004-11-6复测2004-11-8瓦斯继电器处理后2004-11-11379跟踪分析2004-11-18114跟踪分析2004-12-2跟踪分析(2)故障状态诊断 1)从表1中可看出，总烃含量远远超出注意值，且有增长趋势， CH4和C2H4占总烃含量的86.3%80%，其中C2H4占CH4和C2H4含量的82.7%60%，C2H2没有，且乙烯的产生速率呈急剧上升趋势，CO含量低于300L/L，考虑变压器内部的过热性故障不涉及固体绝缘。，其热点温度在700-1

7、000, 其中CH4/H2=209.5/18.811.143，可将编码记为0、2D、2，即为不涉及固体绝缘的导电回路过热性故障。3)为查明变压器热故障具体部位，利用远红外热像仪测试变压器及连接部位，未发现异常情况，可基本排除变压器附件和引线故障的可能。4)为进一步掌握变压器内部故障性质，11月6日对卫东1#主变进行高压绝保试验，其直流电阻测试数据见表2。表2 高压直流电阻测试结果() 档位相别一二三四五倒接前倒接后AOBOCO三相不平衡系数25.2%2.7%0.25%0.94%0.37%0.61%从上表中可看出，变压器高压侧分接开关第一档直流电阻三相平衡系数为2.7%大于2%为不合格，其中A相

8、直流电阻值偏高。说明色谱总烃含量超标可能是因分接开关接触不良引起的裸金属过热。(3)吊芯检查及故障处理根据变压器油中溶解气体色谱分析及电气试验数据，经过对变压器吊罩检查发现，发现A相分接开关第档处动、静触头已错位20mm(宽40mm)，接触处存在有点滴焦炭，动、静触头均有烧伤的痕迹。主要原因是因分接开关错位载流量不够，当负荷较大时产生过热，最终导致分接开关弹簧压力不足。经打磨复位处理后，高压试验合格，变压器投入正常运行。低压侧引线接触不良引起的过热故障(1)异常情况分析和判断。某台10000KVA/35于94年5月投入运行，97年曾发生过铁心多点接地,故障处理后变压器运行正常。2008年7月定

9、检时色谱分析L/L,大大超过总烃含量注意值(150L/L), 连续取样进行跟踪分析测试数据列于表3。表3 故障变压器主要色谱分析数据 (单位：L/L)特征气体检测日期H2CH4C2H6C2H4C2H2COCO2总烃备注2008-02-25定检2008-07-01定检2008-07-04复测2008-07-07复测2008-07-08停运后复测2008-07-08停运后复测2008-07-09投运后复测2008-07-09复测(2)故障状态诊断 1)从表3中可看出，总烃含量远远超出注意值，且有增长趋势，总烃含量相对产气速率已达到5516.88%(10%/月),CH4和C2H4占总烃含量的95%以

10、上80%，其中C2H4占CH4和C2H4含量的79%60%，C2H2刚开始检测时没有但随后出现，估算故障点温度高达1000以上，属于严重的高温过热,这可能是产生少量C2H2气体的主要原因也可能有放电故障。 2)用三比值法，特征气体的比值编码为022，故障性质为高于700高温范围的热故障。CO含量呈急剧上升趋势且高于300L/L，考虑变压器内部的过热性故障已有可能涉及固体绝缘,根据甲烷和氢气的产生速率均呈急剧上升趋势,CH4/H23，可将编码记为0、2D、2，即为涉及固体绝缘的导电回路过热性故障。3)为查明变压器热故障具体部位，要求变电所人员利用远红外热像仪测试变压器及连接部位温度，未发现异常可

11、排除变压器附件和引线故障存在的可能。4)为进一步掌握变压器内部故障性质，对该变压器进行了大修前的高压试验，主变绝缘电阻、介损、漏泄电流均为正常，为检查分接开关处是否存在故障，将变压器一、二次侧直流电阻进行了测试，其直流电阻测试数据见表4、表5。 表4 变压器一次侧直流电阻测试结果() 档位相别一二三四五AO294286BO284CO301279三相不平衡系数0.63%1.33%0.95%0.75%0.89%表5变压器二次侧直流电阻测试结果(M)处理情况电阻值处理前处理后abbcca三相不平衡系数26%5.9%从表4中可看出，变压器高压侧分接开关各档直流电阻三相平衡系数均小于2%为合格，可排除分

12、接开关一次侧故障。从表5中可看出，二次侧直流电阻经处理后三相不平衡系数仍为不合格大于2%，说明色谱总烃含量超标可排除因分接开关接触不良引起的裸金属过热，低压侧引线存在接触不良故障。(3)吊芯检查及处理。经过对变压器吊罩检查发现， C相套管与低压侧引线连接处有烧伤痕迹。这是由于穿缆引线与电容芯子钢管最下部相碰，并在力的作用下使引线绝缘受损伤，导致裸铜引线与铜管直接接触，所以，该部位所处的导电回路中同时流有部分引线电流和漏磁场在该回路中产生的环流，并且接触电阻较大，由此产生穿缆引线过热故障。经过故障处理后变压器恢复了正常运行。4 结 论金属部件之间接触不良引起故障通常属于过热性故障，其特征气体是甲烷和乙烯，乙炔不构成总烃的主要成分。对于的过热性故障，其乙烯的增长速率较快，涉及固体绝缘的过热性故障其CO含量变化较为明显。对各种变