500KV變壓器瓦斯繼電器誤動作原因分析

摘要：變壓器是電力系統最為常用的設備之一，也是極為常見的電力設備，無論是工業也是民用，都離不開變壓器在其中發揮的極其重要的作用，正因為如此，變壓器的安全成為了電氣專家克難公關的一個主要課題。文中介紹一起500 kV 變壓器重瓦斯保護動作的經過，對500kV瓦斯繼電器的動作情況進行了說明，最終分析出該次重瓦斯保護動作是由于勵磁涌流過大、變壓器內部存在氣體以及重瓦斯保護整定值偏低等綜合原因造成的誤動作，同時針對此次的誤動作在變壓器的使用、維護、試驗和檢修等方面提出了相應建議。

關鍵詞：氣體繼電器；變壓器；誤動作

瓦斯繼電器（又稱氣體繼電器）來保護變壓器內部的故障。在瓦斯保護繼電器內，上部是一個密封的浮筒，下部是一塊金屬檔板，兩部都有裝密封的水銀接點。浮筒和檔板都可以圍著各自的軸旋轉。一般在正常運行時，繼電器內充滿油，浮筒浸在油內，基于上浮位置，水銀接點斷開；檔板則由于本身重量而下垂，其水銀接點也是斷開的。當變壓器內部發生輕微故障時，氣體產生的速度較緩慢，氣體上升至儲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閉合，接通延時信號，這就是“輕瓦斯”：當變壓器內部發生嚴重故障時，則產生強烈的瓦斯氣體，油箱內壓力瞬時突增，產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，帶動磁鐵向干簧觸點方向移動，使水銀觸點閉合，接通跳閘回路，使斷路器跳閘，這就是 “重瓦斯”。重瓦斯動作，立即切斷與變壓器連接的所有電源，從而避免事故擴大，起到保護變壓器的作用。

1、500KV變壓器瓦斯繼電器動作情況

以雙浮子瓦斯繼電器為例說明瓦斯繼電器的動作原理。雙浮子瓦斯繼電器的保護功能一共有三種：①輕瓦斯動作（報信號）；②重瓦斯動作（正常運行中投跳閘）；③低油面動作（與重瓦斯共用接點，正常運行中投跳閘）。

1.1信號（輕瓦斯）保護動作原理

輕瓦斯保護動作于信號，其動作值按氣體容積整定，整定值范圍200～300mL。在正常運行情況下，瓦斯繼電器內部充滿變壓器油，輕瓦斯接點斷開。當變壓器運轉過程中需要換油或補充加油時，沒有采取徹底真空脫氣處理，從而導致油中的含有的空氣，以及覆蓋在鐵心、附件表面、繞組、有機固體絕緣材料縫隙等中的空氣，當變壓器處于運轉狀態時，內部油出現對流循環，而變壓器的鐵心出現磁致伸縮，進而匯集、上升至瓦斯繼電器內，導致瓦斯保護動作產生，從而發出信號。氣體繼電器的設計是使其只能容納一定量的氣體體積。若氣體繼續產生，后續的氣體便可能繼續往上流動流向油枕并積存在油枕的集氣盒內，同時還會繼續向上流動并在油枕的集氣盒內積存，不過下浮子不會受此影響，位置將保持不動。輕瓦斯工作原理如圖1所示。

圖1輕瓦斯工作原理圖

1.2 跳閘（重瓦斯）保護動作原理

重瓦斯保護動作于跳閘，多采用擋板式結構，其動作值根據油流速度整定，整定值范圍為1.5m/s±15%。當變壓器內部發生嚴重故障時，會產生強烈的瓦斯氣體，使油箱內壓力瞬時突增，從而向油枕方向產生壓力波流。壓力波流沖擊安裝在流動液體中的擋板，當流速超過擋板的動作靈敏度時，擋板會順壓力波流的方向運動，開關元件因此被啟動，接通跳閘回路使變壓器三側開關跳閘。重瓦斯工作原理如圖2所示。

圖2重瓦斯工作原理圖

1.3低油面動作原理

低油位動作是由于變壓器油嚴重滲漏導致油面過低所致。當變壓器發生滲漏，造成變壓器油流失時，輕瓦斯動作浮子隨著油位的下降而下降，到達整定值時發出報警信號。當液體繼續流失，油枕、管道和瓦斯繼電器的變壓器油逐漸被排空，隨著油面的繼續下降，下浮子也下沉。通過下浮子的運動，帶動開關元件，接通跳閘回路使變壓器三側開關跳閘。低油面動作工作原理如圖3所示。

圖 3低油面動作工作原理圖

2、500KV變壓器瓦斯繼電器誤動的原因

2.1強油循環的變壓器潛油泵密封不良，油泵工作時產生的微負壓導致空氣進入變壓器本體循環，聚集在瓦斯繼電器內造成輕瓦斯保護動作。

2.2二次回路缺陷導致瓦斯繼電器信號誤動。瓦斯繼電器二次信號回路故障，包括信號電纜絕緣損壞短路、端子排接點短路，個別在信號回路中所接信號繼電器故障等引起干簧觸點閉合，造成瓦斯信號動作。

2.3呼吸器下端的密封膠墊未拆除造成變壓器內部存在負壓，瓦斯繼電器內油氣浮動，可引起輕瓦斯動作報警。

2.4密封墊老化和破損，法蘭結合面變形，油循環系統進氣，潛油泵濾網堵塞，焊接處砂眼進氣等造成輕瓦斯保護動作。

2.5雙浮子瓦斯繼電器的反向動作值低，反向油流較大引起重瓦斯保護動作

2.6勵磁涌流過大。在對變壓器沖擊送電時的勵磁涌流的錄波波形進行分析，可以看出C相的勵磁涌流明顯較A、B相偏大，達到2883A，見圖4。而較大的勵磁涌流也會造成變壓器內部油流向油枕方向流動，造成油流擋板動作，從而觸發重瓦斯動作接點動作。該次檢修中2號主變進行了直流電阻測試，在測試中通入了10A的測試電流，而且在測試結束之后未采取消磁措施，變壓器內剩磁過大極有可能引起沖擊送電時勵磁涌流過大，從而引起變壓器重瓦斯保護動作。

2.7變壓器的穿越性短路。在穿越性故障電流作用下，油隙間的油流速度加快，當油隙內和繞組外側產生的壓力差變化大時，氣體繼電器就可能誤動作。穿越性故障電流使繞組發熱，當故障電流倍數很大時，繞組溫度上升很快，使油的體積膨脹，造成氣體繼電器誤動作。

2.8瓦斯繼電器內的絕緣油溫度過低而凝固，當變壓器負載增大后，推動氣體繼電器及聯管內已經凝結的油向儲油柜移動，凝結的油帶動氣體繼電器檔板，造成重瓦斯保護動作。

2.9瓦斯繼電器本身的問題

瓦斯繼電器探針設計不合理導致主變重瓦斯保護誤動作。瓦斯繼電器中的干簧接點玻璃管破碎、接線盒密封不良導致重瓦斯保護動作；金屬波紋式儲油柜的內波紋管滑道卡澀引起油流突變造成瓦斯繼電器動作。

圖4 勵磁涌流波形圖

3、500KV變壓器瓦斯繼電器誤動作的處理對策

3.1分析診斷程序

瓦斯繼電器內有無氣體凝聚→對瓦斯繼電器內凝聚氣體進行收集→點燃實驗和色譜分析。

3.2判斷繼電器內是否有氣體

瓦斯信號動作后繼電器內是否有氣體聚集，是區別信號動作原因---油位降低、二次回路故障和空氣進入變壓器、變壓器內部發生故障的最基本原則。因為二次回路故障油位降低引起瓦斯信號動作不可能產生氣體，應逐步判斷。首先巡視檢查變壓器是否有嚴重漏點，若是，應立即問上級調度和主管領導匯報，采取堵漏措施；若不是，則應判斷是否因環境溫度驟然下降引起油位降低，此時必須觀察變壓器油枕油位指示位置是否正常。若不正常，應采取相應措施。如果不是上述原因引起，則二次信號回路故障的可能性較大，須檢查消除二次回路缺陷。

3.3繼電器中氣體的鑒別

若繼電器內的氣體是空氣，則應依次判斷：是否因換油或補加油時空氣進人變壓器本體后沒有排凈；是否因更換變壓器熱虹吸器吸附劑時靜置時間短，空氣未徹底排凈。若繼電器內的氣體是可燃性氣體，則變壓器內部存在過熱、放電性故障。此時應從繼電器處同時取氣樣和油樣做色譜分析，點燃試驗，是將注射器收集到的氣體，用火柴從放氣嘴點火，若氣體本身能自燃，火焰呈淺蘭色，則是可燃性氣體，說明變壓器內部有故障；若不能自燃，則是空氣，說明信號動作屬空氣進人造成。根據分析結論采取繼續監督運行或停運吊檢處理。

3.4設備安裝與投運

變壓器在運行過程中，瓦斯保護誤動涉及到設計制造、運行維護、瓦斯繼電器運行的可靠性等多方面因素，因此必須采取有力的措施進行全方位、全過程、各環節的有效管理，從而最大限度的杜絕瓦斯保護誤動作的產生。

瓦斯繼電器安裝在變壓器到儲油柜的連接管路上，安裝時應注意：

①首先將氣體繼電器管道上的碟閥關嚴。②新氣體繼電器安裝前，應檢查有無檢驗合格證明，口徑、流速是否正確，內外部件有無損壞，并關好放氣閥門。③氣體繼電器應水平安裝。④打開碟閥向氣體繼電器充油，充滿油后從放氣閥門放氣。⑤進行保護接線時，應防止接錯和短路，避免帶電操作，同時要防止導電桿轉動和小瓷頭漏油。⑥投入運行前，應進行絕緣搖測及傳動試驗。

4、結語

隨著我國國民經濟的發展，電力設備制造業的進步，社會用電的需要，電力變壓器朝著高電壓、大容量、超大容量方向。新材料、新工藝在變壓器設備制造中不斷應用，新的制造企業不斷涌現，國內變壓器制造質量參差不齊。運行中變壓器內部故障時有發生，輕著變壓器內部發熱，局部放電，扎間、層間短路，重著變壓器燒毀。目前，瓦斯繼電器是變壓器本體的主要保護之一，在變壓器內部故障時能有效、迅速、準確地動作。對500KV變壓器瓦斯繼電器誤動作的分析，找出誤動作原因及時采取有針對性的應對措施，可以很好的應對變壓器故障的再次發生，確保電力系統安全穩定供電。