瓦斯繼電器快速接入裝置的研制

云南電網有限責任公司玉溪供電局 馬智鵬

1 變壓器瓦斯繼電器工作原理

瓦斯繼電器具有靈敏度高、動作迅速、接線簡單等優點，作為變壓器非電量保護的重要手段，可以用來反映變壓器油箱中的故障和油面降低等問題[1]。其二次接線均是從該繼電器頂部接線盒接線柱直接引至變壓器本體端子箱處，再接至變壓器非電量保護裝置，以實現變壓器的輕瓦斯發信、重瓦斯跳閘功能。其中輕瓦斯保護是指變壓器內部過熱，或局部放電，使變壓器油溫上升而分解，產生一定的氣體，氣體緩慢上升而進入瓦斯繼電器，達到了一定量后觸動繼電器，發出預警信號。重瓦斯保護是指變壓器內發生嚴重短路后，內部產生強烈的瓦斯氣體，使變壓器的內部壓力突增，產生很大的油流向油枕方向沖擊，因油流沖擊擋板，擋板克服磁鐵（彈簧）的阻力，帶動磁鐵向干簧觸點方向移動，使干簧觸點接通、變壓器各側斷路器跳閘，以隔離變壓器故障，縮小故障范圍和停電范圍[2]。

2 變壓器瓦斯繼電器校驗要求

基于瓦斯繼電器的重要性，中國南方南網有限責任公司《電力設備檢修試驗規程（QCSG1206007-2017）》6.1.1 明確要求，突發壓力繼電器檢查及其二次回路試驗周期為110kV及以下；6年/次（二次回路），220kV、500kV；3年/次（二次回路）[3]。在變電站開展設備定檢時，變壓器瓦斯繼電器均需要拆回試驗室進行可靠性校驗，以確保該繼電器密封良好，輕瓦斯和重瓦斯能可靠運作。

3 目前瓦斯繼電器拆接二次電纜存在的困難及風險

接線盒內部空間狹小，作業人員在進行瓦斯繼電器二次電纜拆接線工作時，需要旋轉接線柱螺帽才能進行拆接線。因橫向操作空間限制，旋轉螺帽難度較大，增加作業人員作業時間和變壓器停電檢修的時間，降低供電可靠性。同時，由于所需作業時間較長，作業人員長期在變壓器上進行高處和高溫作業，增加了人身安全風險。

瓦斯繼電器接線盒內部結構及標號套磨損情況如圖1所示。

圖1 瓦斯繼電器接線盒內部結構及標號套磨損情況

接線盒內部二次電纜芯線較多，且接線柱為弧形排列，二次電纜在接線盒內需要經過彎折避讓靠近穿線孔處接線柱才能接到其余接線柱上，這就使得二次電纜標號套長期處于被擠壓狀態，標號文字被擠壓容易變得模糊，現場作業人員無法準確通過標號套辨別各線芯的作用，增加誤接線的風險。如果將輕瓦斯發信回路接為重瓦斯動作跳閘回路，導致本應是輕瓦斯發信告警，實際卻變為重瓦斯動作跳閘，從而使主變停電，降低了供電可靠性。

瓦斯繼電器接線盒穿線孔及二次電纜磨損情況如圖2所示。

圖2 瓦斯繼電器接線盒穿線孔及二次電纜磨損情況

在對瓦斯繼電器進行拆回校驗及裝回時，需要將內部接線從接線盒穿線孔處拖出，裝回時又需要將二次電纜從穿線孔塞回去。由于繼電器穿線孔孔徑較細，在拖拽和塞回過程中極有可能造成二次電纜外皮破損，從而降低絕緣強度。當絕緣被擊穿時，就會引發瓦斯繼電器的誤動作或造成直流接地，輕則誤發信號，重則導致主變跳閘停止供電。且由于該電纜為瓦斯繼電器本體至變壓器本體端子箱直連電纜，長度較長，更換此電纜將耗費大量人力資源，相應的作業風險也會上升，停電時間也會被延長，降低系統供電可靠性。

隨著社會的發展，人身、設備的安全、勞動生產率以及人機功效的要求標準均越來越高。現在使用的瓦斯繼電器接線方式已經不能很好地滿足以上要求，所以對瓦斯繼電器接線方式做以下改進探討。

4 變壓器瓦斯繼電器接線方式改進

4.1 對接線困難的改進

通過加裝外掛接線盒，并將其固定在瓦斯繼電器本體外殼上，使用二次電纜與瓦斯繼電器本體接線柱進行連接。外掛接線盒包括盒體、盒蓋、密封圈，外掛接線盒內部裝有類似端子排的導電接線板接線螺栓，二次電纜一端穿過瓦斯繼電器本體外殼與其內部接線柱連接，其另一端穿過外掛接線盒盒體與其內部一側的接線螺栓連接，接線螺栓另外一側可直接與瓦斯校驗儀試驗線連接。瓦斯繼電器接線盒實物組裝展示如圖3所示。

圖3 瓦斯繼電器接線盒實物組裝展示

4.2 對標號套長期擠壓的改進

通過加裝外掛接線盒，瓦斯繼電器檢驗時不必再拆接繼電器接線盒內部接線，僅需將外掛接線盒內部接線解除即可。外掛接線盒內接線端子為垂直排列，二次電纜可直接接入，且電纜之間無擠壓，有效避免了多次彎折擠壓繼電器內部接線盒二次電纜，可以確保二次電纜標號套文字標識清晰，從而降低誤接線造成的主變非電量誤動作風險。

4.3 對內部接線需從接線盒穿線孔處拖出和塞回導致電纜絕緣損壞的改進

一是擴大接線盒穿線孔，方便電纜拖出和塞入。

二是將需要頻繁拆接的直連長電纜改為短電纜，即使電纜絕緣損壞也方便更換。

通過改進，可以大幅減少高空作業時間，提升工作效率，縮短停電時間，更好地保障系統的供電可靠性。

5 接線改進原理及結構

接線改進安裝示意圖如圖4所示。快速接線裝置剖視圖如圖5所示。拆分示意圖如圖6所示。

圖4 接線改進安裝示意圖

圖5 快速接線裝置剖視圖

圖6 拆分示意圖

快速接入裝置通過在瓦斯繼電器本體外殼側面加裝外掛接線盒，兩者之間通過連接電纜進行連接；外掛接線盒內部設有導電接線板和接線螺栓組成；連接電纜一端穿過瓦斯繼電器本體外殼與其內部接線柱連接，其另一端穿過外掛接線盒盒體與其內部一側的接線螺栓連接，接線螺栓另外一側可直接與瓦斯校驗儀試驗線連接。

在開展瓦斯繼電器校驗工作時，可以直接將瓦斯校驗儀的試驗線與外掛接線盒體內接線螺栓連接，連接牢固后便可以開展瓦斯繼電器校驗工作。通過改進后，瓦斯繼電器校驗全過程均不需打開瓦斯繼電器本體接線盒，不用再對繼電器本體接線柱進行拆接線工作，從而消除繼電器本體接線盒內部空間狹小且需避讓接線柱開展拆接線的困難，提升了工作效率；因連接校驗儀的接線可以直接通過接線螺栓連接，有效降低誤接線的風險，從而提升工作質量，降低因誤接線導致主變非電量保護誤發信或誤動作、拒動作事件概率。

6 其他改進方式的思考

由瓦斯繼電器廠家更新繼電器接線方式，將接線盒內部接線柱接線改為航空插頭，同時瓦斯繼電器至主變本體端子箱的直連電纜一端也一并配置航空插頭。此方法無須對二次電纜進行拆接線，可實現瓦斯繼電器的快速拆裝，同時不存在接線錯誤問題，避免誤接線造成主變誤跳閘的風險。但改進方案需要瓦斯繼電器廠家配合完成，同時需要更換原瓦斯繼電器至主變本體端子箱直連電纜，實現難度較大。

7 結語

變壓器非電量保護是變壓器內部故障的主保護，而瓦斯繼電器又是實現主保護的關鍵部件，其二次電纜的絕緣破損和誤接線不僅會造成主變正常運行時跳閘，甚至會在主變內部故障時拒動，進一步擴大事故范圍，影響整個電網的安全穩定運行。而瓦斯繼電器二次電纜絕緣破損和誤接線又是主變非電量保護中普遍存在的現象，因此要在安裝和定檢中采取各種有效的預防措施來預防二次電纜絕緣破損和誤接線，保證主變的非電量保護的可靠動作，確保電網的安全穩定運行。