一起變壓器輕瓦斯報警事故分析及處理措施

姜世華 燕飛東 呂斌

摘 要：氣體繼電器又稱瓦斯繼電器。它是油浸變壓器常用的一種保護裝置，能反應電力變壓器油位下降、絕緣擊穿、鐵芯或繞組受潮、過熱及局部放電等故障。氣體繼電器保護分輕瓦斯報警和重瓦斯跳閘兩種保護方式。針對一起運行中的變壓器氣體繼電器輕瓦斯頻繁報警事故原因進行了邏輯分析，利用排除法逐步分析出事故的原因是潛油泵負壓導致外部空氣進入，提出了解決處理方案。

關鍵詞：輕瓦斯報警 潛油泵 負壓 方案

中圖分類號：TM721 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（a）-0078-01

氣體繼電器又稱瓦斯繼電器。它是油浸變壓器常用的一種保護裝置，能反應電力變壓器油位下降、絕緣擊穿、鐵芯或繞組受潮、過熱及局部放電等故障。氣體繼電器保護分輕瓦斯報警和重瓦斯跳閘兩種保護方式。

某電力局一臺220 kV變壓器，2011年8月回我公司進行抗短路能力檢修。檢修完畢，于2011年10月投入運行。運行后便頻繁輕瓦斯報警，經過多次處理方才解決。該文對此問題的處理過程進行了介紹。

1 情況介紹

（1）變壓器投入運行后，氣體繼電器便以24h/次的頻率輕瓦斯報警。

（2）發現報警后，電力局工作人員取氣體繼電器集氣盒中的氣體樣本，進行了試驗。試驗結果：氣體無色、無味、不燃燒。另取變壓器油樣進行了化驗。化驗結果：油樣正常，各項指標無異常。

（3）問題反饋我公司，根據上述現象，分析判斷為變壓器安裝過程中內部有殘存氣體，運行過程中逐步釋放導致。

變壓器于2011年11月下旬進行了停電檢修。檢修內容：對變壓器重新進行了真空注油、放氣、檢漏。

在變壓器各高點位置進行放氣，發現冷卻系統頂部冷卻聯管放出的氣體量最大；在儲油柜最高油位上施加0.035 MPa的壓力，觀察變壓器所有接口法蘭及密封焊縫沒有發現滲漏現象。

（4）處理完畢，變壓器再次投入運行，氣體繼電器以48 h/次的頻率輕瓦斯報警。情況有所好轉，但問題仍然存在。

（5）疑似氮氣泄露，關閉了充氮滅火系統中充氮管閥門，輕瓦斯報警現象依然存在。

（6）2011年12月上旬，公司相關人員再次到現場查找原因。現場變壓器外觀清潔，各接口法蘭與密封焊縫處均無漏油現象；儲油柜呼吸管閥門開啟，無吸濕器；油位計隨溫度變化正常。

2 原因分析

氣體繼電器輕瓦斯保護動作的原理：輕瓦斯保護動作于信號，其動作值按氣體容積整定，整定值為250～300 mL。在正常情況下，繼電器內是充滿變壓器油的，輕瓦斯接點斷開。變壓器內部發生缺陷產生氣體時，這些氣體聚集在瓦斯繼電器內而導致開口杯（或浮球）隨油面下降。達到定值后接點閉合，發出輕瓦斯報警信號。[1]當變壓器漏油或儲油柜選型不合理油位補償不足造成低油位時，也會促使輕瓦斯保護動作，發出報警信號。

根據氣體繼電器輕瓦斯報警的原理和上述問題現象，列出了所有可能導致氣體繼電器頻繁產生氣體的原因。按照由易到難，逐項排除的方法分析事故產生的真正原因。

2.1 低油位

低油位導致輕瓦斯報警一般有漏油現象，或儲油柜選型不合理。現場無漏油現象，并且查看圖紙儲油柜選型無問題，并且現場油位不在最低油位，油位指示正常。排除低油位造成輕瓦斯報警。

2.2 氣體來源于變壓器內部

2.2.1 內部故障

變壓器內部發生輕微故障會導致變壓器油分解產生氣體，氣體逐漸積聚到氣體繼電器頂部，造成輕瓦斯報警。

內部故障產生的氣體多為可燃性氣體（H2、CO、CO2及烴類氣體），有異味。而現場采集的氣樣無色、無味、不可燃。排除內部故障導致輕瓦斯報警。

2.2.2 內部殘存氣體

內部殘存氣體的原因可能是：變壓器安裝過程中排氣不徹底；真空注油不到位，油中含氣量超標；或是變壓器結構設計不合理，內部有窩氣處。上述原因導致運行過程中氣體緩慢析出并匯集到氣體繼電器處，造成頻繁輕瓦斯報警。

2.2.3 氮氣泄露

充氮滅火系統，氮氣瓶控制閥門發生故障，氮氣逐漸泄露到變壓器內部。現場關閉了充氮管到變壓器的所有管路閥門，但集氣現象仍然存在，排除氮氣泄露導致輕瓦斯報警。

2.3 氣體來源于變壓器外部

氣體若來源于外部，通常是因為變壓器內部產生了負壓，負壓導致了外界空氣的進入。而變壓器產生負壓的原因，大概有以下幾種情況。

2.3.1 儲油柜呼吸不暢

儲油柜主要用來補償變壓器油因溫度變化而產生的熱脹冷縮體積變化，及時平衡油箱內部壓力。若儲油柜呼吸不暢，變壓器油溫度降低時，體積得不到補償，便會產生變壓器內部會產生負壓，外部空氣會從密封不嚴處進入變壓器。

本臺變壓器使用的是沈陽天工儲油柜，為金屬波紋外油式儲油柜。現場觀察儲油柜呼吸管路，沒有接吸濕器且呼吸管閥門處于打開狀態，不存在呼吸管路阻塞的問題；觀察油位計，油位明顯隨溫度變化而變化，判斷儲油柜內部波紋管也無卡滯現象。排除儲油柜呼吸不暢導致輕瓦斯報警。

2.3.2 氣體繼電器安裝不良

氣體繼電器安裝密封不嚴，本臺產品現場安裝時曾更換過氣體繼電器集氣銅管。在溫度降低時，變壓器油冷縮，變壓器油由儲油柜流入變壓器時，外部空氣可能從銅管密封不嚴處隨變壓器油進入變壓器內部，此種情況進入的空氣量不會很大。停電檢修時，冷卻聯管高點處釋放出大量氣體與這種現象不符。

2.3.3 潛油泵運行時產生負壓

潛油泵運行時，進油方向會產生一定負壓，外界空氣可能會從密封不嚴處進入變壓器。經落實，冷卻器現場安裝時，由于硬聯接較多，開關側冷卻器安裝比較困難，可能存在密封不嚴的情況。變壓器安裝完畢，要從高點多次放氣，密封墊圈可能受損，存在密封不嚴情況。

停電檢修時，從冷卻聯管高點放出大量氣體。確認冷卻系統管路密封存在問題，潛油泵運行時負壓導致外界空氣進入變壓器內部。

3 處理措施

（1）取變壓油和氣體樣本，進行試驗。根據油樣中微水含量和氣體成分，進一步明確外部進氣。

（2）更換油流繼電器、風冷卻器、潛油泵、油流繼電器接口處密封墊圈。

（3）更換冷卻系統頂部放氣塞處密封墊圈。

4 結語

在更換冷卻系統負壓區所有密封墊圈后，變壓器氣體繼電器恢復正常，不在輕瓦斯報警。

運行中的變壓器若輕瓦斯報警頻繁，應取樣分析，若無故障氣體成分，又非氮氣，則表明變壓器負壓區有滲漏。滲漏位置可能位于變壓器高點，所處位置正壓小，沒有漏油現象，難以從外觀發現。遇到這種情況可以采取由易到難，逐項排除的方法進行判斷，從而能夠快速查明原因，找到解決方法。

參考文獻

[1] 檀英輝，姚文軍，李佩軍，等.500 kV變壓器瓦斯保護誤動分析及整改[J].高壓電器，2012，48（3）.