瓦斯繼電器保護誤動分析

劉汶興 羅思金 宋金來 吳劍勝

摘 要：瓦斯繼電器是設置于變壓器中的電氣設備，能夠有效反饋變壓器中的故障問題，然而，瓦斯繼電器容易受到外部環境的影響，從而發生誤動作。本文分析了瓦斯繼電器結構和工作原理，并結合誤動案例展開分析和論述。

關鍵詞：瓦斯繼電器；誤動作；事故分析

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A

1 瓦斯繼電器結構和工作原理

1.1 瓦斯繼電器結構

現階段，在國內電力系統中，QJ型瓦斯繼電器使用最為普遍。變壓器通常接受瓦斯保護，該保護具有多方面優勢，例如：可以高效、快捷地折射出變壓器中存在的故障問題。瓦斯繼電器又有輕、重之分，前者主要結構包括：開口杯、干簧觸點等，發揮信號功能，后者則包括擋板、彈簧等結構部件，發揮跳閘功能。當變壓器處于常規工作狀態時，瓦斯繼電器也正常運轉，其中會充滿油，開口杯則浸泡于其中，并為上浮狀態，干簧觸點處于斷開狀態。

1.2 瓦斯繼電器動作原理

如果變壓器出現某種故障問題，其中的故障電流會帶來一定的電弧，有效分解絕緣材料、變壓器油等，對應出現大規模的特殊瓦斯氣體，具有可燃燒性，該氣體的數量、流動速度等由故障的強弱來決定。該瓦斯氣體內部也充斥著高溫的油體，所謂的瓦斯保護就是依靠變壓器分解進行保護的。如果油箱故障較小，對應所分解的瓦斯氣體則將產生特殊的走向，那就是順著連接彎管流動，到氣體繼電器所在位置，并集中于頂蓋，從而產生某種壓力，該壓力有效作用于變壓器油面，使其高度降低，從而減輕開口杯所承受的浮力，并對應發出轉動，這樣就將讓磁鐵同干簧觸點有效接觸，對應干簧觸點也處于連通狀態，對應呈現瓦斯警報信息。當變壓器油箱出現漏油故障時，該保護按照相同的動作原理運行。

1.3 瓦斯繼電器正常動作類型

（1）油箱中出現較小故障，瓦斯繼電器上開口杯將發出動作，會開始旋轉，并在干簧觸點處閉合，對應呈現出警報性“輕瓦斯”信號。（2）對于較大故障，瓦斯繼電器最顯著的變化，就是其中油流速度的驟變，一般將超越1.0m/s～ 1.4m/s，此時高速流動的油體會形成一個較大的沖擊力，作用于擋板，從而導致干簧觸點的閉合，對應發生“重瓦斯”信號。（3）特殊的瓦斯繼電器。如果繼電器出現嚴重故障，例如：油箱內油體泄漏，導致油面下降，此時繼電器的上開口杯勢必會暴露，付出油面，對應提供“輕瓦斯”信號，相反，如果下口杯同樣暴露于油面之外，則將提供“重瓦斯”信號，同時給出跳閘動作，達到對變壓器的有效保護功能。

2 瓦斯繼電器誤動案例分析

2.1 嶺澳核電站廠用變A瓦斯繼電器誤動

2001年10月12日，嶺澳核電站1號機在調試過程中，廠用變壓器A由于啟、停油泵時引起的油流涌動使瓦斯繼電器誤跳高壓開關。當時狀態為1LBA直流電源切斷后廠（中、低壓電氣盤柜操作電源），1LGA/1LGD/1LGE失電（由廠用變壓器供電的中壓盤柜），緊接著GPA（發電機、變壓器組保護裝置）保護動作跳開500kV高壓開關。2001年10月18日與11月26日，將開關站到輔助電源間的供電切斷，對應都有瓦斯信號發出，據此能夠預測出斷電同重瓦斯動作存在某種關系。2002年1月5日，將之前的開關又一次切斷，該操作未執行前，在負荷的動態作用下，A油泵會瞬間發出啟動動作，對應的瓦斯繼電器也發生了油流反映，然而未曾發出跳閘動作。2002年1月6日，變壓器暫停工作，工作人員觀察看出：油泵無論在啟動還是停運狀態，都有不同程度的油流涌動問題。

對瓦斯繼電器進行新一輪的調整與更新，并增設油泵軟啟、停設備，將油泵電源斷開、啟動過程中，油流不會發生過大的反應和變化，也不會發出瓦斯保護動作，從而意味著問題的有效處理與解決。

2.2 220kV羊范站1號主變跳閘事故

2004年3月9日，檢修人員處理羊范1號主變冷卻器控制箱內CJ1接觸器C相接頭過熱的缺陷時，拉開控制箱內Ⅰ、Ⅱ段聯絡開關KJ，驗電后，又合了一次KJ，2-3臺冷卻器同時投入，主變重瓦斯動作，1號主變跳閘。故障后，經檢查瓦斯繼電器中無氣體，色譜分析無異常，主變其它保護未動作，判斷為非主變本體故障。檢查油枕膠囊密封良好，二次回路及瓦斯繼電器均無異常，瓦斯繼電器流速整定值為1.2m/s。為進一步查找原因，在現場模擬檢修時，冷卻器運行方式和不同組合多臺冷卻器的同時啟動方式，進行了求證試驗。結果表明：同時啟動不對稱2組及以上冷卻器時，產生油流涌動，有可能造成重瓦斯保護動作。

2.3 華能鶴崗發電有限公司2號主變跳閘事故

華能鶴崗發電有限公司2號主變重瓦斯繼電器上無防雨罩，在雨季潮濕天氣時，導致主變重瓦斯繼電器二次回路絕緣降低，致使主變重瓦斯繼電器誤動作，造成機組非停運事故。

3 瓦斯繼電器誤動情況

第一，油流脈動的誘因較多，如果是非繼電器自身的故障，而是來源于外部原因，會發出重瓦斯信號，并形成跳閘脈沖動作。第二，跳閘脈沖的其他誘因：繼電器端子盒中出現異物，例如：不良雜物、水體等，從而導致繼電器的腐蝕、受損。第三，故障人員的操作失誤，例如：無意觸碰探針，導致重瓦斯接點閉合，對應出現跳閘脈沖動作。

變壓器本體瓦斯保護誤動是由多方面因素所導致，除了選擇合適的瓦斯繼電器、規范的運行操作與維護、還應對瓦斯繼電器的運行狀態進行實時監測，從各方面預防瓦斯繼電器的誤動作。

參考文獻

[1] DL/T 572-1995，電力變壓器運行規程[S].