淺談電力變壓器瓦斯保護(hù)及應(yīng)對(duì)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(duì)電力的維護(hù)和投入。瓦斯保護(hù)是變壓器內(nèi)部故障的主要保護(hù)元件，對(duì)變壓器匝間和層間短路、鐵芯故障、套管內(nèi)部故障、繞組內(nèi)部斷線及絕緣劣化和油面下降等故障均能靈敏動(dòng)作。當(dāng)油浸式變壓器的內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，由于電弧將使絕緣材料分解并產(chǎn)生大量的氣體，其強(qiáng)烈程度隨故障的嚴(yán)重程度不同而不同。瓦斯保護(hù)就是利用反應(yīng)氣體狀態(tài)的瓦斯繼電器（又稱氣體繼電器）來保護(hù)變壓器內(nèi)部故障的。

關(guān)鍵詞：電力變壓器;瓦斯保護(hù);應(yīng)對(duì)措施

引言

瓦斯保護(hù)是一種常見的變壓器保護(hù)形式，瓦斯保護(hù)主要通過存在于變壓器內(nèi)部的油狀物及其變化而實(shí)現(xiàn)的保護(hù)形式的統(tǒng)稱。我國管理規(guī)定明確要求戶外1000KVA和室內(nèi)320KVA以上的用戶，要在變壓器上安裝瓦斯保護(hù)系統(tǒng)。瓦斯保護(hù)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(gòu)成，能有效地反映變壓器內(nèi)部的各類故障，如鐵心過熱燒傷、套管內(nèi)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(duì)設(shè)備或用電人的安全造成影響，要求電力工作人員要定期對(duì)瓦斯保護(hù)動(dòng)作的變化進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并有針對(duì)性地進(jìn)行故障排除。

1概念

在變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障（包括輕微的匝間短路和絕緣破壞引起的經(jīng)電弧電阻接地短路）時(shí)，由于故障點(diǎn)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(chǎn)生氣體，因氣體比較輕，它們將從油箱流向油枕的上部。當(dāng)嚴(yán)重事故時(shí)，油會(huì)迅速膨脹并產(chǎn)生大量的氣體，此時(shí)將有劇烈的氣體夾雜著油流沖向油枕的上部。利用油箱內(nèi)部故障的上述特點(diǎn)，可以構(gòu)成反應(yīng)于上述氣體而動(dòng)作的保護(hù)裝置，稱為瓦斯保護(hù)。1）輕瓦斯：當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，氣體產(chǎn)生的速度較緩慢，氣體上升至儲(chǔ)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(diǎn)閉合，接通報(bào)警信號(hào)。2）重瓦斯：當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，則產(chǎn)生強(qiáng)烈的瓦斯氣體，油箱內(nèi)壓力瞬時(shí)突增，產(chǎn)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(dòng)磁鐵向干簧觸點(diǎn)方向移動(dòng)，使水銀觸點(diǎn)閉合，接通跳閘回路，使斷路器跳閘。

2瓦斯保護(hù)的工作原理

變壓器的瓦斯保護(hù)是變壓器內(nèi)部故障的主要保護(hù)元件，瓦斯保護(hù)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(hào)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(hù)分為兩種，一種是輕瓦斯保護(hù)，另一種是重瓦斯保護(hù)。瓦斯繼電器常見的有檔板式、開口杯式、浮筒式等不同型號(hào)。瓦通過利用反應(yīng)氣體狀態(tài)的瓦斯繼電器，瓦斯保護(hù)減輕降低變壓器內(nèi)部故障損失的。變壓器在正常運(yùn)行時(shí)，瓦斯繼電器內(nèi)充滿油質(zhì)物質(zhì)，浮筒浸在油內(nèi)的上浮位置，水銀接點(diǎn)是斷開的;檔板則由于其本身的重量而下垂，它的水銀接點(diǎn)也是斷開的;當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，就會(huì)啟動(dòng)瓦斯保護(hù)系統(tǒng)，氣體產(chǎn)生的速度較緩慢，氣體就會(huì)進(jìn)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(qiáng)，使油面下降，浮筒隨之下降而使水銀接點(diǎn)閉合，發(fā)出“輕瓦斯保護(hù)”信號(hào);當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生較為嚴(yán)重的故障時(shí)，油箱內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的瓦斯氣體使壓力瞬時(shí)突增，產(chǎn)生很大的油枕方向沖擊力，就會(huì)導(dǎo)致變壓器內(nèi)部油質(zhì)物質(zhì)的流動(dòng)速率變快，沖擊檔板，檔板克服彈簧的阻力帶動(dòng)磁鐵向干簧觸點(diǎn)方向移動(dòng)，使水銀觸點(diǎn)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(hù)。重瓦斯動(dòng)作，立即切斷與變壓器連接的所有電源，從而避免事故擴(kuò)大，起到保護(hù)變壓器的作用。

3電力變壓器瓦斯保護(hù)及應(yīng)對(duì)措施

3.1電力的變壓器為什么需要裝有瓦斯保護(hù)

在電網(wǎng)的變壓器中，差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)一起構(gòu)成變壓器的主保護(hù)，差動(dòng)保護(hù)是用首末兩端電流的對(duì)比判斷故障然后動(dòng)作的，保護(hù)的是變壓器的繞組、套管、到CT側(cè)，差動(dòng)保護(hù)屬于電氣量保護(hù)。瓦斯保護(hù)是屬于非電氣量的保護(hù)，裝在油箱和油枕之間，分過氣流和過油流，如果變壓器內(nèi)部發(fā)生短路，那么短路電流會(huì)分解變壓器油而產(chǎn)生氣體，讓瓦斯繼電器發(fā)出告警信號(hào)（輕瓦斯保護(hù)），短路嚴(yán)重的時(shí)候，氣溫很高，會(huì)讓油面上升，沖到瓦斯繼電器的動(dòng)作位置，發(fā)生跳閘信號(hào)（重瓦斯保護(hù)）。由于瓦斯保護(hù)可以保護(hù)到差動(dòng)保護(hù)所保護(hù)不到的位置——鐵心。所以瓦斯和差動(dòng)一起構(gòu)成變壓器的主保護(hù)。

3.2輕瓦斯保護(hù)應(yīng)對(duì)措施

當(dāng)變壓器發(fā)出輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作信號(hào)時(shí)，維修人員要根據(jù)輕瓦斯保護(hù)信號(hào)警報(bào)以及變壓器的運(yùn)行狀態(tài)判斷原因，進(jìn)而采取正確的對(duì)應(yīng)措施式對(duì)故障進(jìn)行處理。常見的輕瓦斯保護(hù)原因有：（1）變壓器油質(zhì)物質(zhì)分解釋放出氣體引發(fā)瓦斯保護(hù)動(dòng)作，當(dāng)變壓器內(nèi)部放電或過熱發(fā)生輕微故障時(shí)，油質(zhì)物質(zhì)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(hù)信號(hào);（2）變壓器繞組接觸電阻過大產(chǎn)生少量的氣體，引發(fā)變壓器發(fā)出輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作;（3）變壓器在進(jìn)行濾油、加油以及啟動(dòng)強(qiáng)制油循環(huán)等維護(hù)工作時(shí)，少量空氣進(jìn)入引發(fā)輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作;（4）變壓器外部穿越性電流的影響引發(fā)輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作;（5）瓦斯繼電器回路短路故障引發(fā)輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作。輕瓦斯保護(hù)應(yīng)對(duì)措施：（1）工作人員可以通過變壓器發(fā)出的故障信號(hào)，發(fā)生故障原因進(jìn)行判斷，同時(shí)對(duì)變壓器油位開展進(jìn)程初步檢查。如果變壓器繼電器內(nèi)部沒有發(fā)生氣體聚集，下一步檢查變壓器內(nèi)部的容易漏油位置，判斷是否是因?yàn)樽儔浩髀┯鸵鸸收习l(fā)出的警報(bào)信號(hào)。如果沒有發(fā)生漏油現(xiàn)象，有可能是因?yàn)闅鉁剡^低而產(chǎn)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(guān)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(jié)合變壓器內(nèi)部的氣體情況進(jìn)行故障判斷和處理，通過檢測(cè)變壓器內(nèi)部狀態(tài)，檢查內(nèi)部的氣體聚集情況，取一些氣體進(jìn)行點(diǎn)燃實(shí)驗(yàn)，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(nèi)部的故障所屬的類型，分析原因，采取正確的應(yīng)對(duì)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(hù)角度來說，瓦斯保護(hù)發(fā)揮著積極的作用。若失去瓦斯保護(hù)，電力變壓器運(yùn)行發(fā)生故障后難以有效處理。一般來說，瓦斯保護(hù)的故障，可以通過保護(hù)信號(hào)反應(yīng)。當(dāng)瓦斯給出保護(hù)信號(hào)時(shí)，能夠證明瓦斯故障。此情況下要進(jìn)行變壓器檢查，若出現(xiàn)非正常運(yùn)行情況，那么要進(jìn)行氣體取樣分析。若瓦斯保護(hù)產(chǎn)生跳閘故障，則說明電力變壓器產(chǎn)生嚴(yán)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(chǎn)生了變形，進(jìn)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(xùn)和教育，使其能夠做好故障防范。

3.4差動(dòng)故障優(yōu)化

從電力變壓器的使用實(shí)際來說，差動(dòng)故障較為常見。基于差動(dòng)保護(hù)原理，當(dāng)電力變壓器正常運(yùn)行或者區(qū)外故障時(shí)，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(dòng)繼電器不動(dòng)作。若電力變壓器發(fā)生故障，兩側(cè)或者三側(cè)向故障點(diǎn)提供短路電流，差動(dòng)繼電器動(dòng)作。基于此能夠判斷故障發(fā)生點(diǎn)，確定本體內(nèi)或者低壓側(cè)進(jìn)線斷路器前等故障。在日常維護(hù)中要做好此類故障的有效防范和應(yīng)對(duì)，做好設(shè)備的定期檢查，及時(shí)消除安全隱患，保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

結(jié)語

綜上所述，電力變壓器的日常維護(hù)以及故障處理，要嚴(yán)格按照工作制度要求以及故障特點(diǎn)，做好相應(yīng)的維護(hù)和檢修工作。在具體實(shí)踐中，對(duì)電力變壓器的故障，進(jìn)行故障原因分析，明確故障產(chǎn)生的原因以及故障性質(zhì)，采取相應(yīng)的措施加以處理。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭真.電力變壓器高壓試驗(yàn)技術(shù)及故障處理的研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（05）：188.

[2]王虎，柳巖妮.基于差分進(jìn)化算法優(yōu)化模糊Petri網(wǎng)的電力變壓器故障診斷[J].電力科學(xué)與工程，2018，34（12）：32-36.