變壓器瓦斯保護(hù)淺談

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　摘要：文中詳細(xì)闡述了油浸式電力變壓器瓦斯保護(hù)裝置的基本工作原理、保護(hù)范圍、安裝方式、日常巡查項(xiàng)目、運(yùn)行狀態(tài)和瓦斯保護(hù)裝置信號(hào)動(dòng)作的原因及其事故分析診斷的基本原則與處理方法，并提出了反事故措施。

　　關(guān)鍵詞：油浸式電力變壓器、瓦斯保護(hù)、處理方法、反事故措施

　　1.前言

　　目前，我公司使用的電力變壓器大多數(shù)仍然是油浸式變壓器。本人工作以來(lái)經(jīng)常參加變壓器的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試及維修工作，積累了許多關(guān)于變壓器的知識(shí)，現(xiàn)就變壓器的瓦斯保護(hù)作一詳細(xì)的介紹。

　　2.工作原理

　　瓦斯保護(hù)是變壓器內(nèi)部故障的主要保護(hù)元件，對(duì)變壓器匝間和層間短路、鐵芯故障、套管內(nèi)部故障、繞組內(nèi)部斷線及絕緣劣化和油面下降等故障均能靈敏動(dòng)作。當(dāng)油浸式變壓器的內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，由于電弧將使絕緣材料分解并產(chǎn)生大量的氣體，其強(qiáng)烈程度隨故障的嚴(yán)重程度不同而不同。瓦斯保護(hù)就是利用反應(yīng)氣體狀態(tài)的瓦斯繼電器（又稱氣體繼電器）來(lái)保護(hù)變壓器內(nèi)部故障的。

　　在瓦斯保護(hù)繼電器內(nèi)，上部是一個(gè)密封的浮筒，下部是一塊金屬檔板，兩者都裝有密封的水銀接點(diǎn)。浮筒和檔板可以圍繞各自的軸旋轉(zhuǎn)。在正常運(yùn)行時(shí)，繼電器內(nèi)充滿油，浮筒浸在油內(nèi)，處于上浮位置，水銀接點(diǎn)斷開(kāi)；檔板則由于本身重量而下垂，其水銀接點(diǎn)也是斷開(kāi)的。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，氣體產(chǎn)生的速度較緩慢，氣體上升至儲(chǔ)油柜途中首先積存于瓦斯繼電器的上部空間，使油面下降，浮筒隨之下降而使水銀接點(diǎn)閉合，接通延時(shí)信號(hào)，這就是所謂的“輕瓦斯”；當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，則產(chǎn)生強(qiáng)烈的瓦斯氣體，油箱內(nèi)壓力瞬時(shí)突增，產(chǎn)生很大的油流向油枕方向沖擊，因油流沖擊檔板，檔板克服彈簧的阻力，帶動(dòng)磁鐵向干簧觸點(diǎn)方向移動(dòng)，使水銀觸點(diǎn)閉合，接通跳閘回路，使斷路器跳閘，這就是所謂的“重瓦斯”。重瓦斯動(dòng)作，立即切斷與變壓器連接的所有電源，從而避免事故擴(kuò)大，起到保護(hù)變壓器的作用。

　　瓦斯繼電器有浮筒式、檔板式、開(kāi)口杯式等不同型號(hào)。目前大多采用QJ-80型繼電器，其信號(hào)回路接上開(kāi)口杯，跳閘回路接下檔板。所謂瓦斯保護(hù)信號(hào)動(dòng)作，即指因各種原因造成繼電器內(nèi)上開(kāi)口杯的信號(hào)回路接點(diǎn)閉合，光字牌燈亮。

　　3.保護(hù)范圍

　　瓦斯保護(hù)是變壓器的主要保護(hù)，它可以反映油箱內(nèi)的一切故障。包括：油箱內(nèi)的多相短路、繞組匝間短路、繞組與鐵芯或與外殼間的短路、鐵芯故障、油面下降或漏油、分接開(kāi)關(guān)接觸不良或?qū)Ь€焊接不良等。瓦斯保護(hù)動(dòng)作迅速、靈敏可靠而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但是它不能反映油箱外部電路（如引出線上）的故障，所以不能作為保護(hù)變壓器內(nèi)部故障的唯一保護(hù)裝置。另外，瓦斯保護(hù)也易在一些外界因素（如地震）的干擾下誤動(dòng)作，對(duì)此必須采取相應(yīng)的措施。

　　4.安裝方式

　　瓦斯繼電器安裝在變壓器到儲(chǔ)油柜的連接管路上，安裝時(shí)應(yīng)注意：

　　4.1首先將氣體繼電器管道上的碟閥關(guān)嚴(yán)。如碟閥關(guān)不嚴(yán)或有其他情況，必要時(shí)可放掉油枕中的油，以防在工作中大量的油溢出。

　　4.2新氣體繼電器安裝前，應(yīng)檢查有無(wú)檢驗(yàn)合格證明，口徑、流速是否正確，內(nèi)外部件有無(wú)損壞，內(nèi)部如有臨時(shí)綁扎要拆開(kāi)，最后檢查浮筒、檔板、信號(hào)和跳閘接點(diǎn)的動(dòng)作是否可靠，并關(guān)好放氣閥門。

　　4.3氣體繼電器應(yīng)水平安裝，頂蓋上標(biāo)示的箭頭方向指向油枕，工程中允許繼電器的管路軸線方向往油枕方向的一端稍高，但與水平面傾斜不應(yīng)超過(guò)4%.

　　4.4打開(kāi)碟閥向氣體繼電器充油，充滿油后從放氣閥門放氣。如油枕帶有膠囊，應(yīng)注意充油放氣的方法，盡量減少和避免氣體進(jìn)入油枕。

　　4.5進(jìn)行保護(hù)接線時(shí)，應(yīng)防止接錯(cuò)和短路，避免帶電操作，同時(shí)要防止使導(dǎo)電桿轉(zhuǎn)動(dòng)和小瓷頭漏油。

　　4.6投入運(yùn)行前，應(yīng)進(jìn)行絕緣搖測(cè)及傳動(dòng)試驗(yàn)。

　　5.試驗(yàn)項(xiàng)目

　　氣體繼電器在安裝使用前應(yīng)作如下一些檢驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)項(xiàng)目：

　　5.1一般性檢驗(yàn)項(xiàng)目：

　　玻璃窗、放氣閥、控針處和引出線端子等完整不滲油，浮筒、開(kāi)口杯、玻璃窗等完整無(wú)裂紋。

　　5.2試驗(yàn)項(xiàng)目

　　5.2.1密封試驗(yàn)：整體加油壓（壓力為20mPa，持續(xù)時(shí)間為1h）試漏，應(yīng)無(wú)滲透漏。

　　5.2.2端子絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)：出線端子及出線端子間耐受工頻電壓2000v，持續(xù)1min，也可用2500v兆歐表?yè)u測(cè)絕緣電阻，搖測(cè)1min代替工頻耐壓，絕緣電阻應(yīng)在300mΩ以上。

　　5.2.3輕瓦斯動(dòng)作容積試驗(yàn)：當(dāng)殼內(nèi)聚積250∽300cm3空氣時(shí)，輕瓦斯應(yīng)可靠動(dòng)作。

　　5.2.4重瓦斯動(dòng)作流速試驗(yàn)。

　　6.日常巡視項(xiàng)目

　　電力變壓器運(yùn)行規(guī)程DL/T572-95（以下簡(jiǎn)稱“規(guī)程”）規(guī)定在變壓器的日常巡視項(xiàng)目中首先應(yīng)檢查氣體繼電器內(nèi)有無(wú)氣體，對(duì)氣體的巡視應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　6.1氣體繼電器連接管上的閥門應(yīng)在打開(kāi)位置。

　　6.2變壓器的呼吸器應(yīng)在正常工作狀態(tài)。

　　6.3瓦斯保護(hù)連接片投入應(yīng)正確。

　　6.4油枕的油位應(yīng)在合適位置，繼電器內(nèi)充滿油。

　　6.5氣體繼電器防水罩一定牢固。

　　6.6繼電器接線端子處不應(yīng)滲油，且應(yīng)能防止雨、雪、灰塵的侵入，電源及其二次回路要有防水、防油和防凍的措施，并要在春秋二季進(jìn)行防水、防油和防凍檢查。

　　7.運(yùn)行

　　變壓器在正常運(yùn)行時(shí)，瓦斯繼電器工作無(wú)任何異常。關(guān)于瓦斯繼電器的運(yùn)行狀態(tài)，規(guī)程中對(duì)其有如下規(guī)定：

　　7.1變壓器運(yùn)行時(shí)瓦斯保護(hù)應(yīng)接于信號(hào)和跳閘，有載分接開(kāi)關(guān)的瓦斯保護(hù)接于跳閘。

　　7.2變壓器在運(yùn)行中進(jìn)行如下工作時(shí)應(yīng)將重瓦斯保護(hù)改接信號(hào)：

　　7.2.1用一臺(tái)斷路器控制兩臺(tái)變壓器時(shí)，當(dāng)其中一臺(tái)轉(zhuǎn)入備用，則應(yīng)將備用變壓器重瓦斯改接信號(hào)。

　　7.2.2濾油、補(bǔ)油、換潛油泵或更換凈油器的吸附劑和開(kāi)閉瓦斯繼電器連接管上的閥門時(shí)。

　　7.2.3在瓦斯保護(hù)及其二次回路上進(jìn)行工作時(shí)。

　　7.2.4除采油樣和在瓦斯繼電器上部的放氣閥放氣處，在其他所有地方打開(kāi)放氣、放油和進(jìn)油閥門時(shí)。

　　7.2.5當(dāng)油位計(jì)的油面異常升高或吸吸系統(tǒng)有異常現(xiàn)象，需要打開(kāi)放氣或放油閥門時(shí)。

　　7.3在地震預(yù)報(bào)期間，應(yīng)根據(jù)變壓器的具體情況和氣體繼電器的抗震性能確定重瓦斯保護(hù)的運(yùn)行方式。地震引起重瓦斯保護(hù)動(dòng)作停運(yùn)的變壓器，在投運(yùn)前應(yīng)對(duì)變壓器及瓦斯保護(hù)進(jìn)行檢查試驗(yàn)，確認(rèn)無(wú)異常后，方可投入。

　　8.瓦斯保護(hù)信號(hào)動(dòng)作的主要原因

　　8.1輕瓦斯動(dòng)作的原因：

　　8.1.1因?yàn)V油、加油或冷卻系統(tǒng)不嚴(yán)密以至空氣進(jìn)入變壓器。

　　8.1.2因溫度下降或漏油致使油面低于氣體繼電器輕瓦斯浮筒以下

　　8.1.3變壓器故障產(chǎn)生少量氣體

　　8.1.4變壓器發(fā)生穿越性短路故障。在穿越性故障電流作用下，油隙間的油流速度加快，當(dāng)油隙內(nèi)和繞組外側(cè)產(chǎn)生的壓力差變化大時(shí)，氣體繼電器就可能誤動(dòng)作。穿越性故障電流使繞組動(dòng)作發(fā)熱，當(dāng)故障電流倍數(shù)很大時(shí)，繞組溫度上升很快，使油的體積膨脹，造成氣體繼電器誤動(dòng)作。

　　8.1.5氣體繼電器或二次回路故障。

　　以上所述因素均可能引起瓦斯保護(hù)信號(hào)動(dòng)作。

　　9.瓦斯保護(hù)裝置動(dòng)作的處理

　　變壓器瓦斯保護(hù)裝置動(dòng)作后，應(yīng)馬上對(duì)其進(jìn)行認(rèn)真檢查、仔細(xì)分析、正確判斷，立即采取處理措施。

　　9.1瓦斯保護(hù)信號(hào)動(dòng)作時(shí)，立即對(duì)變壓器進(jìn)行檢查，查明動(dòng)作原因，上否因積聚空氣、油面降低、二次回路故障或上變壓器內(nèi)部邦聯(lián)造成的。如氣體繼電器內(nèi)有氣休，則應(yīng)記錄氣體量，觀察氣體的顏色及試驗(yàn)上否可燃，并取氣樣及油樣做色譜分析，可根據(jù)的關(guān)規(guī)程和導(dǎo)則判斷變壓器的故障性質(zhì)。色譜分析是指對(duì)對(duì)收集到的氣體用色譜儀對(duì)其所含的氫氣、氧氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等氣體進(jìn)行定性和定量分析，根據(jù)所含組分名稱和含量準(zhǔn)確判斷邦聯(lián)性質(zhì)，發(fā)展趨勢(shì)、和嚴(yán)重程度。

　　若氣體繼電器內(nèi)的氣體無(wú)色、無(wú)臭且不可燃，色譜分析判斷為空氣，則變壓器可繼續(xù)運(yùn)行，并及時(shí)消除進(jìn)氣缺陷。

　　若氣體繼電器內(nèi)的氣體可燃且油中溶解氣體色譜分析結(jié)果異常，則應(yīng)綜合判斷確定變壓器是否停運(yùn)。

　　9.2瓦斯繼電器動(dòng)作跳閘時(shí)，在查明原因消除故障前不得將變壓器投入運(yùn)行。為查明原因應(yīng)重點(diǎn)考慮以下因素，作出綜合判斷。

　　a.是否呼吸不暢或排氣未盡；

　　b.保護(hù)及直流等二次回路是否正常；

　　c.變壓器外觀有無(wú)明顯反映故障性質(zhì)的異?，F(xiàn)象；

　　d.氣體繼電器中積聚的氣體是否可燃；

　　e.氣體繼電器中的氣體和油中溶解的氣體的色譜分析結(jié)果；

　　f.必要的電氣試驗(yàn)結(jié)果；

　　g.變壓器其它繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作情況。

　　10.瓦斯保護(hù)的反事故措施

　　瓦斯保護(hù)動(dòng)作，輕者發(fā)出保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，提醒維修人員馬上對(duì)變壓器進(jìn)行處理；重者跳開(kāi)變壓器開(kāi)關(guān)，導(dǎo)致變壓器馬上停止運(yùn)行，不能保證供電的可靠性，對(duì)此提出了瓦斯保護(hù)的反事故措施：

　　10.1將瓦斯繼電器的下浮筒改為檔板式，觸點(diǎn)改為立式，以提高重瓦斯動(dòng)作的可靠性。

　　10.2為防止瓦斯繼電器因漏水而短路，應(yīng)在其端子和電纜引線端子箱上采取防雨措施。

　　10.3瓦斯繼電器引出線應(yīng)采用防油線。

　　10.4瓦斯繼電器的引出線和電纜應(yīng)分別連接在電纜引線端子箱內(nèi)的端子上。

　　11.結(jié)論

　　變壓器瓦斯信號(hào)動(dòng)作后，運(yùn)行人員必須對(duì)變壓器進(jìn)行檢查，查明動(dòng)作的原因，并立即向上級(jí)調(diào)度和主管領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，上級(jí)主管領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)立即派人去現(xiàn)場(chǎng)提取繼電器氣樣、油樣和本體油樣，分別作色譜分析。根據(jù)有關(guān)導(dǎo)則及現(xiàn)場(chǎng)分析結(jié)論采取相應(yīng)的對(duì)策，避免事故的發(fā)生，以保證變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。