瓦斯繼電器檢測方法研究

劉新龍

摘要：氣體繼電器保護是電力變壓器的一種主保護。它能反應電力變壓器油位下降、絕緣擊穿、鐵芯和繞組等受潮、發熱或放電故障等，而這些故障都是電量保護所不能反應的。氣體繼電器保護的靈敏度取決于氣體繼電器的重瓦斯流速和輕瓦斯容積的檢測和整定。但由于檢測設備和檢測手段的局限，因多種原因導致氣體繼電器重瓦斯異常動作而引起的事故時有發生，為確保變壓器的安全運行，如何更為準確的檢測和調整氣體繼電器重瓦斯整定值成為廣泛關注的問題。

關鍵詞：繼電保護;瓦斯保護;檢驗

中圖分類號：TM586文獻標識碼：A文章編號：1672-9129（2020）13-0048-01

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。

2瓦斯繼電器檢測案例研究

2.1輕瓦斯保護動作。

（1）實例簡介。

案例1：某變壓器運行中發出輕瓦斯動作信號，當天安排取油、氣樣分析，結。后經吊罩檢查，發現該變壓器B相高壓套管均壓球與導管接觸不良，造成均壓球與導管之間產生懸浮電位放電。

案例2：某非電力企業變壓器投運不久就出現輕瓦斯保護動作，這一情況一直持續數年，因輕瓦斯動作太過頻繁，才取油樣和瓦斯氣體送電力部門分析。之后對該變壓器進行檢查，發現其中一相分接頭因接觸不良導致過熱，在長期運行中故障持續發展，造成分接頭嚴重燒傷。

（2）實例分析。對于能量較大、產氣速度較快的某些高溫過熱或火花放電等故障，當產氣速率大于氣體溶解于油中的速率時，就會形成氣泡。在氣泡上升過程中，一部分氣體溶解于油中并與油中原來的溶解氣體進行交換，改變了所生成氣體的成分和濃度;未溶解的氣體和油中被置換出來的氣體一起最終進入瓦斯繼電器而積累下來，當氣體積累到一定程度后繼電器將動作發出信號（即輕瓦斯動作）。

案例1是一起火花放電故障，產生的故障氣體主要是氫和乙炔，其次是甲烷和乙烯。瓦斯氣中的故障氣體換算到油中的理論值低于油中實測值。其原因是故障持續時間不長，產氣速度不是很高，油中氣體未達到飽和，故障氣體在進入瓦斯繼電器的行程中，與油中的非故障氣體發生互換而改變了瓦斯氣中的故障氣體濃度。

案例2是一起高溫過熱故障，故障氣體主要是乙烯和甲烷，其次是乙烷、乙炔和氫。故障氣體含量很高，而且瓦斯氣換算到油中的理論值高于油中實測值。這一點與案例1相反，其原因是該變壓器故障持續時間已有數年，溶解于油中的氣體早已飽和，由于故障越來越嚴重，故障氣體成分發生了變化（如乙炔比例增加），故障氣體的產氣速率增快，新產生的故障氣體形成氣泡后在進入繼電器過程中與油中溶解氣體幾乎無交換。如上所述，根據故障氣體含量的大小、及瓦斯氣中的故障氣體換算到油中的理論值與油中實測值的比較，可以判斷出故障的發展程度。

2.2重瓦斯保護動作。

（1）實例簡介。

案例3：某主變在運行中發生本體重瓦斯保護動作，主變三側開關跳閘。開關跳閘后約1h從主變底部取油樣進行分析（未取瓦斯氣體），發現氫和乙炔等氣體比半年前有較大幅度增長;次日再次取油樣分析（變壓器在停運中），結果故障氣體含量比前日又大幅增加。后經吊罩檢查，查明故障是由于該變壓器A相調壓繞組的絕緣受潮，導致調壓繞組不同部分的匝間、層間發生電弧放電。

案例4：某變壓器在運行中發生重瓦斯保護動作，主變跳閘。吊罩后發現B相線圈上壓環與上夾件之間的連接片燒斷，B相上壓環與上夾件制位釘之間的絕緣穿透，并有嚴重放電痕跡。

（2）實例分析。對于高能量的電弧放電故障，大量氣體迅速生成，所形成的氣泡快速上升并聚集在繼電器里;同時油箱內壓力瞬時突增，形成油流通過瓦斯繼電器向油枕方向沖擊，引起重瓦斯保護動作使開關跳閘。

電弧放電產生的故障氣體主要是氫和乙炔，含量常高達數千μL/L，其次是甲烷、乙烯及乙烷。由于故障時產氣劇烈，生成的氣體很難與油中溶解氣體進行交換就進入瓦斯繼電器，因此故障氣體在油中以及在氣、液兩相間遠不能達到溶解平衡。而且這類故障持續時間很短，當變壓器跳閘后，變壓器油將停止流動循環，故障點附近油中高濃度故障氣體向四周擴散速度就變得很慢。有人曾做過試驗，在油自然循環的變壓器中，滿載時注入乙烯作為被測氣體，空載時注入甲烷作為被測氣體;結果表明，滿載時約需5h、空載時約需30h，氣體在油中才大致混合均勻。可見，當故障點距離取油樣部位較遠時，在所取的油樣中故障氣體濃度與取樣時間有很大關系。另一方面，如果變壓器停運后氣體長時間留在繼電器中，故障氣體組分，特別是油中溶解度大的組分很容易回溶于油中，從而改變故障氣體組分在瓦斯氣體中濃度和在油中濃度。由此可見，變壓器停運后，若油樣采集點與故障點距離較遠，則取樣與跳閘間隔時間越短，油樣中故障氣體濃度就越低，瓦斯氣中的故障氣體濃度則越高，反之亦然。

在案例3中，跳閘后1h取油樣分析，乙炔含量為66μL/L，氫含量也不很高，這與電弧放電故障特征不是很相像;但在第二天再次取油樣分析，結果故障氣體含量大幅增加，完全反映出了電弧放電故障的特征。如果在取油樣的同時也取瓦斯氣進行分析（繼電器中有氣體時），就能避免像案例3那樣因取油樣時間距跳閘時間近而使得分析結果不能反映出設備的真實狀況。此外，如果變壓器有多個取樣口，變壓器跳閘后應在上、中、下各處多取幾個油樣，以反映故障氣體在油中是否溶解平衡及故障點的大致位置。如在案例4中，從變壓器上部取的油樣，故障氣體含量比底部取的油樣要高得多，表明故障部位應在變壓器上部;而且，瓦斯氣中的故障氣體換算到油中的理論值高于油中實測值，表明故障性質屬產氣速率非常高的高能量放電故障。

參考文獻：

[1]汪一帆，黃杰，吳華.主變輕瓦斯動作故障的排查處理[J].農村電工，2020，28（05）：50.

[2]南江，孫改蘭.變壓器氣體繼電器檢驗流程優化探討[J].電工技術，2020（03）：74-75+77.