瓦斯繼電器檢測(cè)方法研究

劉新龍

摘要：氣體繼電器保護(hù)是電力變壓器的一種主保護(hù)。它能反應(yīng)電力變壓器油位下降、絕緣擊穿、鐵芯和繞組等受潮、發(fā)熱或放電故障等，而這些故障都是電量保護(hù)所不能反應(yīng)的。氣體繼電器保護(hù)的靈敏度取決于氣體繼電器的重瓦斯流速和輕瓦斯容積的檢測(cè)和整定。但由于檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)手段的局限，因多種原因?qū)е職怏w繼電器重瓦斯異常動(dòng)作而引起的事故時(shí)有發(fā)生，為確保變壓器的安全運(yùn)行，如何更為準(zhǔn)確的檢測(cè)和調(diào)整氣體繼電器重瓦斯整定值成為廣泛關(guān)注的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù);瓦斯保護(hù);檢驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TM586文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-9129（2020）13-0048-01

1瓦斯繼電器結(jié)構(gòu)

現(xiàn)階段，在國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)中，QJ型瓦斯繼電器使用最為普遍。變壓器通常接受瓦斯保護(hù)，該保護(hù)具有多方面優(yōu)勢(shì)，例如：可以高效、快捷地折射出變壓器中存在的故障問(wèn)題。瓦斯繼電器又有輕、重之分，前者主要結(jié)構(gòu)包括：開(kāi)口杯、干簧觸點(diǎn)等，發(fā)揮信號(hào)功能，后者則包括擋板、彈簧等結(jié)構(gòu)部件，發(fā)揮跳閘功能。當(dāng)變壓器處于常規(guī)工作狀態(tài)時(shí)，瓦斯繼電器也正常運(yùn)轉(zhuǎn)，其中會(huì)充滿油，開(kāi)口杯則浸泡于其中，并為上浮狀態(tài)，干簧觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)。

2瓦斯繼電器檢測(cè)案例研究

2.1輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作。

（1）實(shí)例簡(jiǎn)介。

案例1：某變壓器運(yùn)行中發(fā)出輕瓦斯動(dòng)作信號(hào)，當(dāng)天安排取油、氣樣分析，結(jié)。后經(jīng)吊罩檢查，發(fā)現(xiàn)該變壓器B相高壓套管均壓球與導(dǎo)管接觸不良，造成均壓球與導(dǎo)管之間產(chǎn)生懸浮電位放電。

案例2：某非電力企業(yè)變壓器投運(yùn)不久就出現(xiàn)輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作，這一情況一直持續(xù)數(shù)年，因輕瓦斯動(dòng)作太過(guò)頻繁，才取油樣和瓦斯氣體送電力部門(mén)分析。之后對(duì)該變壓器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)其中一相分接頭因接觸不良導(dǎo)致過(guò)熱，在長(zhǎng)期運(yùn)行中故障持續(xù)發(fā)展，造成分接頭嚴(yán)重?zé)齻?/p>

（2）實(shí)例分析。對(duì)于能量較大、產(chǎn)氣速度較快的某些高溫過(guò)熱或火花放電等故障，當(dāng)產(chǎn)氣速率大于氣體溶解于油中的速率時(shí)，就會(huì)形成氣泡。在氣泡上升過(guò)程中，一部分氣體溶解于油中并與油中原來(lái)的溶解氣體進(jìn)行交換，改變了所生成氣體的成分和濃度;未溶解的氣體和油中被置換出來(lái)的氣體一起最終進(jìn)入瓦斯繼電器而積累下來(lái)，當(dāng)氣體積累到一定程度后繼電器將動(dòng)作發(fā)出信號(hào)（即輕瓦斯動(dòng)作）。

案例1是一起火花放電故障，產(chǎn)生的故障氣體主要是氫和乙炔，其次是甲烷和乙烯。瓦斯氣中的故障氣體換算到油中的理論值低于油中實(shí)測(cè)值。其原因是故障持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，產(chǎn)氣速度不是很高，油中氣體未達(dá)到飽和，故障氣體在進(jìn)入瓦斯繼電器的行程中，與油中的非故障氣體發(fā)生互換而改變了瓦斯氣中的故障氣體濃度。

案例2是一起高溫過(guò)熱故障，故障氣體主要是乙烯和甲烷，其次是乙烷、乙炔和氫。故障氣體含量很高，而且瓦斯氣換算到油中的理論值高于油中實(shí)測(cè)值。這一點(diǎn)與案例1相反，其原因是該變壓器故障持續(xù)時(shí)間已有數(shù)年，溶解于油中的氣體早已飽和，由于故障越來(lái)越嚴(yán)重，故障氣體成分發(fā)生了變化（如乙炔比例增加），故障氣體的產(chǎn)氣速率增快，新產(chǎn)生的故障氣體形成氣泡后在進(jìn)入繼電器過(guò)程中與油中溶解氣體幾乎無(wú)交換。如上所述，根據(jù)故障氣體含量的大小、及瓦斯氣中的故障氣體換算到油中的理論值與油中實(shí)測(cè)值的比較，可以判斷出故障的發(fā)展程度。

2.2重瓦斯保護(hù)動(dòng)作。

（1）實(shí)例簡(jiǎn)介。

案例3：某主變?cè)谶\(yùn)行中發(fā)生本體重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)跳閘。開(kāi)關(guān)跳閘后約1h從主變底部取油樣進(jìn)行分析（未取瓦斯氣體），發(fā)現(xiàn)氫和乙炔等氣體比半年前有較大幅度增長(zhǎng);次日再次取油樣分析（變壓器在停運(yùn)中），結(jié)果故障氣體含量比前日又大幅增加。后經(jīng)吊罩檢查，查明故障是由于該變壓器A相調(diào)壓繞組的絕緣受潮，導(dǎo)致調(diào)壓繞組不同部分的匝間、層間發(fā)生電弧放電。

案例4：某變壓器在運(yùn)行中發(fā)生重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，主變跳閘。吊罩后發(fā)現(xiàn)B相線圈上壓環(huán)與上夾件之間的連接片燒斷，B相上壓環(huán)與上夾件制位釘之間的絕緣穿透，并有嚴(yán)重放電痕跡。

（2）實(shí)例分析。對(duì)于高能量的電弧放電故障，大量氣體迅速生成，所形成的氣泡快速上升并聚集在繼電器里;同時(shí)油箱內(nèi)壓力瞬時(shí)突增，形成油流通過(guò)瓦斯繼電器向油枕方向沖擊，引起重瓦斯保護(hù)動(dòng)作使開(kāi)關(guān)跳閘。

電弧放電產(chǎn)生的故障氣體主要是氫和乙炔，含量常高達(dá)數(shù)千μL/L，其次是甲烷、乙烯及乙烷。由于故障時(shí)產(chǎn)氣劇烈，生成的氣體很難與油中溶解氣體進(jìn)行交換就進(jìn)入瓦斯繼電器，因此故障氣體在油中以及在氣、液兩相間遠(yuǎn)不能達(dá)到溶解平衡。而且這類故障持續(xù)時(shí)間很短，當(dāng)變壓器跳閘后，變壓器油將停止流動(dòng)循環(huán)，故障點(diǎn)附近油中高濃度故障氣體向四周擴(kuò)散速度就變得很慢。有人曾做過(guò)試驗(yàn)，在油自然循環(huán)的變壓器中，滿載時(shí)注入乙烯作為被測(cè)氣體，空載時(shí)注入甲烷作為被測(cè)氣體;結(jié)果表明，滿載時(shí)約需5h、空載時(shí)約需30h，氣體在油中才大致混合均勻。可見(jiàn)，當(dāng)故障點(diǎn)距離取油樣部位較遠(yuǎn)時(shí)，在所取的油樣中故障氣體濃度與取樣時(shí)間有很大關(guān)系。另一方面，如果變壓器停運(yùn)后氣體長(zhǎng)時(shí)間留在繼電器中，故障氣體組分，特別是油中溶解度大的組分很容易回溶于油中，從而改變故障氣體組分在瓦斯氣體中濃度和在油中濃度。由此可見(jiàn)，變壓器停運(yùn)后，若油樣采集點(diǎn)與故障點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，則取樣與跳閘間隔時(shí)間越短，油樣中故障氣體濃度就越低，瓦斯氣中的故障氣體濃度則越高，反之亦然。

在案例3中，跳閘后1h取油樣分析，乙炔含量為66μL/L，氫含量也不很高，這與電弧放電故障特征不是很相像;但在第二天再次取油樣分析，結(jié)果故障氣體含量大幅增加，完全反映出了電弧放電故障的特征。如果在取油樣的同時(shí)也取瓦斯氣進(jìn)行分析（繼電器中有氣體時(shí)），就能避免像案例3那樣因取油樣時(shí)間距跳閘時(shí)間近而使得分析結(jié)果不能反映出設(shè)備的真實(shí)狀況。此外，如果變壓器有多個(gè)取樣口，變壓器跳閘后應(yīng)在上、中、下各處多取幾個(gè)油樣，以反映故障氣體在油中是否溶解平衡及故障點(diǎn)的大致位置。如在案例4中，從變壓器上部取的油樣，故障氣體含量比底部取的油樣要高得多，表明故障部位應(yīng)在變壓器上部;而且，瓦斯氣中的故障氣體換算到油中的理論值高于油中實(shí)測(cè)值，表明故障性質(zhì)屬產(chǎn)氣速率非常高的高能量放電故障。

參考文獻(xiàn)：

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