氣體繼電器的保護動作分析

郭陸峰+徐志保

【摘 要】該文闡述了油浸式電力變壓器氣體繼電器的工作原理、保護范圍 、保護動作的原因分析及發(fā)生故障后的處理及安全措施。

【關(guān)鍵詞】變壓器；保護動作；氣體繼電器

1. 氣體繼電器的工作原理及保護范圍

1.1 氣體繼電器的工作原理

氣體繼電器用于800kVA及以上的變壓器中，它可以在變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時產(chǎn)生氣體或油面過度降低時發(fā)出報警信號，嚴重時將變壓器切斷電源，是變壓器的一個重要保護裝置。變壓器正常運行時，氣體繼電器內(nèi)部充滿變壓器油。當變壓器內(nèi)部故障時，由于電弧原因?qū)⑹菇^緣介質(zhì)分解產(chǎn)生大量氣體。

1.2 氣體繼電器的保護范圍

氣體保護是變壓器內(nèi)部故障的主要保護之一，它能反映變壓器油箱內(nèi)部的任何故障。變壓器油箱內(nèi)的故障可以分為：繞組匝間或相間絕緣損壞造成的短路；高壓繞組對地絕緣損壞造成的單相接地；鐵芯局部發(fā)熱或燒壞；分接開關(guān)接觸不良或?qū)Ь€焊接不良等，上述故障氣體保護都能通過正確反映。瓦斯保護動作迅速、靈敏可靠而且結(jié)構(gòu)簡單。變壓器運行時氣體保護應(yīng)接于信號和跳閘，有載分接開關(guān)的瓦斯保護接于跳閘。

變壓器在運行中進行如下工作時應(yīng)將重瓦斯保護改接信號：

（1）一臺斷路器控制兩臺主變時，當其中一臺變壓器轉(zhuǎn)入備用，則應(yīng)將安裝在備用變壓器上的重瓦斯改接信號。

（2）濾油、補油、換潛油泵或更換凈油器的吸附劑和開閉氣體繼電器連接管上的閥門時；

（3）在瓦斯保護及其二次回路上進行工作時。

（4）除采油樣和在氣體繼電器上部的放氣閥放氣處，在其他所有地方打開放氣、放油和進油閥門時。

（5）當油位計的油面異常升高或呼吸系統(tǒng)有異?，F(xiàn)象，需要打開放氣或放油閥門時。

2.保護裝置動作原因分析

氣體繼電器是變壓器內(nèi)部故障的一種基本保護。正確地分析氣體繼電器動作的原因，判斷故障性質(zhì)，正確地進行處理，是保證變壓器可靠運行的基礎(chǔ)。

2.1 變壓器內(nèi)部故障

當變壓器內(nèi)部出現(xiàn)匝間短路、絕緣損壞、接觸不良、鐵心多點接地等故障時，都將產(chǎn)生大量的熱能，使油分解出可燃性氣體，向油枕方向流動。當流速超過氣體繼電器的整定值時，氣體繼電器的擋板受到?jīng)_擊，使斷路器跳閘，從而避免事故擴大，這種情況通常稱之為重瓦斯保護動作。當氣體沿油面上升，聚集在氣體繼電器內(nèi)部超過30mL時，就可以使氣體繼電器的信號接點接通，發(fā)出警報，通常稱之為輕瓦斯保護動作。

2.2 變壓器附件或輔助設(shè)備異常

（1）呼吸系統(tǒng)不暢通 運行經(jīng)驗表明，呼吸系統(tǒng)不暢或堵塞會造成輕、重瓦斯保護動作，并大多伴有噴油或跑油現(xiàn)象。

（2）冷卻系統(tǒng)漏氣 當冷卻系統(tǒng)密封不嚴進入了空氣，或新投入運行的變壓器脫真空不徹底時，都會引起氣體保護的動作。

（3）冷卻器入口閥門或散熱器上部進油閥門關(guān)閉也會引起氣體繼電器的頻繁動作。

（4）變壓器進氣 輕瓦斯動作的原因絕大多數(shù)是變壓器進氣造成的。造成進氣的原因主要有：密封墊老化和破損、法蘭結(jié)合面變形、油循環(huán)系統(tǒng)進氣、潛油泵濾網(wǎng)堵塞、焊接處砂眼進氣等。

（5）變壓器內(nèi)部出現(xiàn)負壓區(qū) 變壓器在運行中有的部位的閥門可能被誤關(guān)閉，如：①油枕下部與油箱連通管上的蝶閥或氣體繼電器與油枕連通管之間的蝶閥；②安裝時，油枕上蓋關(guān)得很緊而吸濕器下端的密封膠圈又未取下。由于上述閥門被誤關(guān)閉，當氣溫下降時，變壓器主體內(nèi)油的體積縮小，進而缺油又不能及時補油，致使油箱頂部或氣體繼電器內(nèi)出現(xiàn)負壓區(qū)，有時在氣體繼電器中還會形成油氣上下浮動。油中逸出的氣體向負壓區(qū)流動，最終導致氣體繼電器動作。

（6）油枕油室中有氣體 裝有膠囊隔膜式油枕的變壓器，膠囊將油枕分為氣室和油室兩部分，若油室中有氣體，當運行時油面升高就會產(chǎn)生假油面，嚴重時會從呼吸器噴油或防爆膜破裂。此時變壓器油箱內(nèi)的壓力經(jīng)呼吸器法蘭突然釋熬，在氣體繼電器管路產(chǎn)生油流，同時套管升高座等死區(qū)的氣體被壓縮而積累的能量也突然釋放，使油流的速度加快，導致氣體保護動作。

（7）忽視氣體繼器防雨 氣體繼電器的接線端子有的采用圓柱形瓷套管絕緣。固定在氣體繼電器頂蓋上的接線盒里，避免下雨時油枕上的雨水滴進接線盒內(nèi)。該接線盒蓋子蓋好后還應(yīng)當用外罩罩住。沒安裝防雨罩的氣體繼電器有可能在大雨時接線端子和地之間的電阻短接，使跳閘回路接通。當出口繼電器兩端電壓達到其動作電壓時，導致變壓器兩側(cè)的斷路器跳閘。

2.3 氣體保護發(fā)生誤動作及實例分析

2.3.1氣體保護電纜損傷短路發(fā)生誤動作。由于氣體繼電器裝在變壓器本體上，接點信號需要通過電力引到保護屏，該電纜在變壓器本體保護管處容易產(chǎn)生損傷，如產(chǎn)生氣體保護正負極間短路，則會導致重瓦斯保護動作跳閘。

2.3.2在二次系統(tǒng)上工作誤碰發(fā)生誤動作。在運行的變壓器二次回路作業(yè)時，由于信號不清、工作人員疏忽、設(shè)計缺陷等原因，誤將正電源短接到重瓦斯啟動回路，導致重瓦斯保護動作誤跳閘。

2.3.3放氣操作不當。運行的變壓器放氣時，必須是緩慢地打開放氣閥，而不要快速大開閥門，以防止因油枕空間壓力驟然降低，油箱的油迅速涌向油枕，而導致重瓦斯保護動作，引起跳閘。

3.故障判斷、處理及安全措施

3.1故障判斷及處理

氣體保護動作后，應(yīng)立即對其進行認真檢查，仔細分析，正確判斷，并采取措施處理。氣體保護動作于信號時：應(yīng)立即對變壓器進行檢查，查明動作原因，區(qū)分看是否因積聚空氣、油面降低、二次回路故障或變壓器內(nèi)部故障造成。如氣體繼電器內(nèi)有氣體，則應(yīng)記錄氣體量，觀察氣體顏色及試驗是否可燃，并取氣樣及油樣做色譜分析。氣體保護動作跳閘時說明是重瓦斯保護動作：處理的原則是對變壓器變壓器上層油面、外部特征、防爆噴油膜和各側(cè)開關(guān)跳閘情況、停電范圍等進行檢查，如有備用變壓器應(yīng)立即投入恢復(fù)供電，并報告有關(guān)領(lǐng)導。為查明跳閘原因應(yīng)重點考慮分析以下因素、做出綜合判斷：

（1）是否存在排氣未盡造成呼吸不通暢造成誤動作

（2）保護及直流等二次回路是否正常，是否存在二次接線受潮短路造成誤動作

（3）變壓器外觀有明顯故障或異常

（4）氣體繼電器中的氣體是否可燃

（5）氣體繼電器中的氣體和油中溶解氣體的色譜分析結(jié)果

（6）必要的電氣試驗結(jié)果

（7）其它繼電保護裝置的動作情況

（8）在未查明原因消除故障前不得將變壓器再次投入運行

3.2 安全措施

為了保證氣體繼電器的靈敏與可靠性，必須使變壓器油箱內(nèi)部產(chǎn)生的氣體全部順利地進入氣體繼電器，當氣體繼電器內(nèi)充滿氣體后，又可通暢地進入油枕中去。為此，需要執(zhí)行以下安全技術(shù)措施：

變壓器頂蓋沿氣體繼電器方向與水平應(yīng)有1%～1.5%的升高斜度。通往繼電器的導管應(yīng)有2%～4%的斜度。

氣體繼電器的引出線應(yīng)采用防油線或塑料線，通過端子排和電纜連接在端子箱內(nèi)端子排的兩側(cè)，絕對不能使用橡膠絕緣線。

氣體繼電器安裝時應(yīng)加裝防雨罩。

4.結(jié)束語

氣體繼電器是變壓器一個重要的保護裝置，其動作后，必須對變壓器進行檢查，查明動作原因。應(yīng)定期對運行中的變壓器進行維護和檢查，及時發(fā)現(xiàn)隱患，做出相應(yīng)處理，防止事故發(fā)生和誤動作，保證變壓器安全經(jīng)濟運行，可靠供電。

參考文獻：

[1]國家電網(wǎng)公司人力資源部 組編 《國家電網(wǎng)公司生產(chǎn)技能人員職業(yè)能力培訓專用教材 變壓器檢修》 .

[2]賈正春.《電力變壓器運行規(guī)程》.

[3]張福華《變電設(shè)備運行異常及事故處理》.endprint