瓦斯繼電器定值校驗及影響因素分析

常阿飛 于凱 魯菲菲

摘 要：瓦斯繼電器是變壓器內部故障的主要保護元件，能靈敏反應變壓器短路故障、鐵心故障、繞組內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行定值校驗。本文簡要介紹了油杯式和空芯浮子式瓦斯繼電器動作的原理，并詳細分析了瓦斯繼電器定值的確定和校驗方法，分析了影響試驗結果的原因，針對瓦斯繼電器校驗提出了相關建議。

關鍵詞：瓦斯繼電器;密封性;流速值校驗

中圖分類號：TM586 文獻標識碼：A 文章編號：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誤動引起變壓器跳閘故障時有發生[1-3]，降低了電力系統的可靠性。因為瓦斯保護裝置對反應變壓器繞組匝間短路和內部絕緣短路的故障靈敏度很高，所以一旦誤動必須徹底查清誤動原因，而瓦斯繼電器是否能可靠動作取決于定值的可靠性。因此，瓦斯繼電器整定值的調整對于瓦斯繼電器是否能可靠動作具有關鍵作用。如果過于靈敏，則可能發生誤動，造成不必要的停電;如果整定值過高，起不到保護變壓器的作用。因此，要定期對瓦斯繼電器進行校驗，驗證瓦斯繼電器是否在整定值下可靠動作。

1 瓦斯繼電器的類型和動作原理

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

1.1 國產QJ系列

國產QJ型瓦斯繼電器輕瓦斯采用開口杯結構，重瓦斯采用擋板式磁力接點結構。輕瓦斯報警功能：當變壓器內部出現過熱、低能量的局部放電等不嚴重故障時，變壓器油分解產生的氣體上浮集于繼電器頂部，達到一定體積時，瓦斯繼電器內上部的油位下降，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下降，繼而接通干簧管接點，發出報警信號;重瓦斯保護是當變壓器內部出現高能量電弧放電等嚴重故障時，變壓器油急劇分解產生大量氣體，通過瓦斯繼電器向儲油柜方向釋放，形成的油、氣流達到一定流速，沖擊擋板，下置磁鐵使下干簧管觸點接通啟動跳閘。

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行簡述。①變壓器油中氣體聚集在瓦斯繼電器內并擠壓變壓器油，隨著液面的下降，上浮子也一同下降。氣體達到一定體積時，浮子運動帶動干簧接點閉合，發出報警信號。②當變壓器油滲漏時，隨著油面的下降，上浮子同時下沉并發出報警信號，當油繼續流失，儲液罐、管道和瓦斯繼電器被排空。隨著油面下降，下浮子下沉，直到下部干簧接點導通，出口變壓器跳閘。③重瓦斯采用擋板式磁力接點結構，與QJ系列原理相似。

2 瓦斯繼電器定值

目前，國內電力行業瓦斯繼電器校驗標準對輕瓦斯定值做出了明確規定：Φ50、Φ80瓦斯繼電器，氣體容積動作范圍250～300mL[4-5]。此范圍適用于國產QJ瓦斯繼電器，當定值超出范圍時，可通過調節量杯后重錘的位置，調節輕瓦斯動作值。對于浮子式瓦斯繼電器，輕瓦斯定值應參考產品說明書或出廠報告，如EMB生產的瓦斯繼電器輕瓦斯定值為200～300mL，且輕瓦斯定值無法調整。

目前，國內標準未對重瓦斯定值做出明確規定，現行標準《瓦斯繼電器檢驗規程》（DL/T 540—2013）7.4.1章節指出，繼電器動作流速整定值以連接管內的穩定流速為準，考慮到變壓器與有載分解開關技術的發展，標準規定流速整定值由變壓器、有載分解開關生產廠家提供。國產瓦斯繼電器出廠校驗報告按照機械行業制造標準進行校驗，無參考意義。在實際校驗工作中，流速校驗定值參考《電力變壓器檢修導則》（DL/T 573—2010）規定制定，即自冷式變壓器定值為0.8～1.0m/s，強油循環變壓器定值為1.0～1.2m/s，120MVA以上變壓器定值為1.2～1.3m/s。當流速定值不符合要求時，可以通過調整調節擋板彈簧的長短來調節定值。對于EMB等國外瓦斯繼電器，出廠校驗報告仍按照設備說明書或出廠報告進行校驗，EMB重瓦斯只有1.0、1.5與2.0三個定值可調，要求誤差為±15%。

3 瓦斯繼電器校驗方法及影響因素分析

瓦斯繼電器運行中的例行檢驗分為外觀檢查、絕緣電阻檢查、耐壓試驗、密封性、流速整定值、氣體容積整定值以及干簧接點導通試驗。本文針對應用較多的基于實際流速檢測法的WJK-3瓦斯繼電器校驗臺，對密封性試驗、流速整定值、氣體容積整定值的校驗方法進行論述。

3.1 密封性校驗

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

目前，空芯浮子式繼電器密封檢驗方法是對繼電器內部抽真空處理，絕對壓力不高于133Pa，保持5min。在維持真空狀態下對繼電器內部注滿20℃以上的變壓器油，并加壓至0.2MPa，穩壓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的裝置，可實現空芯浮子式繼電器的密封校驗。但是，目前制造行業并無成熟產品可以選用。

3.2 流速值校驗及影響因素

流速值校驗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，穩定3～5min，觀察其穩定性。然后開始緩慢、均勻、穩定增加流速，直至有跳閘動作輸出時測得穩定流速值未流速動作值。從緩慢、均勻、穩定增加流速開始至有跳閘動作輸出時流速的平均變化量不能大于0.02m/s。重復試驗三次，繼電器各次動作值誤差不大于±10%整定值，三次測量動作值之間的最大誤差不超過整定值的10%。規程中要求繼電器檢驗時油溫應在25～40℃，而現有試驗臺均未考慮溫度對油流速度的影響，根據油的基本特性可知，溫度升高，黏度減小;溫度降低，黏度增大。因此，在校驗中不應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，并對繼電器進行緩慢放油，直至有信號動作輸出時，測量放出油的體積值，即為繼電器氣體容積動作值。重復三次。影響瓦斯繼電器氣體容積定值校驗的因素主要是瓦斯繼電器內空氣未排空。在開展瓦斯繼電器校驗前要充分進行油循環，排空瓦斯繼電器內的氣體。

4 結論

為保證瓦斯繼電器校驗的可靠性，應滿足以下要求。①定期開展瓦斯繼電器定值校驗，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程選擇定值。②定值校驗中，實驗室溫度應保持穩定，確保油溫位于25～40℃，減小溫度對流速值的影響。輕瓦斯校驗期間，應適當延長排氣時間，充分排空瓦斯繼電器內氣體，減小殘余氣體對輕瓦斯定值的影響。

參考文獻：

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

[2]樊靜波.河曲電廠發變組非電量保護分析[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.瓦斯繼電器檢驗規程：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裝置的研制[C]//2013年中國電機工程學會年會.2014.