變壓器瓦斯保護動作事故處理的分析與探討

郭振杰

摘 要：為了做好變壓器的安全保護，人們在變壓器系統中設置了瓦斯繼電器設施。變壓瓦斯保護是一種應用非電氣量保障變壓器安全運行的施設，它能針對變壓器出現的故障給予安全警報或給予拉閘保護處理。這是一種簡單、有效的變壓器保護設施。本次研究說明了瓦斯繼電器設施原行的原理，使用時可能會出現的異常及故障排除的措施。

關鍵詞：變壓器；瓦斯繼電器；故障排除

變壓瓦斯保護是一種應用非電氣量保障變壓器安全運行的施設，它能針對變壓器出現的故障給予安全警報或給予拉閘保護處理。這是一種簡單、有效的變壓器保護設施。變壓器保護動作有時會出現異常，本次研究對變壓器保護動作異常進行分析并說明故障排除的策略。

1 變壓器瓦斯出現保護動作的概念

1.1 變壓器瓦斯出現保護動作的原因

瓦斯保護，是油浸式變壓器內部故障最主要的保護元件。如果變壓器出現電流、電壓非正常的變化時，電弧會使絕緣材料迅速分析，產生大量的氣體，瓦斯繼電器會因為氣體的變化而作出智能的判斷，如果氣體變化到達預設的指標，瓦斯繼電器就會開始保護的動作。瓦斯繼電器應用的優點是判斷的依據比較單一，非常易操控。比如不管油箱內部的溫度發生變化、還是變壓器出現鐵心故障、出現過電流或過電壓的故障等，都會讓變壓器內部氣體發生變化，因為瓦斯繼電器只判斷氣體的變化，不判斷其它的指標，所以瓦斯繼電器的操作既簡單又靈敏。瓦斯繼電器的缺點是只能衡量氣體出現變化的結果，不能分析氣體出現變化的原因，如果外部環境出現變化，使氣體變化出現各種干擾，就會影響瓦斯繼電器的判斷。比如變壓器漏油或進水都能帶來氣體的變化，瓦斯保護就會啟動保護的動作。

1.2 變壓器瓦斯出現保護動作的常態

變壓器瓦斯有很多型號，比如浮筒式、擋板式、開口杯式等。比如較為常見的QJ-80型繼電器，信號回路接上開口杯，跳閘回路接下擋板。當油浸變壓器內部出現故障，電弧將絕緣材料分解，散發出大量氣體時，瓦斯繼電器會根據氣體的變化產生反應。如果變壓器內的氣體在繼電器的上部，使油面降低，且油面降低到達了一定的指標，變壓器瓦斯的上浮筒就會下浮，令水銀接點產生反應，瓦斯繼電器便會給出故障警報，此時瓦斯繼電器給予的故障提示為輕瓦斯提示；如果油面繼續降低，油流便會沖擊擋板，使下檔板翻轉，此時繼電器就會指示連動桿轉動，打開另一點水銀接點。當兩個水銀接點都連通時，變壓器開關就會自動跳閘，這就是重瓦斯警告。

1.3 變壓器瓦斯保護動作故障的特征

變壓器的瓦斯繼電器如果受外部環境的影響，就會讓氣體發生異常的變化，此時變壓器瓦斯保護動作就會出現故障。比如在安裝變壓器時，繼電器的坡度如果設置不正確，就可能使油枕參數偏高，氣體易流入瓦斯繼電器內部。斯繼電器的引出線與中間接線盒應該都經過防油及密封處理，如果油及密封處理出現問題，就會帶來瓦斯繼電器誤判的問題。比如瓦斯繼電器的防油及密封處理如果出現問題，令電纜被腐蝕，氣體就會發生變化，瓦斯繼電器就會給出保護的動作。如果瓦斯繼電器出現漏水、滲水的現象，都會讓瓦斯繼電器的運作出現物理故障問題，從而出現誤判斷。瓦斯繼電器內繼電器的線圈應該是獨立的，如果瓦斯繼電器的線圈接錯，會帶來瓦斯繼電器的判斷其它因素影響的問題，從而出現誤判斷。變壓器的呼吸器應當透氣、通暢，如果透氣孔閉塞，會帶來油枕真空或壓力升高的問題，帶來瓦斯繼電器的誤判斷。

輕瓦斯及重瓦斯動作出現故障的主要范圍如下。因瓦斯繼電器密封系統不嚴密，導至氣體進入變壓器的問題；因密封系統不嚴密帶來各種溫度下降或漏油的問題；因變壓器自身出現故障帶來少量氣體的問題；因重瓦斯保護帶來輕瓦斯判斷影響的問題；因變壓器內部結構出現故障，影響瓦斯繼電器判斷的問題；因電線回路未正確連接帶來的各種短路及其他故障的問題。

2 變壓器瓦斯保護動作故障的處理

2.1 優化變壓器瓦斯繼電器的結構

一般的變壓器瓦斯繼電器會因為過于靈敏，出現誤判的問題。現應用優化變壓器瓦斯繼電器結構的方法可以強化繼電器的穩定性。比如如果部分瓦斯繼電器的下半部分為下浮筒結構，那么可以改變檔板式結構，將觸點變成立式結構，該結構的穩定性較高。如果在瓦斯繼電器上加上防雨罩，就可以避免繼電器漏水帶來的誤判問題，瓦斯繼電器的穿孔也也要用防雨膠布密封。如果瓦斯繼電器的二次引出線不經過端子箱直接接入保護裝置，也可以減少其它因素干擾的問題。

2.2 做好變壓器瓦斯繼電器的檢查

在應用變壓器瓦斯以前，要做好以下的檢查工作。檢查繼電器的呼吸孔是否通暢，有沒有出現被異物堵住或不能順利排氣的問題；檢查二次回路是否能正常運行；檢查變壓器外觀是否出現物理變型，避免出現密封不嚴密的問題或其它的故障問題；檢查氣體繼電器中積聚的氣體是否可燃；檢查氣體繼電器中的氣體和油中溶解的氣體的變化，應用色譜分析檢查氣體繼電器是否能正常工作；檢查變壓器與其他繼電保護設備是否能正常工作。在完成以上檢查以后才可將變壓器瓦斯繼電器投入運作。

2.3 變壓器瓦斯繼電器的故障排除

從瓦斯繼電器保護的原理來看，如果因為二次回路故障油位降低引起的瓦斯動作是不可能產生氣體的，于是，如果繼電器內無氣體聚集，而瓦斯繼電器又開始了保護動作，就要以氣體聚集為依據開始判斷。首先，要檢查變壓器是否存在漏油，排除變壓器漏油后，其次需要檢查環境溫度是否發生變化，帶來油位降低的問題；排除溫度突然發生的變化后，再次必須排除油枕油位指示位置是否異常，比如油道是否出現阻塞；排除油枕油位故障以后，最后檢查二次信號回路的故障。以氣體聚集為依聚，應用逐項排除法可分析出瓦斯繼電器保護的故障。

2.4 變壓器瓦斯繼電器的日常檢查

新安裝的瓦斯繼電器需接受全面的檢驗，并接受優化處理，只有完全符合運行安全需求的瓦斯繼電器才可投入使用。在完成變壓器及重瓦斯保護應投跳閘檢查后，需退出重瓦斯保護，制訂其他安全措施，這一安全措施只是臨時的安全措施，在恢復了重瓦斯保護后需重新應用瓦斯繼電器保護變壓器。需寶期校驗瓦斯繼電器，了解瓦斯繼電器的密封性、線路保護的情況、瓦斯運行的情況等，應用取氣樣檢驗法了解瓦斯繼電器的安全情況，只有經過了色譜檢查，運行正常的繼電器才可繼續使用。如發現異常情況，需做好故障排除分析。如果變壓器的瓦斯繼電器出現了動作，就要做好動作的記錄，向上級調度并向主管報告，由專業人員進行取氣樣分析，結合取氣樣的結合了解變壓器出現的故障，排除變壓器的故障。做好其它的安全保護措施，避免瓦斯繼電器動作異常背后的安全問題發生并擴大。

3 變壓器瓦斯保護動作事故處理的案例

某110kV變壓器（接線方式為Ynd11，容量20000kVA）重瓦斯動作跳閘后，試驗人員前去做試驗。試驗項目如下：

油中溶解氣體色譜分析——

控制標準：變壓器：H2≤150×10-6μL/L C2H2≤5×10-6 μL/L

總烴：≤150×10-6μL/L

測量繞組連同套管的直流電阻——

⑴測量高低壓側繞組連同套管直流電阻；

⑵控制標準：1600kVA及以下容量等級三相變壓器，各相測得值的相互差值應小于平均值的4%，線間測得值的相互差值應小于平均值的2%；1600kVA以上三相變壓器，各相測得值的相互差值應小于平均值的2%，線間測得值的相互差值應小于平均值的1%；

⑶變壓器的直流電阻，與同溫下產品出廠實測數值比較，相應變化不應大于2%；

⑷測量溫度時為上層油溫。

從瓦斯繼電器取氣體做色譜分析，經測定，乙炔含量30μL/L，氫氣含量550μL/L，總烴含量1200μL/L，對比歷年數據，三者含量嚴重超差，初步判斷是變壓器內部短路放電，導致大量氣體產生，致使重瓦斯保護動作。再做變壓器直流電阻試驗，高壓側B相數值與另外兩項相比極度不平衡，不能滿足相間≤2%平衡率，與上次試驗數據對比嚴重超差，再結合色譜分析數據可以初步判斷是變壓器內部B相嚴重短路放電故障，參考其他因素可以進行下一步分析處理，直至排除全部故障。

4 總結

變壓器是一種重要的施備，如果變壓器出現故障，并且未能即時排除，可能會引導極大的安全事故。為了做好變壓器的安全保護，人們在變壓器系統中設置了瓦斯繼電器設施。本次研究說明了瓦斯繼電器設施原行的原理，使用時可能會出現的異常及故障排除的措施。

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