瓦斯繼電器定值校驗(yàn)及影響因素分析

常阿飛 于凱 魯菲菲

摘 要：瓦斯繼電器是變壓器內(nèi)部故障的主要保護(hù)元件，能靈敏反應(yīng)變壓器短路故障、鐵心故障、繞組內(nèi)部匝間短路及絕緣劣化和油面下降。因此，需定期對瓦斯繼電器進(jìn)行定值校驗(yàn)。本文簡要介紹了油杯式和空芯浮子式瓦斯繼電器動(dòng)作的原理，并詳細(xì)分析了瓦斯繼電器定值的確定和校驗(yàn)方法，分析了影響試驗(yàn)結(jié)果的原因，針對瓦斯繼電器校驗(yàn)提出了相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：瓦斯繼電器;密封性;流速值校驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TM586 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）01-0031-02

Gas Relay Setting Verification and Analysis of Influencing Factors

CHANG Afei YU Kai LU Feifei

（SPIC Henan Electric Co.， Ltd.， Technical&Information Center， No.100 Wutong Road， High-tech District，

Zhengzhou Henan 450001）

Abstract： Gas relay is the main protection component of transformer internal fault. It can sensitively react transformer short circuit fault， core fault， winding internal turn-to-turn short circuit， insulation deterioration and oil level drop. Therefore， it is necessary to check the fixed value of gas relay regularly. This paper briefly introduced the operation principle of oil cup type and air core float type gas relay， and analyzed in detail the determination and calibration method of gas relay fixed value， analyzed the reasons affecting test results， and put forward relevant suggestions for gas relay calibration.

Keywords： gas relay;sealability;validation of flow velocity

近年來，由于變壓器瓦斯保護(hù)誤動(dòng)引起變壓器跳閘故障時(shí)有發(fā)生[1-3]，降低了電力系統(tǒng)的可靠性。因?yàn)橥咚贡Ｗo(hù)裝置對反應(yīng)變壓器繞組匝間短路和內(nèi)部絕緣短路的故障靈敏度很高，所以一旦誤動(dòng)必須徹底查清誤動(dòng)原因，而瓦斯繼電器是否能可靠動(dòng)作取決于定值的可靠性。因此，瓦斯繼電器整定值的調(diào)整對于瓦斯繼電器是否能可靠動(dòng)作具有關(guān)鍵作用。如果過于靈敏，則可能發(fā)生誤動(dòng)，造成不必要的停電;如果整定值過高，起不到保護(hù)變壓器的作用。因此，要定期對瓦斯繼電器進(jìn)行校驗(yàn)，驗(yàn)證瓦斯繼電器是否在整定值下可靠動(dòng)作。

1 瓦斯繼電器的類型和動(dòng)作原理

目前，變壓器主要有以下幾種類型的繼電器：國產(chǎn)QJ系列、國外EMB、COM以及MR系列。

1.1 國產(chǎn)QJ系列

國產(chǎn)QJ型瓦斯繼電器輕瓦斯采用開口杯結(jié)構(gòu)，重瓦斯采用擋板式磁力接點(diǎn)結(jié)構(gòu)。輕瓦斯報(bào)警功能：當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)過熱、低能量的局部放電等不嚴(yán)重故障時(shí)，變壓器油分解產(chǎn)生的氣體上浮集于繼電器頂部，達(dá)到一定體積時(shí)，瓦斯繼電器內(nèi)上部的油位下降，開口杯所受浮力減小，量杯下沉，使量杯上的磁鐵也跟著旋轉(zhuǎn)下降，繼而接通干簧管接點(diǎn)，發(fā)出報(bào)警信號(hào);重瓦斯保護(hù)是當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)高能量電弧放電等嚴(yán)重故障時(shí)，變壓器油急劇分解產(chǎn)生大量氣體，通過瓦斯繼電器向儲(chǔ)油柜方向釋放，形成的油、氣流達(dá)到一定流速，沖擊擋板，下置磁鐵使下干簧管觸點(diǎn)接通啟動(dòng)跳閘。

1.2 國外瓦斯繼電器

國外瓦斯繼電器多采用空心浮子式瓦斯繼電器，空心浮子式分為單浮子和雙浮子。本文對雙浮子繼電器的工作原理進(jìn)行簡述。①變壓器油中氣體聚集在瓦斯繼電器內(nèi)并擠壓變壓器油，隨著液面的下降，上浮子也一同下降。氣體達(dá)到一定體積時(shí)，浮子運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)干簧接點(diǎn)閉合，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。②當(dāng)變壓器油滲漏時(shí)，隨著油面的下降，上浮子同時(shí)下沉并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，當(dāng)油繼續(xù)流失，儲(chǔ)液罐、管道和瓦斯繼電器被排空。隨著油面下降，下浮子下沉，直到下部干簧接點(diǎn)導(dǎo)通，出口變壓器跳閘。③重瓦斯采用擋板式磁力接點(diǎn)結(jié)構(gòu)，與QJ系列原理相似。

2 瓦斯繼電器定值

目前，國內(nèi)電力行業(yè)瓦斯繼電器校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對輕瓦斯定值做出了明確規(guī)定：Φ50、Φ80瓦斯繼電器，氣體容積動(dòng)作范圍250～300mL[4-5]。此范圍適用于國產(chǎn)QJ瓦斯繼電器，當(dāng)定值超出范圍時(shí)，可通過調(diào)節(jié)量杯后重錘的位置，調(diào)節(jié)輕瓦斯動(dòng)作值。對于浮子式瓦斯繼電器，輕瓦斯定值應(yīng)參考產(chǎn)品說明書或出廠報(bào)告，如EMB生產(chǎn)的瓦斯繼電器輕瓦斯定值為200～300mL，且輕瓦斯定值無法調(diào)整。

目前，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)未對重瓦斯定值做出明確規(guī)定，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《瓦斯繼電器檢驗(yàn)規(guī)程》（DL/T 540—2013）7.4.1章節(jié)指出，繼電器動(dòng)作流速整定值以連接管內(nèi)的穩(wěn)定流速為準(zhǔn)，考慮到變壓器與有載分解開關(guān)技術(shù)的發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定流速整定值由變壓器、有載分解開關(guān)生產(chǎn)廠家提供。國產(chǎn)瓦斯繼電器出廠校驗(yàn)報(bào)告按照機(jī)械行業(yè)制造標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校驗(yàn)，無參考意義。在實(shí)際校驗(yàn)工作中，流速校驗(yàn)定值參考《電力變壓器檢修導(dǎo)則》（DL/T 573—2010）規(guī)定制定，即自冷式變壓器定值為0.8～1.0m/s，強(qiáng)油循環(huán)變壓器定值為1.0～1.2m/s，120MVA以上變壓器定值為1.2～1.3m/s。當(dāng)流速定值不符合要求時(shí)，可以通過調(diào)整調(diào)節(jié)擋板彈簧的長短來調(diào)節(jié)定值。對于EMB等國外瓦斯繼電器，出廠校驗(yàn)報(bào)告仍按照設(shè)備說明書或出廠報(bào)告進(jìn)行校驗(yàn)，EMB重瓦斯只有1.0、1.5與2.0三個(gè)定值可調(diào)，要求誤差為±15%。

3 瓦斯繼電器校驗(yàn)方法及影響因素分析

瓦斯繼電器運(yùn)行中的例行檢驗(yàn)分為外觀檢查、絕緣電阻檢查、耐壓試驗(yàn)、密封性、流速整定值、氣體容積整定值以及干簧接點(diǎn)導(dǎo)通試驗(yàn)。本文針對應(yīng)用較多的基于實(shí)際流速檢測法的WJK-3瓦斯繼電器校驗(yàn)臺(tái)，對密封性試驗(yàn)、流速整定值、氣體容積整定值的校驗(yàn)方法進(jìn)行論述。

3.1 密封性校驗(yàn)

對擋板式繼電器密封檢驗(yàn)，其方法是對繼電器充滿變壓器油，在常溫下加壓至0.2MPa，穩(wěn)壓20min后，檢查放氣閥、探針、干簧管、出線端子、殼體及各密封處，應(yīng)無滲漏。

目前，空芯浮子式繼電器密封檢驗(yàn)方法是對繼電器內(nèi)部抽真空處理，絕對壓力不高于133Pa，保持5min。在維持真空狀態(tài)下對繼電器內(nèi)部注滿20℃以上的變壓器油，并加壓至0.2MPa，穩(wěn)壓20min后，檢查放氣閥、探針、干簧管、浮子、出線端子、課題及各密封處，應(yīng)無滲漏。單莉等[5]提出一種適用于空心浮子瓦斯繼電器密封檢驗(yàn)的裝置，可實(shí)現(xiàn)空芯浮子式繼電器的密封校驗(yàn)。但是，目前制造行業(yè)并無成熟產(chǎn)品可以選用。

3.2 流速值校驗(yàn)及影響因素

流速值校驗(yàn)是將瓦斯繼電器安裝于油管路上，油流速度從0m/s開始，在流速整定值30%～40%的油流沖擊下，穩(wěn)定3～5min，觀察其穩(wěn)定性。然后開始緩慢、均勻、穩(wěn)定增加流速，直至有跳閘動(dòng)作輸出時(shí)測得穩(wěn)定流速值未流速動(dòng)作值。從緩慢、均勻、穩(wěn)定增加流速開始至有跳閘動(dòng)作輸出時(shí)流速的平均變化量不能大于0.02m/s。重復(fù)試驗(yàn)三次，繼電器各次動(dòng)作值誤差不大于±10%整定值，三次測量動(dòng)作值之間的最大誤差不超過整定值的10%。規(guī)程中要求繼電器檢驗(yàn)時(shí)油溫應(yīng)在25～40℃，而現(xiàn)有試驗(yàn)臺(tái)均未考慮溫度對油流速度的影響，根據(jù)油的基本特性可知，溫度升高，黏度減小;溫度降低，黏度增大。因此，在校驗(yàn)中不應(yīng)忽略溫度對油流速度整定值的影響。

3.3 氣體容積值

將繼電器充滿變壓器后，兩端封閉，水平放置，打開繼電器放氣閥，并對繼電器進(jìn)行緩慢放油，直至有信號(hào)動(dòng)作輸出時(shí)，測量放出油的體積值，即為繼電器氣體容積動(dòng)作值。重復(fù)三次。影響瓦斯繼電器氣體容積定值校驗(yàn)的因素主要是瓦斯繼電器內(nèi)空氣未排空。在開展瓦斯繼電器校驗(yàn)前要充分進(jìn)行油循環(huán)，排空瓦斯繼電器內(nèi)的氣體。

4 結(jié)論

為保證瓦斯繼電器校驗(yàn)的可靠性，應(yīng)滿足以下要求。①定期開展瓦斯繼電器定值校驗(yàn)，定值宜由瓦斯繼電器使用方提供。如使用方無法提供定值，則建議使用方按照規(guī)程選擇定值。②定值校驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室溫度應(yīng)保持穩(wěn)定，確保油溫位于25～40℃，減小溫度對流速值的影響。輕瓦斯校驗(yàn)期間，應(yīng)適當(dāng)延長排氣時(shí)間，充分排空瓦斯繼電器內(nèi)氣體，減小殘余氣體對輕瓦斯定值的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]李璐，陳正鳴.氣體繼電器誤動(dòng)作分析及處理[J].高壓電器，2009（6）：145-147.

[2]樊靜波.河曲電廠發(fā)變組非電量保護(hù)分析[J].河南科技，2017（3）：122-124.

[3]王楠，孫成.220kV變壓器有載分接開關(guān)瓦斯繼電器故障分析[J].變壓器，2014（6）：74-76.

[4]國家能源局.瓦斯繼電器檢驗(yàn)規(guī)程：DL/T 540—2013[S].北京：中國電力出版社，2013.

[5]單莉，蔣昆，陳文禮，等.浮球式瓦斯繼電器真空密封試驗(yàn)裝置的研制[C]//2013年中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)年會(huì).2014.