淺析油浸式電力變壓器瓦斯保護

【摘要】在實踐的基礎上，針對目前地方電網仍然廣泛使用的油浸式電力變壓器的瓦斯保護動作，從其動作原因、處理、反事故措施等方面，從工程應用上進行了透切的探析。

【關鍵詞】瓦斯保護 動作 防范

一、瓦斯保護動作原理

上述因氣體而動作的保護裝置統稱為瓦斯保護。瓦斯保護的主要元件是瓦斯繼電器，瓦斯保護就是利用反應氣體狀態的瓦斯繼電器（又稱氣體繼電器）來保護變壓器內部故障的。在瓦斯保護繼電器內，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。在正常運行時，繼電器內充滿油，浮筒浸在油內，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。

二、保護性能及范圍分析

瓦斯保護是變壓器的主保護，其保護范圍是變壓器內部，如變壓器內部的多相短路；匝間短路，匝間與鐵心或與外殼短路；鐵心故障（發熱燒損）；油面下降或漏油；分接開關接觸不良或導線焊接不良等。瓦斯保護的優點是：不僅能反映變壓器油箱內部的各種故障，而且還能反映差動保護所不能反映的輕微的匝間短路和鐵心故障。此外，當變壓器內部進入空氣時也有所反映。因此，瓦斯保護是靈敏度高、結構簡單、動作迅速的一種保護。瓦斯保護的缺點是：不能反映變壓器外部故障（套管和引出線）；抵抗外界干擾的性能較差，如劇烈的震動甚至地震就容易引起誤動作；另外，在安裝瓦斯繼電器時若未能很好地解決防油或防水問題，還有可能因漏油腐蝕電纜絕緣或因繼電器進水而造成保護誤動。

三、瓦斯保護動作處理

（一）瓦斯保護動作的原因

1、輕瓦斯。變壓器的輕瓦斯動作于信號，表示變壓器運行異常，在結構上是指因各種原因造成繼電器內上開口杯的信號回路接點閉合所致。接點閉合的原因一般有以下幾方面：

（1）空氣進入變壓器逐漸聚集在繼電器上部，迫使繼電器內油面下降，使干簧觸點閉合，發出輕瓦斯信號。

（2）環境溫度驟然下降，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油位降低，即所謂油流引起瓦斯繼電器信號動作。

（3）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。

（4）變壓器內部存在放電或過熱故障，引起固體絕緣材料及變壓器油分解，產生氫氣、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，迫使繼電器內油面降低，引起瓦斯信號動作。

2、重瓦斯。變壓器的重瓦斯保護動作掉閘的原因是變壓器內部發生嚴重故障，回路有故障，近區穿越性短路故障。

（二）瓦斯保護動作的處理

1、輕瓦斯保護動作

（1）處理原則。輕瓦斯動作：停止音響信號，檢查變壓器的溫度、音響、油面及電壓、電流指示情況，未發現異常，收集繼電器頂部氣體進行故障判別。如果收集的氣體為空氣，值班人員應將繼電器內的氣體排出，變壓器可繼續運行；如果為可燃氣體，且動作頻繁，則應先匯報，按命令處理；如果無氣體，變壓器也無異常，則可能是二次回路故障，值班人員應將重瓦斯由掉閘改投信號，并將情況報告有關負責人，待命處理。

（2）氣體鑒別。氣體鑒別前先要進行氣體收集，其方法一般是將專用玻璃瓶倒置，使瓶口靠近瓦斯繼電器的放氣閥來收集氣體，也可用100 ml注射器進行收集。對瓦斯氣體的判別方法有點燃實驗與色譜分析兩種。若繼電器內的氣體是空氣，則應依次判斷空氣進入的方式。若繼電器內的氣體不是空氣，則應作進一步分析。如果做點燃試驗，收集到的氣體為黃色，且不易點燃，說明變壓器的木質部分出現了故障；收集的氣體為淡黃色并帶強烈臭味，又可燃燒，則表明是紙質部分故障；如果氣體為灰色或黑色易燃氣體，則為絕緣油故障。做色譜分析，則應將色譜分析的成分進行比對后做出故障判斷。

2、重瓦斯保護動作。重瓦斯處理的原則是對變壓器上層油溫、外部特征、防爆噴油和各側開關掉閘情況、停電范圍等進行檢查，如有備用變壓器，應立即投入，并報告有關領導，然后收集氣體進行故障判別。如果通過氣體鑒別是內部故障，則不得試送電，應按規定拉開各側開關，并采取安全措施后等待搶修；如果氣體不可燃，而且表計無擺動，則可考慮試送電；如果瓦斯繼電器內無氣體，外部也無異常，則可能是瓦斯繼電器二次回路存在故障。但在未證實變壓器良好以前，不得試送電。

四、瓦斯保護的反事故措施

長期以來，瓦斯保護正確動作率低于變壓器其他保護裝置的平均水平，為提高瓦斯保護的安全可靠性，除改進瓦斯繼電器的結構以外，還需要執行以下安全技術措施：變壓器安裝應有1%～1.5%的坡度，通往繼電器的油管應有２%～４%的坡度，油枕處較高，使氣體易流入瓦斯繼電器；瓦斯繼電器的引出線應采用防油線或塑料線，電纜和引出線應分別連接在接線盒內端子排的兩側，引出線從端子排下方接入電纜，并從端子排上方引出，這樣接線可以避免由于油的毛細管現象引起對電纜的腐蝕；引線排列要使重瓦斯接點和直流電源正極隔開，中間端子盒不要安置在油管和油枕下面，以防油管和油枕漏油滲入端子盒；瓦斯繼電器的端蓋部分和電纜引出線的小端子箱應有密封措施，以防止雨水浸入造成瓦斯繼電器接點引出線短路誤動；瓦斯繼電器的出口中間繼電器應帶自保持線圈，以防止變壓器內部嚴重故障時油速不穩定，造成接點時通時斷而不能可靠跳閘；變壓器的呼吸器必須保持通暢，變壓器投入前，必須檢查吸濕器下部的透氣孔是否開啟，運行中也應檢查吸濕器的透氣情況，以防止變壓器油溫變化時，因透氣孔閉塞造成呼吸器或油枕真空或壓力升高，使瓦斯繼電器誤動作；瓦斯繼電器和儲油柜間的連接閥門運行時應打開，為防止檢修后遺忘開啟，造成瓦斯誤動作，閥門應加鉛封； 變壓器運行時，重瓦斯應接入跳閘，輕瓦斯投入信號。備用變壓器的瓦斯應投入信號，以便監視油面；變壓器在運行中進行濾油、加油、換硅膠或在散熱器、潛油泵檢修后投入前，應先將重瓦斯接信號，待空氣排盡后，方可將重瓦斯投入跳閘位置。

參考文獻：

[1]李火元，電力系統繼電及自動裝置，中國電力出版社，2006

[2]孫秋野，李海濤，電力系統分析，人民郵電出版社，2012

作者簡介：胡昌明（1971- ），男，重慶墊江人，電工實驗師，主要從事電工技術方面教學研究。