牽引變壓器瓦斯保護(hù)

王茹玉　張治國(guó)

摘 要：論述了牽引變壓器的瓦斯保護(hù)的原理、瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)原理、保護(hù)范圍、動(dòng)作后處理、日常巡檢。

關(guān)鍵詞：牽引變壓器瓦斯保護(hù)；瓦斯繼電器

隨著電氣化鐵路的發(fā)展，對(duì)鐵路供電系統(tǒng)安全要求越來(lái)越高。目前主要采用牽引變壓器將110kV的電轉(zhuǎn)換為27.5kV通到接觸網(wǎng)，列車運(yùn)行時(shí)接觸網(wǎng)電能借助于受電弓傳授到列車上，以此提供牽引。其中牽引變壓器的安全性就很重要了，直接影響著牽引供電系統(tǒng)的安全性?，F(xiàn)在變壓器采用的形式主要有：干式和油浸式。其中干式變壓器：由于借助于空氣進(jìn)行自行冷卻或者借助于風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)迫冷卻，冷卻效果較差故主要用于一些小容量、小功率變壓器，例如：動(dòng)力找照明系統(tǒng)等。油浸式變壓器：借助于變壓器油作為冷卻介質(zhì)和絕緣介質(zhì)，多用于一些高壓供電。鑒于油浸式變壓器具有較好的冷卻和絕緣性能，牽引變壓器主要采用油浸式變壓器。變壓器油在高溫下分解產(chǎn)生易燃易爆的危險(xiǎn)氣體，因此牽引變壓器保護(hù)要求就比較高，主保護(hù)主要采用瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)，后備保護(hù)采用形式比較多有：過(guò)電流保護(hù)、零序保護(hù)、接地保護(hù)等。其中瓦斯保護(hù)主要用于反映變壓器內(nèi)部短路故障。下面就具體論述變壓器的瓦斯保護(hù)。

一、瓦斯繼電器的原理

瓦斯繼電器又稱為氣體繼電器，主要通過(guò)氣體帶動(dòng)繼電器工作。主變壓器瓦斯保護(hù)中氣體繼電器最初采用浮筒式，但由于浮筒滲油以及水銀觸點(diǎn)防震性能差而被淘汰。改進(jìn)型的氣體繼電器采用開(kāi)口杯式和擋板式。開(kāi)口杯式瓦斯繼電器：正常時(shí)，上下開(kāi)口杯浸入油內(nèi)，開(kāi)口杯產(chǎn)生的力矩小于平衡錘產(chǎn)生的力矩，因此開(kāi)口杯處于上升位置，觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)。輕微瓦斯時(shí)，上部氣體使油面下降，上開(kāi)口杯順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)上觸點(diǎn)接通，發(fā)出信號(hào)。重度瓦斯時(shí)，氣壓急劇上升導(dǎo)致油面嚴(yán)重下降，下開(kāi)口杯順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)下觸點(diǎn)接通，發(fā)出信號(hào)的同時(shí)帶動(dòng)斷路器跳閘，切斷故障。

二、瓦斯保護(hù)工作原理

牽引變壓器的變壓器油作為冷卻和絕緣介質(zhì)，當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，由于短路電流和電弧的作用，溫度升高使變壓器油分解產(chǎn)生氣體，由于氣體上升引起氣體壓力的變化和油流的變化（油量和氣體量成反比關(guān)系），利用這個(gè)特點(diǎn)構(gòu)成的保護(hù)稱為瓦斯保護(hù)。

1）正常工作時(shí)，電流值處于正常范圍內(nèi)，由于變壓器油的作用使瓦斯繼電器的兩組常開(kāi)觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，整個(gè)保護(hù)裝置不啟動(dòng)，變壓器處于正常工作狀態(tài)。

2）當(dāng)變壓器發(fā)生輕微故障時(shí)，溫度升高導(dǎo)致變壓器油分解產(chǎn)生少量氣體，油量減少液面下降，上部氣壓增大，在氣壓和油的雙重作用下上部開(kāi)口杯的力矩大于平衡錘所產(chǎn)生的力矩，帶動(dòng)上觸點(diǎn)接通，發(fā)出輕微瓦斯信號(hào)。

3）當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，溫度異常升高導(dǎo)致大量變壓器油分解產(chǎn)生大量氣體，氣壓持續(xù)升高，油面下降，使下開(kāi)口杯偏轉(zhuǎn)，帶動(dòng)下觸點(diǎn)接通，通過(guò)接通的觸電帶動(dòng)信號(hào)繼電器發(fā)出信號(hào)，繼續(xù)通過(guò)出口繼電器帶動(dòng)斷路器跳閘，切斷變壓器的供電，切除故障點(diǎn)。由于瓦斯繼電器的觸點(diǎn)接通是通過(guò)氣壓和油面的雙重作用，使得下開(kāi)口杯的轉(zhuǎn)動(dòng)不穩(wěn)定，即觸點(diǎn)接通不穩(wěn)定，在不穩(wěn)定的油流和氣壓下出現(xiàn)抖動(dòng)或短時(shí)閉合的情況。因此為保證保護(hù)裝置一定啟動(dòng)帶動(dòng)斷路器跳閘切除故障。出口繼電器采用自保持線圈，由自身的常開(kāi)觸點(diǎn)給繼電器線圈通電。即使出現(xiàn)抖動(dòng)或短時(shí)閉合也可以保證出口繼電器能正常工作帶動(dòng)斷路器跳閘可靠切除故障。

三、整定范圍

輕瓦斯的動(dòng)作容積，可根據(jù)變壓器的容量大小整定在200～300mm3范圍內(nèi)。輕度瓦斯時(shí)整定值為上部聚集250～300cm3氣體時(shí)動(dòng)作，動(dòng)作后發(fā)出信號(hào)。重瓦斯的流速一般整定在0.6～1m/s，對(duì)于強(qiáng)迫油循環(huán)的變壓器整定為1.1～1.4m/s時(shí)動(dòng)作，動(dòng)作后一方面發(fā)出信號(hào)，另一方面啟動(dòng)出口繼電器控制斷路器跳閘。

四、保護(hù)使用范圍

1）變壓器內(nèi)部?jī)上嗷蛉嚅g出現(xiàn)短路；2）匝間短路、匝間與鐵芯或外皮短路；3）鐵芯故障（發(fā)熱燒損）；4）變壓器油面異常下降或漏油；5）開(kāi)關(guān)接觸不牢、開(kāi)關(guān)短路。

五、變壓器瓦斯保護(hù)啟動(dòng)后續(xù)處理

牽引變壓器瓦斯保護(hù)啟動(dòng)后應(yīng)確保斷電，及時(shí)對(duì)變壓器進(jìn)行故障檢查，分析故障原因。根據(jù)相應(yīng)的故障采取一定的處理措施。確保在短時(shí)間內(nèi)將故障排除，是變壓器重新投入使用，避免牽引供電長(zhǎng)時(shí)間處于過(guò)負(fù)荷狀態(tài)導(dǎo)致其它設(shè)備出現(xiàn)異?；蜷L(zhǎng)時(shí)間處于斷電狀態(tài)影響列車正常運(yùn)營(yíng)。

（1）輕度瓦斯保護(hù)信號(hào)發(fā)出后，應(yīng)立即對(duì)變壓器油箱進(jìn)行檢查，通過(guò)檢查查找變壓器油面下降的原因，重點(diǎn)排查是否因空氣、漏油等導(dǎo)致右面的下降。瓦斯繼電器內(nèi)部有氣體導(dǎo)致，需要通過(guò)瓦斯繼電器的氣體進(jìn)行分析。如果由于加入變壓器油代入的空氣導(dǎo)致保護(hù)信號(hào)可通過(guò)排氣口將氣體排出即可解決故障。如果是由于瓦斯氣體引起的保護(hù)信號(hào)動(dòng)作，需對(duì)其進(jìn)行分析查找問(wèn)題，在不影響正常供電的情況下采取相應(yīng)的措施排出故障，以免引起重度瓦斯保護(hù)啟動(dòng)。

（2）變壓器瓦斯繼電器動(dòng)作啟動(dòng)帶動(dòng)斷路器跳閘時(shí)，變壓器處于斷電狀態(tài)，在故障沒(méi)有檢修完不能給變壓器通電，此時(shí)變壓器處于檢修狀態(tài)。為了能夠及時(shí)檢修完變壓器因注意以下幾點(diǎn)：

1）變壓器保護(hù)二次回路接線正常，處于正常工作狀態(tài)；2）變壓器外觀是否有明顯破損及磨損；3）氣體繼電器氣體成分分析是否可燃；4）必要的電氣試驗(yàn)結(jié)果；5）變壓器其它繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作情況。

六、結(jié)語(yǔ)

鑒于牽引變壓器的重要性，在日常巡檢時(shí)重點(diǎn)檢查瓦斯氣體，對(duì)氣體巡檢需要注意以下幾點(diǎn)：

1）瓦斯繼電器和油箱的連接處于聯(lián)通狀態(tài)；2）變壓器的呼吸器應(yīng)在正常工作狀態(tài)；3）瓦斯保護(hù)控制裝置處于正常狀態(tài)；4）油箱內(nèi)充滿變壓器油，油箱密封良好。

參考文獻(xiàn)：

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