淺談電力變壓器瓦斯保護及應對措施

劉士龍 劉文哲

摘要：近年來，我國的綜合國力顯著提高，因此加大了對電力的維護和投入。瓦斯保護是變壓器內部故障的主要保護元件，對變壓器匝間和層間短路、鐵芯故障、套管內部故障、繞組內部斷線及絕緣劣化和油面下降等故障均能靈敏動作。當油浸式變壓器的內部發(fā)生故障時，由于電弧將使絕緣材料分解并產生大量的氣體，其強烈程度隨故障的嚴重程度不同而不同。瓦斯保護就是利用反應氣體狀態(tài)的瓦斯繼電器（又稱氣體繼電器）來保護變壓器內部故障的。

關鍵詞：電力變壓器;瓦斯保護;應對措施

引言

瓦斯保護是一種常見的變壓器保護形式，瓦斯保護主要通過存在于變壓器內部的油狀物及其變化而實現(xiàn)的保護形式的統(tǒng)稱。我國管理規(guī)定明確要求戶外1000KVA和室內320KVA以上的用戶，要在變壓器上安裝瓦斯保護系統(tǒng)。瓦斯保護裝在變壓器油箱和油枕的連接管道上，主要由瓦斯繼電器（也稱氣體繼電器）構成，能有效地反映變壓器內部的各類故障，如鐵心過熱燒傷、套管內部故障、油面降低、繞組匝間短路及絕緣劣化和油面下降等。為避免變壓器故障對設備或用電人的安全造成影響，要求電力工作人員要定期對瓦斯保護動作的變化進行檢測，及時發(fā)現(xiàn)并有針對性地進行故障排除。

1概念

在變壓器油箱內部發(fā)生故障（包括輕微的匝間短路和絕緣破壞引起的經電弧電阻接地短路）時，由于故障點電流和電弧的作用，將使變壓器油及其他絕緣材料因局部受熱而分解產生氣體，因氣體比較輕，它們將從油箱流向油枕的上部。當嚴重事故時，油會迅速膨脹并產生大量的氣體，此時將有劇烈的氣體夾雜著油流沖向油枕的上部。利用油箱內部故障的上述特點，可以構成反應于上述氣體而動作的保護裝置，稱為瓦斯保護。1）輕瓦斯：當變壓器內部發(fā)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，接通報警信號。2）重瓦斯：當變壓器內部發(fā)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。

2瓦斯保護的工作原理

變壓器的瓦斯保護是變壓器內部故障的主要保護元件，瓦斯保護裝置主要包括瓦斯繼電器、帶自保持回路的中間繼電器、信號繼電器以及作用于跳閘的回路組件。根據(jù)故障發(fā)生的輕重大小，變壓器瓦斯保護分為兩種，一種是輕瓦斯保護，另一種是重瓦斯保護。瓦斯繼電器常見的有檔板式、開口杯式、浮筒式等不同型號。瓦通過利用反應氣體狀態(tài)的瓦斯繼電器，瓦斯保護減輕降低變壓器內部故障損失的。變壓器在正常運行時，瓦斯繼電器內充滿油質物質，浮筒浸在油內的上浮位置，水銀接點是斷開的;檔板則由于其本身的重量而下垂，它的水銀接點也是斷開的;當變壓器內部發(fā)生輕微故障時，就會啟動瓦斯保護系統(tǒng)，氣體產生的速度較緩慢，氣體就會進入變壓器并逐漸聚集到瓦斯繼電器上部，瓦斯繼電器氣壓逐漸增強，使油面下降，浮筒隨之下降而使水銀接點閉合，發(fā)出“輕瓦斯保護”信號;當變壓器內部發(fā)生較為嚴重的故障時，油箱內產生強烈的瓦斯氣體使壓力瞬時突增，產生很大的油枕方向沖擊力，就會導致變壓器內部油質物質的流動速率變快，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，通過中間繼電器的自保持回路，發(fā)出跳閘脈沖，使斷路器跳閘，這就是重瓦斯保護。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。

3電力變壓器瓦斯保護及應對措施

3.1電力的變壓器為什么需要裝有瓦斯保護

在電網的變壓器中，差動保護和瓦斯保護一起構成變壓器的主保護，差動保護是用首末兩端電流的對比判斷故障然后動作的，保護的是變壓器的繞組、套管、到CT側，差動保護屬于電氣量保護。瓦斯保護是屬于非電氣量的保護，裝在油箱和油枕之間，分過氣流和過油流，如果變壓器內部發(fā)生短路，那么短路電流會分解變壓器油而產生氣體，讓瓦斯繼電器發(fā)出告警信號（輕瓦斯保護），短路嚴重的時候，氣溫很高，會讓油面上升，沖到瓦斯繼電器的動作位置，發(fā)生跳閘信號（重瓦斯保護）。由于瓦斯保護可以保護到差動保護所保護不到的位置——鐵心。所以瓦斯和差動一起構成變壓器的主保護。

3.2輕瓦斯保護應對措施

當變壓器發(fā)出輕瓦斯保護動作信號時，維修人員要根據(jù)輕瓦斯保護信號警報以及變壓器的運行狀態(tài)判斷原因，進而采取正確的對應措施式對故障進行處理。常見的輕瓦斯保護原因有：（1）變壓器油質物質分解釋放出氣體引發(fā)瓦斯保護動作，當變壓器內部放電或過熱發(fā)生輕微故障時，油質物質分解釋放出氣體聚集在繼電器的周圍，繼電器油面下降發(fā)出輕瓦斯保護信號;（2）變壓器繞組接觸電阻過大產生少量的氣體，引發(fā)變壓器發(fā)出輕瓦斯保護動作;（3）變壓器在進行濾油、加油以及啟動強制油循環(huán)等維護工作時，少量空氣進入引發(fā)輕瓦斯保護動作;（4）變壓器外部穿越性電流的影響引發(fā)輕瓦斯保護動作;（5）瓦斯繼電器回路短路故障引發(fā)輕瓦斯保護動作。輕瓦斯保護應對措施：（1）工作人員可以通過變壓器發(fā)出的故障信號，發(fā)生故障原因進行判斷，同時對變壓器油位開展進程初步檢查。如果變壓器繼電器內部沒有發(fā)生氣體聚集，下一步檢查變壓器內部的容易漏油位置，判斷是否是因為變壓器漏油引起故障發(fā)出的警報信號。如果沒有發(fā)生漏油現(xiàn)象，有可能是因為氣溫過低而產生的故障。工作人員可以按照油枕指示的油面位置開展判斷，并處理相關故障。解決油位的緩降問題后，工作人員要再次檢查回路，避免處理有所遺漏。（2）結合變壓器內部的氣體情況進行故障判斷和處理，通過檢測變壓器內部狀態(tài)，檢查內部的氣體聚集情況，取一些氣體進行點燃實驗，觀察氣體燃燒的顏色，判斷氣體的成分，通過氣體成分，工作人員判斷變壓器內部的故障所屬的類型，分析原因，采取正確的應對措施解決故障問題。

3.3瓦斯故障優(yōu)化

從電力變壓器的使用性能保護角度來說，瓦斯保護發(fā)揮著積極的作用。若失去瓦斯保護，電力變壓器運行發(fā)生故障后難以有效處理。一般來說，瓦斯保護的故障，可以通過保護信號反應。當瓦斯給出保護信號時，能夠證明瓦斯故障。此情況下要進行變壓器檢查，若出現(xiàn)非正常運行情況，那么要進行氣體取樣分析。若瓦斯保護產生跳閘故障，則說明電力變壓器產生嚴重故障，此情況下需要檢查油枕防爆系統(tǒng)，看變壓器裝置外殼是否產生了變形，進行故障處理。為避免操作人員違規(guī)操作引發(fā)瓦斯故障，日常管理工作中要做好人員培訓和教育，使其能夠做好故障防范。

3.4差動故障優(yōu)化

從電力變壓器的使用實際來說，差動故障較為常見。基于差動保護原理，當電力變壓器正常運行或者區(qū)外故障時，可以作為理想電力變壓器，則流入裝置的電流和流出電流值相等，差動繼電器不動作。若電力變壓器發(fā)生故障，兩側或者三側向故障點提供短路電流，差動繼電器動作?；诖四軌蚺袛喙收习l(fā)生點，確定本體內或者低壓側進線斷路器前等故障。在日常維護中要做好此類故障的有效防范和應對，做好設備的定期檢查，及時消除安全隱患，保證設備穩(wěn)定運行。

結語

綜上所述，電力變壓器的日常維護以及故障處理，要嚴格按照工作制度要求以及故障特點，做好相應的維護和檢修工作。在具體實踐中，對電力變壓器的故障，進行故障原因分析，明確故障產生的原因以及故障性質，采取相應的措施加以處理。

參考文獻

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