35kV變壓器瓦斯信號動作原因分析

引言：變壓器的主保護(hù)主要是指瓦斯保護(hù)，這關(guān)系到變壓器的安全運(yùn)行。本文從變壓器瓦斯保護(hù)原理、瓦斯信號動作的主要原因著手，通過多年對電力系統(tǒng)變壓器實(shí)際運(yùn)行狀況的總結(jié)，提出防止變壓器瓦斯保護(hù)誤動作的措施。

近幾年來，各個電力企業(yè)常常發(fā)生由于變壓器本體瓦斯保護(hù)誤動而引起變壓器跳閘的故障，致使電力系統(tǒng)和變壓器可靠性運(yùn)行水平以及電力用戶供電可靠性都受到影響。瓦斯保護(hù)是油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的一種基本保護(hù)，它可以監(jiān)視變壓器內(nèi)部所發(fā)生的大部分故障，幫助運(yùn)行和檢修、試驗(yàn)人員預(yù)測和分析事故。

一、案例分析

在2012年我縣某大型機(jī)械廠一臺主變壓器（型號為S9-20000/110）重瓦斯跳閘故障，由于該廠技術(shù)人才短缺求助于供電公司，公司委派我和同事3人去幫助客戶處理故障。到達(dá)客戶廠區(qū)后，經(jīng)了解到該主變2008年投運(yùn)。運(yùn)行后不久，就出現(xiàn)輕瓦斯保護(hù)動作。開始時輕瓦斯動作的次數(shù)較少，隨著運(yùn)行時間的增加，發(fā)生輕瓦斯動作次數(shù)逐漸增多。對于這一異常情況，運(yùn)行人員僅采用對氣體繼電器進(jìn)行放氣的措施，未對氣體繼電器中氣體做點(diǎn)燃試驗(yàn)或取氣樣、油樣做色譜分析，也未對變壓器進(jìn)行電氣試驗(yàn)。經(jīng)過我初步分析該變壓器內(nèi)部可能存在缺陷是造成此次跳閘的主要原因，后經(jīng)和廠方溝通我們對此主變進(jìn)行抽取了油樣，經(jīng)試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)油的閃點(diǎn)很低，而可燃?xì)怏w含量較高。于是又取油樣和氣體進(jìn)行氣相色譜分析，發(fā)現(xiàn)該變壓器油中H2、C2H2和總烴含量均大幅超過注意值，特別是總烴含量達(dá)注意值的213倍，而且氣體中H2和烴類氣體的濃度換算到油中的理論值大于油中實(shí)測值，表明變壓器內(nèi)部已存在較嚴(yán)重故障。故障氣體主要由C2H4和CH4組成，其次是C2H6、H2和C2H2，與高溫過熱故障特征相符。應(yīng)用改良三比值法判斷，對應(yīng)于700℃以上的高溫過熱故障。

根據(jù)色譜分析結(jié)果，隨后又對該變壓器進(jìn)行高壓試驗(yàn)，通過直流電阻測量，發(fā)現(xiàn)其中一相分接頭接觸電阻很大。根據(jù)檢查結(jié)果我們建議廠方馬上聯(lián)系主變生產(chǎn)廠家進(jìn)行吊芯檢查，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)故障是由該分接頭接觸不良導(dǎo)致過熱引起，在長期的運(yùn)行中，故障持續(xù)發(fā)展，造成分接頭嚴(yán)重?zé)齻?/p>

二、變壓器瓦斯信號動作的主要原因

（一）關(guān)于空氣問題

1.變壓器在換油、補(bǔ)充油時，欲換或補(bǔ)加的油未徹底進(jìn)行真空脫氣處理或未嚴(yán)格按真空注油工藝進(jìn)行，使油中的空氣附著在鐵心、繞組、附件表面的空氣及有機(jī)固體絕緣材料孔隙中的空氣，在變壓器投運(yùn)后，通過油的對流循環(huán)、變壓器鐵心的磁致伸縮，逐漸匯集、上升到瓦斯繼電器內(nèi)，引起瓦斯信號動作。

2.空氣進(jìn)入變壓器后逐漸聚集在瓦斯繼電器上部，迫使繼電器內(nèi)油面下降。這時，開口杯在空氣中的重量加上杯內(nèi)油的重量所產(chǎn)生的力矩，使開口杯下降并使干簧接點(diǎn)閉合，發(fā)出輕瓦斯信號。

3.變壓器熱虹吸器更換吸附劑（如硅膠）后，油靜置的時間短，空氣沒有徹底排凈，由熱虹吸器進(jìn)人本體循環(huán)，進(jìn)而進(jìn)人瓦斯繼電器引起信號動作。

（二）二次回路缺陷導(dǎo)致瓦斯繼電器信號誤動作

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(diǎn)短路，個別在信號回路中所接信號繼電器故障等引起干簧觸點(diǎn)閉合，造成瓦斯信號動作。

（三）關(guān)于環(huán)境問題

環(huán)境溫度驟然下降，造成變壓器的本體油很快冷縮使油位降低，或者變壓器本體嚴(yán)重漏油引起變壓器的油位降低，即所謂油流引起瓦斯繼電器信號動作。

（四）變壓器的穿越性短路

變壓器發(fā)生穿越性短路故障，在穿越性故障電流作用下，油隙間的油流速度加快，當(dāng)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發(fā)熱，當(dāng)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。

（五）設(shè)備及其超重出現(xiàn)的問題

當(dāng)雙浮子瓦斯繼電器的反向動作值低，反向油流較大引起重瓦斯保護(hù)動作。合閘勵磁涌流引起主變線圈、器身振動所形成的油流擾動以及油箱振動兩者共同作用，可能引起主變重瓦斯保護(hù)動作。

（六）瓦斯繼電器本身的問題

瓦斯繼電器探針設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致主變重瓦斯保護(hù)誤動作。瓦斯繼電器中的干簧接點(diǎn)玻璃管破碎、接線盒密封不良導(dǎo)致重瓦斯保護(hù)動作；金屬波紋式儲油柜的內(nèi)波紋管滑道卡澀引起油流突變造成瓦斯繼電器動作。

三、瓦斯信號動作的處理對策

（一）分析診斷程序

瓦斯繼電器內(nèi)有無氣體凝聚→對瓦斯繼電器內(nèi)凝聚氣體進(jìn)行收集→點(diǎn)燃實(shí)驗(yàn)和色譜分析。

（二）判斷繼電器內(nèi)是否有氣體

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---油位降低、二次回路故障和空氣進(jìn)入變壓器、變壓器內(nèi)部發(fā)生故障的最基本原則。因?yàn)槎位芈饭收嫌臀唤档鸵鹜咚剐盘杽幼鞑豢赡墚a(chǎn)生氣體，應(yīng)逐步判斷。首先巡視檢查變壓器是否有嚴(yán)重漏點(diǎn)，若是，應(yīng)立即問上級調(diào)度和主管領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，采取堵漏措施；若不是，則應(yīng)判斷是否因環(huán)境溫度驟然下降引起油位降低，此時必須觀察變壓器油枕油位指示位置是否正常。若不正常，應(yīng)采取相應(yīng)措施。如果不是上述原因引起，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。

（三）繼電器中氣體的鑒別

若繼電器內(nèi)的氣體是空氣，則應(yīng)依次判斷：是否因換油或補(bǔ)加油時空氣進(jìn)人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靜置時間短，空氣未徹底排凈。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、放電性故障。此時應(yīng)從繼電器處同時取氣樣和油樣做色譜分析，點(diǎn)燃試驗(yàn)，是將注射器收集到的氣體，用火柴從放氣嘴點(diǎn)火，若氣體本身能自燃，火焰呈淺蘭色，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(jìn)人造成。根據(jù)分析結(jié)論采取繼續(xù)監(jiān)督運(yùn)行或停運(yùn)吊檢處理。

（四）色譜分析

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(jìn)行定性和定量分析，根據(jù)所含組分名稱和含量準(zhǔn)確判斷故障性質(zhì)、發(fā)展趨勢、嚴(yán)重程度。自采用色譜法后變壓器運(yùn)行規(guī)程中仍然沒有取消該方法，其目的是想在現(xiàn)場快速判斷變壓器有無故障，但受現(xiàn)場人員能否正確收集氣體、正確點(diǎn)燃、準(zhǔn)確判斷等因素的限制。

（五）設(shè)備安裝與投運(yùn)

變壓器在運(yùn)行過程中，瓦斯保護(hù)誤動涉及到設(shè)計(jì)制造、運(yùn)行維護(hù)、瓦斯繼電器運(yùn)行的可靠性等多方面因素，因此必須采取有力的措施進(jìn)行全方位、全過程、各環(huán)節(jié)的有效管理，從而最大限度的杜絕瓦斯保護(hù)誤動作的產(chǎn)生。

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(yīng)注意：①首先將氣體繼電器管道上的碟閥關(guān)嚴(yán)。②新氣體繼電器安裝前，應(yīng)檢查有無檢驗(yàn)合格證明，口徑、流速是否正確，內(nèi)外部件有無損壞，并關(guān)好放氣閥門。③氣體繼電器應(yīng)水平安裝。④打開碟閥向氣體繼電器充油，充滿油后從放氣閥門放氣。⑤進(jìn)行保護(hù)接線時，應(yīng)防止接錯和短路，避免帶電操作，同時要防止導(dǎo)電桿轉(zhuǎn)動和小瓷頭漏油。⑥投入運(yùn)行前，應(yīng)進(jìn)行絕緣搖測及傳動試驗(yàn)。

四、結(jié)束語

電力系統(tǒng)變壓器瓦斯保護(hù)誤動作，由多種因素引起。在充分理解瓦斯保護(hù)工作原理以及具有豐富的現(xiàn)場跟蹤數(shù)據(jù)記錄后，準(zhǔn)確分析其具體原因并采取相應(yīng)的有效防范措施，可以大大減少變壓器本體瓦斯保護(hù)誤動導(dǎo)致變壓器跳閘的現(xiàn)象。變壓器瓦斯信號動作和主管領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)迅速派專業(yè)人員去現(xiàn)場，取繼電器氣樣、油樣和本體油樣，分別做色譜分析。根據(jù)有關(guān)導(dǎo)則及平衡判據(jù)分析診斷，依據(jù)診斷結(jié)論采取相應(yīng)對策，避免事故發(fā)生，保證變壓器安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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

[2]周百玉，變壓器瓦斯保護(hù)動作原因分析與對策[J]民營科技2013.

（作者單位：國網(wǎng)山東成武縣供電公司）