氣體繼電器輕瓦斯信號無法復歸的原因分析及處理

張興飛

(國網河北省電力公司檢修分公司，石家莊 050070)

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氣體繼電器輕瓦斯信號無法復歸的原因分析及處理

張興飛

(國網河北省電力公司檢修分公司，石家莊 050070)

介紹一起500 kV變壓器氣體繼電器輕瓦斯信號無法復歸故障，分析認為氣體繼電器浮球浮力與磁鐵吸力配合不當是引起信號不復歸的主要原因，并提出了具體的整改措施和防范建議。

變壓器；氣體繼電器；輕瓦斯

氣體繼電器是油浸式變壓器的重要安全保護裝置，安裝在變壓器箱蓋與儲油柜的連管上。國網河北省電力公司檢修分公司(簡稱“檢修公司”)500 kV電力變壓器均裝設氣體繼電器(容量在800 kVA 及以上的電力變壓器均應裝設氣體繼電器作為電力變壓器主保護運用的非電量保護[1])，其輕、重瓦斯保護是防御油浸式電力變壓器內部故障(如絕緣擊穿、鐵心過熱燒傷、繞組受潮發熱或放電故障、油位降低等)的基本保護，而且氣體繼電器保護動作靈敏、迅速，設備結構簡單，維護檢修方便[2]。目前，檢修公司500 kV變壓器主要安裝為雙浮球式氣體繼電器，當產生一定氣體或者低油位時輕瓦斯動作，當氣體繼續增加或油流速度達到動作值時，重瓦斯動作。

1 故障情況及設備介紹

某500 kV變電站3號主變壓器氣體繼電器型號為MSAFE-MBR80-16/4。2015年該變壓器進行首次停電檢修，對氣體繼電器進行信號傳動，發現輕瓦斯信號在傳動后沒有復歸，三相氣體繼電器均有此現象，隨后對氣體繼電器進行了更換。

此氣體繼電器為上下雙浮球結構(如圖1所示)，正常工作時，2個浮球均浮起，下浮球位于油流主通道上部，當變壓器故障時，包裹著永磁體的浮球下沉帶動支撐柱內的干簧接點閉合。

圖1 氣體繼電器結構

該類型氣體繼電器保護功能有3個[3]：

a. 輕瓦斯動作，報信號，圖2所示。變壓器油受熱分解產生氣體隨管路向上游動，逐步集聚在氣體繼電器上部空間，壓迫液面逐漸下降，浮球隨液面下降至整定位置時，輕瓦斯干簧接點閉合，發出報警信號。

圖2 輕瓦斯動作示意圖

b. 重瓦斯動作，投跳閘，圖3所示。變壓器內部放電發熱使油受熱膨脹向外擴展，以及氣體分解生成向外壓力，導致變壓器內產生由本體向油枕方向的強力油流，油流沖向油路中的擋板，流速超過擋板的整定值時，擋板翻倒帶動重瓦斯浮球下降，重瓦斯干簧接點閉合，跳閘信號被釋放。

圖3 重瓦斯動作示意

c. 低油面動作，與重瓦斯共用接點，如圖4所示。變壓器油嚴重滲漏時，浮球隨著油位的下降而下降，首先輕瓦斯動作，變壓器油連續流失，油面繼續下降，重瓦斯動作，發出跳閘信號。

圖4 低油位動作示意

2 故障原因分析

在氣體繼電器外部設計有測試按鈕，測試按鈕有連接桿連通上下浮球，當往下按時會強制浮球下沉，從而使得干簧接點導通，輕瓦斯浮球先下沉，重瓦斯浮球后下沉，松開按鈕，浮球上浮，恢復常態。在實際檢修工作中，通過此項操作可以檢驗氣體繼電器回路并進行信號傳動。

此次氣體繼電器信號傳動也是通過測試按鈕進行傳動，當發現輕瓦斯信號無法復歸時，透過氣體繼電器觀察窗發現輕瓦斯浮球沒有上浮，隨后又多次按壓測試按鈕，發現如果緩慢按壓，輕瓦斯浮球均不會上浮，如果快速按壓，輕瓦斯浮球出現過上浮情況，在每次測試中重瓦斯浮球均正確動作。隨后將氣體繼電器拔出油面，浮球失去浮力在最低位置，然后放回油路中，發現輕瓦斯浮球還是不浮起，重瓦斯浮球正常上浮，如圖5所示，主變壓器三相氣體繼電器均有此情況。

圖5 輕瓦斯浮球不浮起情況

對測試按鈕及其連桿進行檢查，沒有發現異常，內部各處連接良好，也沒有發現元件缺少的情況。為進一步檢查輕瓦斯浮球不上浮原因，將3號主變壓器拆下的氣體繼電器浸入透明油杯中，此時輕瓦斯浮球依然不上浮，用外力慢慢抬起輕瓦斯浮球，浮球在某一位置突然自己上浮，再用外力慢慢下壓輕瓦斯浮球，浮球在上述一位置突然下沉，且在浮球未下沉時干簧接點已閉合。

根據氣體繼電器內部結構，進行原因分析，浮球通過包裹的永磁體與干簧接點之間產生磁鐵吸力，在浮球上浮或下沉過程中，磁鐵吸力隨著浮球與干簧接點間距離的變化而變化。當輕瓦斯浮球在較低位置時，浮球與干簧接點距離較近，磁鐵吸力較大，即使浮球浸沒在油中，磁鐵吸力仍大于浮球浮力，浮力無法將浮球浮起。用外力抬起浮球過程中，浮球與干簧接點間距離變大而使它們之間吸力變小，當浮球浮力大于磁鐵吸力時浮球上浮，同理用外力下壓浮球時浮球會突然下沉。在現場檢查，通過測試按鈕連桿將輕瓦斯浮球置于較低位置，磁鐵吸力大于浮球浮力，浮球不上浮。后來快速按壓按鈕時，浮球迅速到達最低位置，此時受到反作用力浮球回彈，就有可能越過浮力與吸力相等的那個點，浮球自然就會繼續上浮到正常位置。

而重瓦斯浮球由于有限位位置，浮球與干簧接點之間位置較遠，使得磁鐵吸力小于浮球浮力，不足以影響重瓦斯浮球正常動作。

3 整改措施及防范建議

綜上所述，該次氣體體繼電器輕瓦斯信號無法復歸的原因是浮球浮力與磁鐵吸力配合不當，為避免氣體繼電器的浮力和吸力發生問題，現從4個方面提出整改措施和防范建議。

3.1 產品設計

該問題在于磁鐵吸力與浮球浮力2種力的比較，因此在設計時應增加輕瓦斯浮球限位位置，類似于重瓦斯浮球限位位置，在限位位置輕瓦斯可以動作，并且此時磁鐵吸力小于浮球浮力，這樣當排出氣體后輕瓦斯浮球可以上浮到正常位置。

3.2 出廠檢查

a. 浮球式氣體繼電器應針對浮球進行檢查，避免浮球浮力不穩定，使氣體繼電器誤動[4]。

b. 氣體繼電器的設計是使其只能容納一定量的氣體，因而嚴格控制輕瓦斯動作的氣體容積，一般在250～300 mL，容積偏差控制在0～10%[5]。輕瓦斯浮球下降到該位置時可以引起干簧接點閉合，同時對氣體排氣充油后可以正常上浮。

c. 對浮球包裹的永磁體進行檢查，保證規格完好無破損，在氣體到達整定值時可以吸引干簧接點閉合。

3.3 試驗操作

a. 在氣體繼電器校驗裝置上進行試驗時，氣體繼電器充滿油后，可先利用氣體繼電器測試按鈕測量下接點信號，并觀察浮球是否正常浮動。

b. 氣體繼電器出廠與安裝時應加強試驗力度，滿足氣體繼電器檢驗規程，避免因試驗方法不當，造成試驗結果不正確。要注意油溫在20 ℃以上，檢測前要先進行排氣，并定期檢查油質潔凈程度，這樣浮球浮力正常，可以滿足校驗要求[6]。

3.4 其他

a. 新安裝的氣體繼電器必須經校驗合格后方可使用[7-8]，輕瓦斯信號必須正確動作，如果發生異常禁止使用。

b. 在運輸過程中，一定要謹慎小心，無論是在進廠檢驗，還是給用戶安裝的過程中，避免損壞氣體繼電器的初始性能。

c. 積極開展氣體繼電器校驗裝置的改進工作[9-10]，減少由于人為操作或者校驗裝置的問題而造成試驗結果不正確。

4 結束語

電力變壓器是電力系統中主要電氣設備之一，其可靠運行直接關系到電網的安全。氣體繼電器是保證變壓器安全穩定運行重要的輔助設備，是主要的非電量保護。如果氣體繼電器出現意外會導致變壓器跳閘，引起不必要的損失，因此，在日常的工作中，有必要做好氣體繼電器的運行維護、技術改造，并制定反事故措施，保證變壓器的安全可靠運行。

[1] GB 6451.1.1-1986，三相油浸式電力變壓器技術參數和要求[S]．

[2] 王忠毅，嚴 平．主變輕瓦斯保護動作后的原因分析及處理[J]．高壓電技術，2014,50(6):118-123．

[3] MeMessko股份有限公司,ssko變壓器氣體繼電器使用說明書[K]．烏爾澤爾:德國Messko股份有限公司,2012．

[4] 單 莉，向 菲，蘭 玲，等．一例進口浮球式氣體繼電器引起的變壓器跳閘事故分析[J]．變壓器，2013,50(5):62-63．

[5] 位永峰，劉 慧．淺析變壓器氣體繼電器驗收和校驗的注意事項[J]．通訊世界，2016,20(5):106-107．

[6] 孫書哲．淺談氣體繼電器校驗的影響因素[J]．工業技術，2010,16(5):66．

[7] DL/T 540-1994，QJ-25/50/80型氣體繼電器檢驗規程[S].

[8] GB 147-1990，電力變壓器、油浸式電抗器、互感器施工及驗收規范[S].

[9] 劉 趙．一種氣體繼電器檢測裝置的研究[D]．武漢:武漢紡織大學，2014．

[10] 楊 帥，周任軍，湯放奇，等．油浸式變壓器氣體繼電器檢測裝置的設計[J]．湖南電力，2011,31(2):9-12．

本文責任編輯：齊勝濤

Cause Analysis and Processing on Gas Relay Light Gas Signal Unable to Rest

Zhang Xingfei

(Hebei Electric Power Maintenance Company, Shijiazhuang 050070,China)

Gas relay is the main protection of the main transformer,and this protection is the key of the transformer's safety.This paper introduces a defect of 500kV transformer light gas signal cannot be reset,the cause of the defect is floating ball buoyancy and magnet suction mismath,and the concrete improvement and prevention advice are put forward .

transformer;gas relay;light gas

2016-11-18

張興飛(1984-)，男，工程師，主要從事超高壓電網的維護工作。

TM411

B

1001-9898(2017)03-0040-03