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变压器瓦斯保护动作原因及对策

发布时间：2010/12/24 阅读次数：1073 字体大小: 【小】【中】【大】

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江苏省新沂市供电公司（221000）　朱　明

武汉大学电气工程学院（430000）　舒乃秋

1　前言

近年，变压器特别是大型变压器事故较多，电力变压器的电量型继电保护，如差动保护、电流速断保护、零序电流保护等对变压器内部故障是不灵敏的，内部故障主要从匝间绝缘薄弱处击穿短路开始的，短路匝内部的故障电流虽然很大，但反映到线电流却不大，只有故障发展到多匝短路或对地短路时才能切断电源。变压器内部故障的主保护是瓦斯保护，它能瞬间切除故障设备。若瓦斯保护动作，变压器开关跳闸，一般情况下，其事故过程已结束，后果比较严重。因此，必须在瓦斯信号动作时，认真检查，仔细分析，正确判断，立即采取措施。

变压器瓦斯继电器有浮筒式、挡板式、开口杯式等不同型号，目前大多采用QJ-80型瓦斯继电器，其信号回路接上开口杯，跳闸回路接下挡板。所谓瓦斯保护信号动作，即指因各种原因造成继电器内上开口杯的信号回路接点闭合，光字牌灯亮。

2　瓦斯保护动作的主要原因

目前在我国电力系统中广泛应用开口杯挡板式瓦斯继电器，QJ型。

2.1　瓦斯保护的正确动作情况

（1）当油箱内部发生轻微故障，空气进入变压器逐渐聚集在瓦斯继电器上部，迫使继电器内油面下降。这时，开口杯在空气中的重量加上杯内油重所产生的力矩使开口杯下降并使干簧解点闭合，发出“轻瓦斯”信号。

（2）变压器本体内部严重故障，瓦斯继电器内油流速度大于1.0～1.4m/s，即油流冲击挡板干簧触点闭合，发“重瓦斯”动作信号并发出跳闸脉冲。

（3）对于有上下开口杯与挡板的复合式瓦斯继电器（FJ型），当变压器出现严重漏油使油面降低时，首先上开口杯露出油面，发“轻瓦斯”信号；继而下开口杯露出油面后，发“重瓦斯”动作信号并发出跳闸脉冲，以保护变压器。

2.2　瓦斯保护的不正确动作情况

（1）非内部故障和其它原因产生较大的油流涌动，使重瓦斯接点闭合，发出跳闸脉冲。

（2）由于瓦斯继电器端子盒进水等原因，造成二次回路接并发出跳闸脉冲。

（3）操作人员误碰探针等，使重瓦斯接点闭合，发出跳闸脉冲。

2.3　空气进入运行中的变压器有3种途径

（1）一是变压器在换油、补充油时，欲换或补加的油未彻底进行真空脱气处理与严格按真空注油工艺进行，使油中的空气，附着在铁心、绕组、附件表面的空所及有机固体绝缘材料孔隙中的空气，在变压器投入运行后通过油的对流循环，变压器铁心的磁致伸缩，逐渐汇集、上升到瓦斯继电器内，引起信号动作。

（2）二是变压器热虹吸器更换吸附剂（如硅胶）后，油侵及静置时间短，空气未彻底排净，由热虹吸器进入本体循环，进而进入瓦斯继电器引起信号动作。

（3）三是强油循环的变压器潜油泵密封不良，因油泵工作时产生的微负压导致空气进入变压器本体循环，聚集在瓦斯继电器内造成瓦斯信号动作。

环境温度骤然下降，变压器本体油很快冷缩造成油位降低，或者变压器本体严重漏油引起变压器内油位降低，即所谓油流引起瓦斯继电器信号动作。

瓦斯继电器二次信号回路故障，包括信号电缆绝缘损坏短路、端子排接点短路，个别在信号回路中所接信号等引起干簧触点闭合，造成瓦斯信号动作。

变压器内部存在放电或过热故障，引起固体绝缘材料分解，变压器油分解，产生氢气、一氧化碳、二氧化碳、低分子烃类气体，这些气体随油的对流循环逐渐变成大气泡并上升聚集在瓦斯继电器上部，迫使继电器内油面降低，引起瓦斯信号动作。

3　瓦斯信号动作的处理对策

3.1　分析诊断程序

瓦斯继电器内有无气体聚集——对瓦斯继电器内聚集气体进行收集——点烯试验和做色谱分析。

3.2　分析诊断的基本原则与处理对策

瓦斯信号动作后继电器内是否有气体聚集，是区别信号动作原因中油位降低、二次回路故障和空气进入变压器、变压器内部发生故障的最基本原则。因二次回路故障油位降低引起瓦斯信号动作不可能产生气体，所以当继电器内无气体聚集时，应逐步判断。首先巡视检查变压器是否有严重漏油点，若是，应立即向上级调度和主管领导汇报，采用堵漏措施；若不是，则应判断是否因环境温度骤然下降引起油位降低，此时必须观察变压器油枕油位指示位置是否正常，油道是否阻塞。若不正常，应采取相应措施。若不是上述原因引起，则二次信号回路故障的可能性较大，须检查消除二次回路缺陷。

继电器内聚集的气体是空气还是可燃性气体。

若继电器内的气体是空气，则应依次判断：是否因换油或补加油时空气进入变压器本体后没有排静；是否因更换变压器热虹吸器吸附剂时静置时间短空气未彻底排静。若是，则采取从继电器放气嘴排气，变压器监督运行；是否因空气从潜油泵进入本体引起信号动作，若是，要用逐台停运试验的方法，判断是从那台泵处空气进入，申请停泵检修。

若继电器内的气体是可燃性气体，则变压器内部存在过热、放电性故障，或过热兼放电性故障。此时应从继电器处同时取气样和油样（并从本体下部取油样）做色谱分析，根据变压器油中溶解气体分析和判断导则判断故障的性质、发展趋势、严重程度，根据分析结论采取继续监督运行或停运吊检处理。

鉴定继电器内的气体是空气，还是可燃性气体的方法是收集这些气体，并做点燃试验和色谱分析。

4　继电器中气体的鉴别

4.1　瓦斯气的点燃与色谱分析

《电力变压器运行规程》DL/T572—1995规定：如继电器内有气体，则应记录气量，观察气体的颜色及试验是否可燃并取气样及油样做色谱分析。

点燃试验，是将用注射器收集到的气体，用火柴从放气嘴点火，若气体本身能自燃，火焰呈浅兰色，则是可燃性气体，说明变压器内部有故障；若不能自燃，则是空气，说明信号动作属空气进入造成。

色谱分析是指对收集到的气体用色谱仪对所含氢气、氧气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等气体进行定性和定量分析，根据所含组分名称和含量准确判断故障性质、发展局势、严重程度。

4.2　点燃试验与色谱分析的异同

点燃试验与色谱分析是判断变压器内部有无故障的两种不同方法，目的一致。点燃试验是在没有采用色谱分析对所含气体进行定性定量分析之前规定的一种方法，较简易、粗略。它判断的准确性与试验人员的素质与经验有关，也不能判断故障的性质。自采用色谱法后变压器运行规程中没有取消该方法，其本意应该说是想在场快速的判断变压器有无故障，但受现场人员能否正确收集气体、能否正确点燃、准确判断等因素的限制，收不到养兵千日用兵一时的预期效果。

4.3　应做点燃试验还是做色谱分析

瓦斯继电器信号动作容积整定值是250～300mL，从理论上讲，只要信号动作，就能收集到大约250～300mL的气体。用100mL注射器可收集到两管，此时可用一管在现场做点燃试验，另一管做色谱分析。

变压器内部故障有时发展很快，产生的气体还未在油中达到饱和便上升聚集到继电器内。若信号动作后没有及时收集，时间太长则部分气体将向油中回溶和逸散损失，所收集气体可能不足100mL，若用一只100mL注射器收集，就不应做点燃试验，应迅速做色谱分析。这与变压器运行规程的规定发生冲突，解决此矛盾的办法是用两只小容量的注射器收集气体（每管不少于10mL）。若变压器与色谱试验室距离较近，则无须做点燃试验。

若现场运行人员经过培训，具有收集和做点燃试验的能力，应由运行人员负责此项工作。若不具备此能力，应交有关专业人员负责此项工作。

5　讨论

变压器瓦斯信号动作后，运行人员须按照分析诊断程序首先判断动作原因，并立即向上级调度和主管领导汇报。

现场若有备用注射器当值运行人员应按继电器内气体总量分别收集两管，一管做点燃试验，一管交专业人员做色谱分析。

上级主管领导应迅速派专业人员去现场，取继电器气样、油样和本体油样，分别做色谱分析。根据有关导则及平衡判据分析诊断，依据诊断结论采取相应对策，避免事故发生，保证变压器安全经济运行。原因与处理对策

6　防范措施

由以上分析可以看出，变压器本体瓦斯保护误动涉及到设计制造、运行维护、瓦斯继电器运行的可行性等多方面因素，因此必须采取有力措施进行全方位、全过程、各环节治理，以达到杜绝瓦斯保护误动的目的。

6.1　安装与投运

（1）变压器投运前应确认储油柜、冷却装置、净油器等油系统阀门均在正确的开启位置，保证油路畅通。

（2）为防范不对称启/停潜油泵，造成较大的油流涌动，冷却器分成2组，每组潜油泵环变压器对称布置。

6.2　检修、运行与维护

运行操作与维护

（1）强油循环变压器应对称投入相应台数的冷却器，冷却器工作、辅助、备用的设定应符合厂家规定；按负荷或油温启/停冷却器时，应保证所选冷却器对称运行；当冷却装置电源全部失去，恢复电源时应逐台对称间歇（间隔时间不小于2min）投入相应台数的冷却器，变压器运行中严禁用分段开关启/停冷却器。

（2）片散式冷却器启/停用切换控制开关应在自动位置，并应对称间歇（间隔时间不小于20s）分组启动。

（3）500kV变压器在任何运行方式下，禁止同时投入2组及以上冷却器；工作电源切换前，应保证只有1组冷却器工作，其余冷却器切换至停运位置，电源切换后逐台恢复至原运行方式。

6.3　冷却装置控制系统注意事项

（1）检修人员在查找控制系统故障原因和修复工作中，严禁频繁启/停潜油泵。

（2）冷却装置电源的分段开关运行中在合位，当检修需要其断开时，潜油泵停、投的操作均应逐台对称间歇进行。

（3）冷却装置控制箱、端子箱等应有良好的防水、防尘设施，并加强对控制回路器件的维护、检验、确保控制系统可靠运行。

6.4　检修工作

（1）变压器运行中进行滤油、补油、更换潜油泵、冷却器、净油器和呼吸器或其内的吸湿剂工作时，本体重瓦斯保护切换为信号方式。

（2）运行中的变压器冷却器油回路、通向储油柜各阀门由关闭位置旋转至开启位置时；以及当油位计的油面异常升高或呼吸系统有异常现象，需要打开放油或放气阀门时，应先将变压器本体重瓦斯保护切换为信号方式。

（3）波纹式储油柜应保证动作灵活，杜绝出现卡涩现象。

6.5　注意事项

（1）应定期全面检查瓦斯继电器各部位元器件状态完好，严格按规程检验，做到方法正确、整定准确、动作可靠。

（2）应有可靠有效的防雨、防潮、防振动措施，防止由于环境原因造成瓦斯保护误动。

（3）变压器运行中，防止误碰探针。

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