淺談變壓器瓦斯保護(hù)及事故處理

孫子昂 奚霽仲

摘要：電力系統(tǒng)中，變壓器是電能轉(zhuǎn)換的電器設(shè)備，是電網(wǎng)中必不可少的重要裝置，對(duì)電力系統(tǒng)有著重要的意義。為了穩(wěn)定、安全運(yùn)行，設(shè)置變壓器的必要的保護(hù)。本文主要論述變壓器瓦斯保護(hù)的含義和保護(hù)的整定以及保護(hù)動(dòng)作原因及處理方式。

關(guān)鍵詞：變壓器;瓦斯保護(hù);處理方式

1變壓器瓦斯保護(hù)的含義

1.1瓦斯保護(hù)工作原理

瓦斯保護(hù)由兩部分構(gòu)成一部分是干簧觸點(diǎn)而另一部分是氣體繼電器，這個(gè)兩部分組成了變壓器內(nèi)部故障保護(hù)。在變壓器投入運(yùn)行前對(duì)變壓器按規(guī)程、規(guī)范要求加注的變壓器油后，需確保氣體繼電器內(nèi)部包括開(kāi)口杯在變壓器油液面以下，由于開(kāi)口杯存在浮力的原因，此時(shí)的開(kāi)口杯狀態(tài)是上浮的，所以其內(nèi)部的干簧觸點(diǎn)處在斷開(kāi)狀態(tài)。若變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障或者異常時(shí)，故障點(diǎn)處的變壓器油被加熱并釋放出摻雜在變壓器油內(nèi)的氣體，該氣體以氣泡的形式上浮進(jìn)入氣體繼電器氣室內(nèi)，迫使油面下降導(dǎo)致開(kāi)口杯下沉，當(dāng)凝集的氣體體積達(dá)到整定值即開(kāi)口杯下沉至最低點(diǎn)時(shí)時(shí)，干簧觸點(diǎn)閉合接通繼電保護(hù)的二次回路并發(fā)出告警信號(hào)即“輕瓦斯”信號(hào)。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，如故障點(diǎn)處由于短路電流引起的電弧，從而瞬間產(chǎn)生的高溫短路點(diǎn)并將其短路點(diǎn)周邊的變壓器油分解成大量氣體，由于密閉的變壓器油箱容積固定不變，導(dǎo)致釋放的氣體使變壓器內(nèi)部氣體壓力瞬間劇增，從而出現(xiàn)噴油事故，在噴油過(guò)程中，油流沖擊氣體繼電器的擋板，驅(qū)動(dòng)磁鐵并使干簧觸點(diǎn)閉合并啟動(dòng)二次回路的保護(hù)裝置，接通斷路器跳閘二次回路，出口跳閘并發(fā)出跳閘報(bào)警信號(hào)即“重瓦斯”信號(hào)。

1.2瓦斯保護(hù)的分類

瓦斯保護(hù)分為兩類：一類是輕瓦斯保護(hù)，另一類是重瓦斯保護(hù);它們都是一種非電量變壓器保護(hù)。

1.3瓦斯保護(hù)范圍

瓦斯保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，它能靈敏、可靠、迅速的變壓器內(nèi)部同一相序的線圈之間的短路、不同相序之間線圈的短路、鐵芯故障、高低壓進(jìn)線、出線套管內(nèi)部的故障、繞組線圈絕緣劣化和油面下降等內(nèi)部故障并根據(jù)整定值作出相應(yīng)的反應(yīng)，由于該保護(hù)不能對(duì)變壓器油箱外部的故障作出反應(yīng)，確保變壓器安全、穩(wěn)定、可靠地地運(yùn)行，單一瓦斯保護(hù)并不能夠?qū)⒂嘘P(guān)變壓器故障保護(hù)類型全面覆蓋，還需設(shè)置其他類型的二次繼電保護(hù)。

2瓦斯保護(hù)的整定

2.1輕瓦斯保護(hù)

變壓器輕瓦斯保護(hù)主要根據(jù)瓦斯氣體的容積來(lái)計(jì)算，當(dāng)繼電器室內(nèi)所積聚的氣體迫使氣體繼電器油面下降，當(dāng)氣體達(dá)到整定值后將迫使而接通觸點(diǎn)。通常輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作整定值是通過(guò)調(diào)節(jié)重錘的力臂長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整力矩的達(dá)到保護(hù)整定值的調(diào)整。對(duì)于輕瓦斯保護(hù)的容積設(shè)置在0.250到0.300立方分米之間作為動(dòng)作值，對(duì)于較大型的變壓器整定范圍可以根據(jù)實(shí)際需要相應(yīng)調(diào)。

2.2重瓦斯保護(hù)

變壓器重瓦斯保護(hù)主要根據(jù)變壓器油流流速判定是否啟動(dòng)該種保護(hù)，當(dāng)變壓器內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，故障點(diǎn)產(chǎn)生大量熱量，將其周邊的變壓器油被分解出大量氣體引起的變壓器內(nèi)部油壓突然增大，又由于變壓器油箱體積固定不變，導(dǎo)致出現(xiàn)油箱內(nèi)部壓力大于油箱外部壓力，出現(xiàn)油噴現(xiàn)象，在油噴過(guò)程中，變壓器油快速?zèng)_擊擋板接通接點(diǎn)從而啟動(dòng)重瓦斯保護(hù)。變啟動(dòng)壓器重瓦斯保護(hù)動(dòng)作值油流流速一般都是設(shè)置在0.5米/秒與1.5米/秒之間。由于瓦斯保護(hù)裝置太靈敏，對(duì)于油循環(huán)冷卻變壓器，易出現(xiàn)瓦斯繼電器誤報(bào)現(xiàn)象，因此避免運(yùn)行中出現(xiàn)的誤報(bào)現(xiàn)象，則根據(jù)實(shí)際需要相應(yīng)調(diào)整整定值，使整定值范圍適當(dāng)擴(kuò)大，一般調(diào)整為1.0到1.3米/秒之間。

3瓦斯保護(hù)動(dòng)作的原因

在變壓器運(yùn)行過(guò)程中，存在著許多使瓦斯保護(hù)動(dòng)作的不確定誘導(dǎo)因素，誘導(dǎo)因素主要表現(xiàn)在以下幾種情況：

1）空氣進(jìn)入。在對(duì)變壓器加注變壓器油或者過(guò)濾變壓器油過(guò)程中，變壓器油摻雜空氣進(jìn)入變壓器內(nèi)部或者變壓器冷卻系統(tǒng)不嚴(yán)密以至空氣進(jìn)入，導(dǎo)致瓦斯保護(hù)動(dòng)作。

2）面改變。因環(huán)境溫度影響，溫度下降引起變壓器油熱脹冷縮原因而導(dǎo)致油面下降或者變壓器漏油導(dǎo)致變壓器內(nèi)部油面降低，兩種情況都可能出現(xiàn)變壓器油下降，使當(dāng)氣室氣體體積達(dá)到輕瓦斯整定值時(shí)啟動(dòng)二次保護(hù)回來(lái)，此時(shí)瓦斯保護(hù)動(dòng)作。

3）內(nèi)部故障。變壓器故障時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生的氣體或者致使變壓器油流速突然急劇上升而導(dǎo)致的瓦斯保護(hù)動(dòng)作。

4）外部短路故障。當(dāng)變壓器外部發(fā)生短路故障時(shí)所產(chǎn)生的穿越性電流，若故障電流是額定電流若干倍，那么變壓器的繞組溫度上升將會(huì)加快同時(shí)加熱變壓器油，從而導(dǎo)致變壓器內(nèi)部油體積膨脹，夾雜在油內(nèi)的空氣被釋放出來(lái)，凝聚成許多小氣泡并上浮至氣室匯集進(jìn)而引起氣體繼電器的誤動(dòng)。

5）氣體繼電器自身或二次回路故障時(shí)可引起的瓦斯保護(hù)動(dòng)作。

4瓦斯保護(hù)動(dòng)作后的處理方式

4.1當(dāng)瓦斯保護(hù)發(fā)出警報(bào)信號(hào)時(shí)，為防止事故擴(kuò)大化，立即采取相應(yīng)的處理措施，檢查瓦斯氣體繼電器中有無(wú)氣體，色譜分析是否有無(wú)異常，油面是否降低，二次回路是否故障或者是否存在變壓器內(nèi)部其他故障等，通過(guò)對(duì)事故原因進(jìn)行檢查分析，準(zhǔn)確、快速地對(duì)變壓器消除故障。

4.2當(dāng)瓦斯保護(hù)動(dòng)作時(shí)，還沒(méi)確定故障具體原因之前，應(yīng)該視變壓器仍存在故障，嚴(yán)禁投入變壓器運(yùn)行，應(yīng)根據(jù)出現(xiàn)的現(xiàn)象及有關(guān)數(shù)據(jù)查明導(dǎo)致瓦斯繼電器動(dòng)作跳閘的真正原因。

首先檢查回路，看看保護(hù)回路，直流回路等二次回路是否異常，如果無(wú)異常則排除回路原因;第二檢查變壓器，看看變壓器外觀有無(wú)明顯反應(yīng)故障的異常現(xiàn)象，如果無(wú)異常現(xiàn)象則排除變壓器外部故障原因;第三檢查氣體繼電器，檢查氣體繼電器中氣體是否為可燃?xì)怏w，如果氣體繼電器中的氣體為不可燃?xì)怏w則排除變壓器內(nèi)部故障原因;第四通過(guò)電氣試驗(yàn)判斷故障類型，比如絕緣試驗(yàn)、直流電阻試驗(yàn)、耐壓試驗(yàn)等高壓試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)判斷故障;第五通過(guò)結(jié)合其他上位機(jī)保護(hù)動(dòng)作情況，綜合分析故障原因。通過(guò)各種檢查對(duì)變壓器進(jìn)行全面的分析和判斷，最終找出導(dǎo)致瓦斯保護(hù)的原因，從而將故障消除，恢復(fù)變壓器正常運(yùn)行狀態(tài)。

5總結(jié)

通過(guò)綜上所述，瓦斯保護(hù)對(duì)于保證變壓器的安全運(yùn)行起著關(guān)鍵作用，它不僅能正確、靈敏、快速的反應(yīng)變壓器內(nèi)部故障，在發(fā)生重大故障的時(shí)候快速反應(yīng)，及時(shí)切斷電源到達(dá)保護(hù)變壓器的目的，防止事故擴(kuò)大化，因此將瓦斯保護(hù)設(shè)置為變壓器主保護(hù)之一，既保證變壓器等設(shè)備的正常安全穩(wěn)定運(yùn)行，又能保障整個(gè)發(fā)電廠、供電網(wǎng)絡(luò)和配電網(wǎng)絡(luò)及用戶的安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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[2]陳曾田《電力變壓器保護(hù)》中國(guó)電力出版社

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