摘要：變壓器瓦斯保護具有動作快、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單，能反映變壓器油箱內(nèi)部各種類型的故障，特別是當繞組短路匝數(shù)很少時，故障循環(huán)電流很大，可能造成嚴重過熱，但外部電流變化很小，各種反映電流的保護難以動作，瓦斯保護對這種故障具有特殊優(yōu)越性。 　　本文中詳細闡述了油浸式電力變壓器瓦斯保護裝置的基本工作原理、保護范圍、安裝方式、日常巡查項目、運行狀態(tài)和瓦斯保護裝置信號動作的原因及其事故分析診斷的基本原則與處理方法，并提出了反事故措施。 關(guān)鍵詞：瓦斯保護；變壓器油箱內(nèi)部；瓦斯繼電器 1 變壓器瓦斯保護工作原理 變壓器瓦斯保護是內(nèi)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(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作。當油浸式變壓器的內(nèi)部發(fā)生故障時，由于電弧將使絕緣材料分解并產(chǎn)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(nèi)部故障的。 　　在瓦斯保護繼電器內(nèi)，上部是一個密封的浮筒，下部是一塊金屬檔板，兩者都裝有密封的水銀接點。浮筒和檔板可以圍繞各自的軸旋轉(zhuǎn)。在正常運行時，繼電器內(nèi)充滿油，浮筒浸在油內(nèi)，處于上浮位置，水銀接點斷開；檔板則由于本身重量而下垂，其水銀接點也是斷開的。當變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，氣體產(chǎn)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，接通延時信號，這就是所謂的“輕瓦斯”：當變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時，則產(chǎn)生強烈的瓦斯氣體，油箱內(nèi)壓力瞬時突增，產(chǎn)生很大的油流向油枕方向沖擊，因rh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，這就是所謂的“重瓦斯”。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。 　　瓦斯繼電器有浮筒式、檔板式、開口杯式等不同型號。目前大多采用QJ一80型繼電器，其信號回路接上開口杯，跳閘回路接下檔板。所謂瓦斯保護信號動作，即指因各種原因造成繼電器內(nèi)上開口杯的信號回路接點閉合，光字牌燈亮。 2 瓦斯保護的保護范圍 瓦斯保護是變壓器的主要保護之一，它可以反映油箱內(nèi)的一切故障。包括：油箱內(nèi)的多相短路、繞組匝間短路、繞組與鐵芯或與外殼問的短路、鐵芯故障、油面下降或漏油、分接開關(guān)接觸不良或?qū)Ь€焊接不良等。瓦斯保護動作迅速、靈敏可靠而且結(jié)構(gòu)簡單。但是它不能反映油箱外部電路（如引出線上）的故障，所以不能作為保護變壓器內(nèi)部故障的唯一保護裝置。另外，瓦斯保護也易在一些外界因素（如地震）的干擾下誤動作，對此必須采取相應的措施。 3 安裝方式 瓦斯繼電器安裝在變壓器到儲油柜的連接管路上，安裝時應注意： 　　首先將氣體繼電器管道上的碟閥關(guān)嚴。如碟閥關(guān)不嚴或有其他情況，必要時可放掉油枕中的油，以防在工作中大量的油溢出。 　　新氣體繼電器安裝前，應檢查有無檢驗合格證明，口徑、流速是否正確，內(nèi)外部件有無損壞，內(nèi)部如有臨時綁扎要拆開，最后檢查浮筒、檔板、信號和跳閘接點的動作是否可靠，并關(guān)好放氣閥門。 　　氣體繼電器應水平安裝，項蓋上標示的箭頭方向指向油枕，工程中允許繼電器的管路軸線方向往油枕方向的一端稍高，但與水平面傾斜不應超過4％。 　　打開碟閥向氣體繼電器充油，充滿油后從放氣閥門放氣。如油枕帶有膠囊，應注意充油放氣的方法，盡量減少和避免氣體進入油枕。 　　進行保護接線時，應防止接錯和短路，避免帶電操作，同時要防止使導電桿轉(zhuǎn)動和小瓷頭漏油。 　　投入運行前，應進行絕緣搖測及傳動試驗。 4 試驗項目 4.1瓦斯繼電器的檢驗 4.1.1瓦斯繼電器內(nèi)部和機械部分的檢驗玻璃窗、放氣閥、探針處和引出線端子等應完整不滲油。拆、接引線時，防止引線端子跟隨一起轉(zhuǎn)動。 　　浮筒無裂紋及凹凸處、玻璃窗應完整清晰明亮無裂紋線。 　　水銀接點的水銀面應清潔光亮，搖動分、合時水銀流動靈活，不應掛在玻璃壁和電極上，電極和極尖應光亮呈銀白色。 　　水銀接點柱焊接牢固，根部套軟塑料管加固；接點引線長短應合適，能任意彎曲，無斷股現(xiàn)象；瓷珠應完整光滑無毛刺。 　　水銀接點應固定牢固。接點距離正常時，有一極浸入水銀中的長度應不小于4mm。其它類型繼電器的接點正常時，兩極應斷開。接點引錢的極性，為經(jīng)常浸入水銀中的接點接正極。 　　若未經(jīng)常浸入水銀中接點接正極時，由于水銀蒸氣是導體的原故，長期運行，接點可能損壞，甚至可能使瓦期保護動作。 　　可動部分應靈活，動作可靠，返回無卡住現(xiàn)象。 　　浮筒型瓦斯繼電器水銀接點的位置應調(diào)整在當浮簡浮起時，接點之間的距離不小于4mm。當浮筒下沉使水銀接點恰好接觸閉合時，浮筒尚能繼續(xù)向下沉方向偏轉(zhuǎn)約5。，以保證接點閉合可靠。 4.1.2瓦斯繼電器的密封試驗在密封試驗前檢查水銀接點有無因水銀蒸氣所造成的通路，可用2500V搖表測量接點間絕緣電阻應不小于5OMQ，且無瞬間閃光和放電發(fā)光現(xiàn)象。若用交流1O00V耐壓時，良好的接點不發(fā)光，不良的接點則發(fā)出強烈的紫光。 　　將浮筒與水銀、干簧接點放人注有變壓器油的試驗器內(nèi)，加1.5個大氣壓在保持油溫在9O～95。C的情況下，連續(xù)的密封性試驗。浮筒重量試驗前后相差不大于0·1g；觀察判斷接點的完好性，輕輕搖動水銀接點，如發(fā)現(xiàn)水銀面上出現(xiàn)細長薄膜或水銀分裂成小珠，則是接點有滲油現(xiàn)象。 4.1.3瓦斯繼電器的接點蒸發(fā)試驗用玻璃燒杯，注入適量變壓器油，將水銀接點置于油的上部，接點處于斷開位置，軟線露出油面，用電爐加熱保持油溫在～8O℃，連續(xù)2h，水銀應無蒸發(fā)現(xiàn)象。若電極和玻璃管壁上附有水銀珠或負極上掛有水銀霜，則是接點有蒸發(fā)現(xiàn)象。 4.1.4瓦斯繼電器定值整定檢驗輕瓦斯整定：當殼內(nèi)聚積250～300cm。的空氣時，應能可靠動作。 　　重瓦斯整定：自然油冷卻的變壓器為0.8～1.Om／s油流速，能可靠動作；強迫油循環(huán)冷卻的變壓器為1.O～1.2m／s油流速，能可靠動作。 4.1.5瓦斯繼電器接點工作可靠性檢驗接點連續(xù)斷開和閉合額定電壓和電流1O次，應無弧光和燒焦點痕跡。 　　接點接觸電阻不大于1Q。 4.2瓦斯保護的安裝檢驗 變壓器頂蓋沿瓦斯繼電器方向應有1～15％的升高坡度。 　　變壓器本體至油枕的油管沿瓦斯繼電器方向應有2-4％的升高坡度。但瓦斯繼電器應保持水平位置。 　　變壓器的防爆管應與油枕連通。 　　瓦斯繼電器的安裝應保證油流箭頭方向朝向油枕側(cè)。 　　瓦斯繼電器兩側(cè)油管應為同一內(nèi)徑的管子，與油管用法蘭連接處，若使用耐油橡皮襯墊時，其孔徑應比油管內(nèi)徑略大，以免妨礙油的流速。 　　瓦斯繼電器通向油枕的閥門應開通，且閥門直采用平板式，不宜用球形閥門。 　　瓦斯繼電器的引線端子和放氣閥門應不滲油。 　　瓦斯繼電器的安裝位置應保證便于觀察油面及取氣樣的電氣安全距離。 　　瓦斯繼電器的引出線應采用防油導線，經(jīng)過中間端子盒再聯(lián)至電纜。引出錢應有幾個彎曲處，以免油經(jīng)毛細效應從引出線流到電纜。中間端子盒應有密封良好的防雨措施，電纜應為鎧裝，埋入地下部分應有鐵管保護。 　　瓦斯保護的絕緣檢驗。①采用1000V搖表測定水銀接點絕緣電阻不小于50MQ，二次回路絕緣電阻不小于lMQ：②對水銀接點及二次回路用交流1000V電壓耐壓lmin或用搖表測定，應無閃光和放電現(xiàn)象。 　　瓦斯保護的整組織檢驗。①用打氣法檢驗瓦斯動作發(fā)信號②用動作探針或短路接點的方法檢驗重瓦斯保護回路結(jié)線正確良好，動作于跳閘；③對有強迫油循環(huán)冷卻的變壓器應開、停循環(huán)泵試驗，瓦斯繼電器應不動作。 　4.3瓦斯保護的檢驗周期 瓦斯保護全部檢驗結(jié)合變壓器大修進行。每年要進行1—次tl,o1～檢查、絕緣檢驗及整組檢驗。每2～3年對運行變壓器的瓦斯繼電器進行內(nèi)部和機械部分的檢驗。 5 日常巡視項目 電力變壓器運行規(guī)程DL／T572—95（以下簡稱“規(guī)程”）規(guī)定在變壓器的日常巡視項目中首先應檢查氣體繼電器內(nèi)有無氣體，對氣體的巡視應注意以下幾點： 　　氣體繼電器連接管上的閥門應在打開位置。 　　變壓器的呼吸器應在正常工作狀態(tài)。 　　瓦斯保護連接片投入應正確。 　　油枕的油位應在合適位置，繼電器內(nèi)充滿油。 　　氣體繼電器防水罩一定牢固。 　　繼電器接線端子處不應滲油，且應能防止雨、雪、灰塵的侵入，電源及其二次回路要有防水、防油和防凍的措施，并要在春秋二季進行防水、防油和防凍檢查。 6 運行 變壓器在正常運行時，瓦斯繼電器工作無任何異常。關(guān)于瓦斯繼電器的運行狀態(tài)，規(guī)程中對其有如下規(guī)定： 　　變壓器運行時瓦斯保護應接于信號和跳閘，有載分接開關(guān)的瓦斯保護接于跳閘。 　　變壓器在運行中進行如下工作時應將重瓦斯保護改接信號： 　?、儆靡慌_斷路器控制兩臺變壓器時，當其中一臺轉(zhuǎn)入備用，則應將備用變壓器重瓦斯改接信號。 　　②濾油、補油、換潛油泵或更換凈油器的吸附劑和開閉瓦斯繼電器連接管上的閥門時。 　?、墼谕咚贡Ｗo及其二次回路上進行工作時。 　?、艹捎蜆雍驮谕咚估^電器上部的放氣閥放氣處，在其他所有地方打開放氣、放油和進油閥門時。 　?、莓斢臀挥嫷挠兔娈惓Ｉ呋蛭到y(tǒng)有異?，F(xiàn)象，需要打開放氣或放油閥門時。 　　在地震預報期間，應根據(jù)變壓器的具體情況和氣體繼電器的抗震性能確定重瓦斯保護的運行方式。地震引起重瓦斯保護動作停運的變壓器，在投運前應對變壓器及瓦斯保護進行檢查試驗，確認無異常后，方可投入。 7 瓦斯保護信號動作的主要原因 若瓦斯保護動作，變壓器開關(guān)跳閘，一般情況下，其事故過程已結(jié)束，后果比較嚴重。因此，必須在瓦斯信號動作時，認真檢查，仔細分析，正確判斷，立即采取措施。變壓器瓦斯繼電器有浮筒式、擋板式、開口杯式等不同型號，其信號回路接上開口杯，跳閘回路接下?lián)醢濉Ｋ^瓦斯保護信號動作，是指因各種原因造成繼電器內(nèi)上開口杯的信號回路接點閉合，輕瓦斯動作。 　　接點閉合的原因一般有以下幾方面。 　　空氣進入變壓器逐漸聚集在瓦斯繼電器上部，迫使繼電器內(nèi)油面下降，使干簧觸點閉合，發(fā)出輕瓦斯信號?？諝膺M入運行中的變壓器有3種途徑：①變壓器在換油、補充油時，欲換或補加的油未徹底進行真空脫氣處理與嚴格按真空注油工藝進行，使油中的空氣，附著在鐵心、繞組，附件表面的空氣及有機固體絕緣材料孔隙中的空氣，在變壓器投入運行后通過油的對流循環(huán)，變壓器鐵心的磁路伸縮，逐漸匯集，上升到瓦斯繼電器內(nèi)，引起信號動作。②變壓器熱虹吸器更換吸附劑（如硅膠）后，油浸及靜置時間短，空氣未徹底排凈，由熱虹吸器進入本體循環(huán)，進入瓦斯繼電器引起信號動作。⑧強油循環(huán)的變壓器潛油泵密封不良，因油泵工作時產(chǎn)生的微負壓導致空氣進入變壓器本體循環(huán)，聚集在瓦斯繼電器內(nèi)造成瓦斯信號動作。 　　環(huán)境溫度驟然下降，變壓器油很快冷縮造成油位降低，或者變壓器本體嚴重漏油引起變壓器內(nèi)油位降低，即所謂油流引起瓦斯繼電器信號動作。 　　瓦斯繼電器二次信號回路故障，包括信號電纜絕緣損壞短路、端子排接點短路，個別在信號回路中所接信號等引起干簧觸點閉合，造成瓦斯信號動作。 　　變壓器內(nèi)部存在放電或過熱故障，引起固體絕緣材料分解，變壓器油分解，產(chǎn)生氫氣、一氧化碳、二氧化碳，低分子烴類氣體，這些氣體隨油的對流循環(huán)逐漸變成氣泡并上升聚集在瓦斯繼電器上部，迫使繼電器內(nèi)油面降低，引起瓦斯信號動作。 　　變壓器發(fā)生穿越性短路故障。在穿越性故障電流作用下，油隙問的油流速度加快，當油隙內(nèi)和繞組外側(cè)產(chǎn)生的壓力差變化大時，氣體繼電器就可能誤動作。穿越性故障電流使繞組動作發(fā)熱，當故障電流倍數(shù)很大時，繞組溫度上升很快，使油的體積膨脹，造成氣體繼電器誤動作。 　　以上所述因素均可能引起瓦斯保護信號動作。 8 瓦斯保護裝置動作的處理對策 8.1分析診斷程序 （1） 繼電器內(nèi)有無氣體聚集； （2） 點燃試驗和做色譜分析。 8.2分析診斷的基本原則與處理 對策瓦斯信號動作后，繼電器內(nèi)是否有氣體聚集，是區(qū)別信號動作原因中油位降低、二次回路故障和空氣進入變壓器、變壓器內(nèi)部發(fā)生故障的最基本原則。因二次回路故障，油位降低引起瓦斯信號動作不可能產(chǎn)生氣體，所以當繼電器內(nèi)無氣體聚集時，應逐步判斷。首先巡視檢查變壓器是否有嚴重漏油點，若是，應立即向上級調(diào)度和主管領(lǐng)導匯報，采取堵漏措施；若不是，則應判斷是否因環(huán)境溫度驟然下降引起油位降低?！獿B,-j-必須觀察變壓器油枕油位指示位置是否正常，油道是否阻塞。若不正常，應采取相應措施。若不是上述原因引起，則二次信號回路故障的可能性較大，須檢查消除二次回路缺陷。 　　繼電器內(nèi)聚集的氣體是空氣還是可燃性氣體。若繼電器內(nèi)的氣體是空氣，則應依次判斷：是否因換油或；～l-N,rh時空氣進入變壓器本體后沒有排凈：是否因更換變壓器熱虹吸器吸附劑時凈置時間短空氣未徹底排凈，若是，則采取從繼電器放氣嘴排氣，變壓器監(jiān)督運行；是否因空氣從潛油泵進入本體引起信號動作，若是，要用逐臺停運試驗的方法，判斷是從那臺泵處空氣進入，申請停泵檢修；若繼電器內(nèi)的氣體是可燃性氣體，則變壓器內(nèi)部存在過熱、可能是放電性故障，或過熱兼放電性故障。 　　此時應從繼電器處同時取氣樣和油樣（從本體下部取油樣）做色譜分析，根據(jù)變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則判斷故障的性質(zhì)、發(fā)展趨勢、嚴重程度，根據(jù)分析結(jié)論采取繼續(xù)監(jiān)督運行或停運吊檢處理。鑒定繼電器內(nèi)的氣體是空氣，還是可燃性氣體的方法是收集這些氣體，并做點燃試驗和色譜分析。 8.3繼電器中氣體的鑒別瓦斯氣的點燃與色譜分析?！峨娏ψ儔浩鬟\行規(guī)程》 　　／T572—1995規(guī)定：如繼電器內(nèi)有氣體，則應記錄氣量，觀察氣體的顏色及試驗是否可燃并取氣樣及油樣做色譜分析。點燃試驗，是將用注射器收集到的氣體，用火柴從放氣嘴點火，若氣體本身能自燃，火焰呈淺藍色，則是可燃性氣體，說明變壓器內(nèi)部有故障。若不能自燃，則是空氣，說明信號動作屬空氣進入造成。色譜分析是指對收集到的氣體用色譜儀對所含氫氣、氧氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等氣體進行定性和定量分析，根據(jù)所含組分名稱和含量準確判斷故障性質(zhì)、發(fā)展趨勢和嚴重程度。 　　點燃試驗與色譜分析是判斷變壓器內(nèi)部有無故障的兩種不同方法，目的一致。點燃試驗是在沒有采用色譜分析對所含電力建設(shè)I專欄氣體進行定性定量分析之前規(guī)定的一種方法，較簡易、粗略。它判斷的準確性與試驗人員的素質(zhì)與經(jīng)驗有關(guān)，但不能判斷故障的性質(zhì)。自采用色譜法后變壓器運行規(guī)程中沒有取消該方法，其本意應該說是想在現(xiàn)場快速的判斷變壓器有無故障，但受現(xiàn)場人員能否正確收集氣體、能否正確點燃、準確判斷等因素的限制，收不到養(yǎng)兵干日用兵一時的預期效果。 　　做點燃試驗還是做色譜分析，因瓦斯繼電器信號動作容積整定值是250—300mt，從理論上講，只要信號動作，就能收集到大約250—300ml的氣體。用100ml注射器可收集到兩管，此時可用一管在現(xiàn)場做點燃試驗，另一管做色譜分析。變壓器內(nèi)部故障有時發(fā)展很快，產(chǎn)生的氣體還未在油中達到飽和便上升聚集到繼電器內(nèi)。若信號動作后沒有及時收集，時間太長則部分氣體將向油中回溶和逸散損失，所收集氣體可能不足100ml，若用一只100ml注射器收集，就不應做點燃試驗，應迅速做色譜分析。這與變壓器運行規(guī)程的規(guī)定發(fā)生沖突，解決此矛盾的辦法是用兩只小容量的注射器收集氣體（每管不少于10m1）。 　　若變壓器與色譜試驗室距離較近，則無須做點燃試驗。若現(xiàn)場運行人員經(jīng)過培訓，具有收集和做點燃試驗的能力，應由運行人員負責此項工作。若不具備此能力，應交有關(guān)專業(yè)人員負責此項工作。 9 瓦斯保護的反事故措施 瓦斯保護動作，輕者發(fā)出保護動作信號，提醒維修人員馬上對變壓器進行處理；重者跳開變壓器開關(guān)，導致變壓器馬上停止運行，不能保證供電的可靠性，對此提出了瓦斯保護的反事故措施： 　　將瓦斯繼電器的下浮筒改為檔板式，觸點改為立式，以提高重瓦斯動作的可靠性。 　　為防止瓦斯繼電器因漏水而短路，應在其端子和電纜弓I線端子箱上采取防雨措施。 　　瓦斯繼電器引出線應采用防油線。 　　瓦斯繼電器的引出線和電纜應分別連接在電纜引線端子箱內(nèi)的端子上。 10 結(jié)論 變壓器瓦斯信號動作后，運行人員必須對變壓器進行檢查，運行人員須按照分析診斷程序查明動作的原因，并立即向上級調(diào)度和主管領(lǐng)導匯報，現(xiàn)場若有備用注射器，當值運行人員應按繼電器內(nèi)氣體總量分別收集兩管，一管做點燃試驗，一管交專業(yè)人員做色譜分析。上級主管領(lǐng)導應立即派人去現(xiàn)場提取繼電器氣樣、油樣和本體油樣，分別作色譜分析。根據(jù)有關(guān)導則及現(xiàn)場分析結(jié)論采取相應的對策，避免事故的發(fā)生，以保證變壓器的安全經(jīng)濟運行。 點擊下載：變壓器瓦斯保護的探討