刘廷军 阳西海滨电力发展有限公司 529800
摘要：变压器是电力系统最为常用的设备之一，也是极为常见的电力设备，无论是工业也是民用，都离不开变压器在其中发挥的极其重要的作用，正因为如此，变压器的安全成为了电气专家克难公关的一个主要课题。文中介绍一起500 kV 变压器重瓦斯保护动作的经过，对500kV瓦斯继电器的动作情况进行了说明，最终分析出该次重瓦斯保护动作是由于励磁涌流过大、变压器内部存在气体以及重瓦斯保护整定值偏低等综合原因造成的误动作，同时针对此次的误动作在变压器的使用、维护、试验和检修等方面提出了相应建议。
关键词： 气体继电器； 变压器； 误动作
瓦斯继电器（又称气体继电器）来保护变压器内部的故障。在瓦斯保护继电器内，上部是一个密封的浮筒，下部是一块金属档板，两部都有装密封的水银接点。浮筒和档板都可以围着各自的轴旋转。一般在正常运行时，继电器内充满油，浮筒浸在油内，基于上浮位置，水银接点断开；档板则由于本身重量而下垂，其水银接点也是断开的。当变压器内部发生轻微故障时，气体产生的速度较缓慢，气体上升至储油柜途中首先积存于瓦斯继电器的上部空间，使油面下降，浮筒随之下降而使水银接点闭合，接通延时信号，这就是“轻瓦斯”：当变压器内部发生严重故障时，则产生强烈的瓦斯气体，油箱内压力瞬时突增，产生很大的油流向油枕方向冲击，因油流冲击档板，档板克服弹簧的阻力，带动磁铁向干簧触点方向移动，使水银触点闭合，接通跳闸回路，使断路器跳闸，这就是 “重瓦斯”。重瓦斯动作，立即切断与变压器连接的所有电源，从而避免事故扩大，起到保护变压器的作用。
1、500KV变压器瓦斯继电器动作情况
以双浮子瓦斯继电器为例说明瓦斯继电器的动作原理。双浮子瓦斯继电器的保护功能一共有三种：①轻瓦斯动作(报信号)；②重瓦斯动作(正常运行中投跳闸)；③低油面动作(与重瓦斯共用接点，正常运行中投跳闸) 。
1.1信号 (轻瓦斯)保护动作原理
轻瓦斯保护动作于信号，其动作值按气体容积整定，整定值范围200～300ｍL。在正常运行情况下，瓦斯继电器内部充满变压器油，轻瓦斯接点断开。当变压器运转过程中需要换油或补充加油时，没有采取彻底真空脱气处理，从而导致油中的含有的空气，以及覆盖在铁心、附件表面、绕组、有机固体绝缘材料缝隙等中的空气，当变压器处于运转状态时，内部油出现对流循环，而变压器的铁心出现磁致伸缩，进而汇集、上升至瓦斯继电器内，导致瓦斯保护动作产生，从而发出信号。气体继电器的设计是使其只能容纳一定量的气体体积。若气体继续产生，后续的气体便可能继续往上流动流向油枕并积存在油枕的集气盒内，同时还会继续向上流动并在油枕的集气盒内积存，不过下浮子不会受此影响，位置将保持不动。轻瓦斯工作原理如图1所示。
图1轻瓦斯工作原理图
1.2 跳闸 (重瓦斯)保护动作原理
重瓦斯保护动作于跳闸，多采用挡板式结构，其动作值根据油流速度整定，整定值范围为1.5ｍ/ｓ±15％。当变压器内部发生严重故障时，会产生强烈的瓦斯气体，使油箱内压力瞬时突增，从而向油枕方向产生压力波流。压力波流冲击安装在流动液体中的挡板，当流速超过挡板的动作灵敏度时，挡板会顺压力波流的方向运动，开关元件因此被启动，接通跳闸回路使变压器三侧开关跳闸。重瓦斯工作原理如图2所示。
图2重瓦斯工作原理图
1.3低油面动作原理
低油位动作是由于变压器油严重渗漏导致油面过低所致。当变压器发生渗漏， 造成变压器油流失时，轻瓦斯动作浮子随着油位的下降而下降，到达整定值时发出报警信号。当液体继续流失，油枕、管道和瓦斯继电器的变压器油逐渐被排空，随着油面的继续下降，下浮子也下沉。通过下浮子的运动，带动开关元件，接通跳闸回路使变压器三侧开关跳闸。低油面动作工作原理如图3所示。
图 3低油面动作工作原理图
2、500KV变压器瓦斯继电器误动的原因
2.1强油循环的变压器潜油泵密封不良，油泵工作时产生的微负压导致空气进入变压器本体循环，聚集在瓦斯继电器内造成轻瓦斯保护动作。
2.2二次回路缺陷导致瓦斯继电器信号误动。瓦斯继电器二次信号回路故障，包括信号电缆绝缘损坏短路、端子排接点短路，个别在信号回路中所接信号继电器故障等引起干簧触点闭合，造成瓦斯信号动作。
2.3呼吸器下端的密封胶垫未拆除造成变压器内部存在负压，瓦斯继电器内油气浮动，可引起轻瓦斯动作报警。
2.4密封垫老化和破损,法兰结合面变形,油循环系统进气,潜油泵滤网堵塞 ,焊接处砂眼进气等造成轻瓦斯保护动作。
2.5双浮子瓦斯继电器的反向动作值低，反向油流较大引起重瓦斯保护动作
2.6励磁涌流过大。在对变压器冲击送电时的励磁涌流的录波波形进行分析，可以看出C相的励磁涌流明显较A、B相偏大，达到2883A，见图4。而较大的励磁涌流也会造成变压器内部油流向油枕方向流动，造成油流挡板动作，从而触发重瓦斯动作接点动作。该次检修中2号主变进行了直流电阻测试，在测试中通入了10A的测试电流，而且在测试结束之后未采取消磁措施，变压器内剩磁过大极有可能引起冲击送电时励磁涌流过大，从而引起变压器重瓦斯保护动作。
2.7变压器的穿越性短路。在穿越性故障电流作用下，油隙间的油流速度加快，当油隙内和绕组外侧产生的压力差变化大时，气体继电器就可能误动作。穿越性故障电流使绕组发热，当故障电流倍数很大时，绕组温度上升很快，使油的体积膨胀，造成气体继电器误动作。
2.8瓦斯继电器内的绝缘油温度过低而凝固，当变压器负载增大后，推动气体继电器及联管内已经凝结的油向储油柜移动，凝结的油带动气体继电器档板，造成重瓦斯保护动作。
2.9瓦斯继电器本身的问题
瓦斯继电器探针设计不合理导致主变重瓦斯保护误动作。瓦斯继电器中的干簧接点玻璃管破碎、接线盒密封不良导致重瓦斯保护动作；金属波纹式储油柜的内波纹管滑道卡涩引起油流突变造成瓦斯继电器动作。
图4 励磁涌流波形图
3、500KV变压器瓦斯继电器误动作的处理对策
3.1分析诊断程序
瓦斯继电器内有无气体凝聚→对瓦斯继电器内凝聚气体进行收集→点燃实验和色谱分析。
3.2判断继电器内是否有气体
瓦斯信号动作后继电器内是否有气体聚集，是区别信号动作原因---油位降低、二次回路故障和空气进入变压器、变压器内部发生故障的最基本原则。因为二次回路故障油位降低引起瓦斯信号动作不可能产生气体，应逐步判断。首先巡视检查变压器是否有严重漏点，若是，应立即问上级调度和主管领导汇报，采取堵漏措施；若不是，则应判断是否因环境温度骤然下降引起油位降低，此时必须观察变压器油枕油位指示位置是否正常。若不正常，应采取相应措施。如果不是上述原因引起，则二次信号回路故障的可能性较大，须检查消除二次回路缺陷。
3.3继电器中气体的鉴别
若继电器内的气体是空气，则应依次判断：是否因换油或补加油时空气进人变压器本体后没有排净；是否因更换变压器热虹吸器吸附剂时静置时间短，空气未彻底排净。若继电器内的气体是可燃性气体，则变压器内部存在过热、放电性故障。此时应从继电器处同时取气样和油样做色谱分析，点燃试验，是将注射器收集到的气体，用火柴从放气嘴点火，若气体本身能自燃，火焰呈浅兰色，则是可燃性气体，说明变压器内部有故障；若不能自燃，则是空气，说明信号动作属空气进人造成。根据分析结论采取继续监督运行或停运吊检处理。
3.4设备安装与投运
变压器在运行过程中，瓦斯保护误动涉及到设计制造、运行维护、瓦斯继电器运行的可靠性等多方面因素，因此必须采取有力的措施进行全方位、全过程、各环节的有效管理，从而最大限度的杜绝瓦斯保护误动作的产生。
瓦斯继电器安装在变压器到储油柜的连接管路上，安装时应注意：
①首先将气体继电器管道上的碟阀关严。②新气体继电器安装前，应检查有无检验合格证明，口径、流速是否正确，内外部件有无损坏，并关好放气阀门。③气体继电器应水平安装。④打开碟阀向气体继电器充油，充满油后从放气阀门放气。⑤进行保护接线时，应防止接错和短路，避免带电操作，同时要防止导电杆转动和小瓷头漏油。⑥投入运行前，应进行绝缘摇测及传动试验。
4、结语
随着我国国民经济的发展，电力设备制造业的进步，社会用电的需要，电力变压器朝着高电压、大容量、超大容量方向。新材料、新工艺在变压器设备制造中不断应用，新的制造企业不断涌现，国内变压器制造质量参差不齐。运行中变压器内部故障时有发生，轻着变压器内部发热，局部放电，扎间、层间短路，重着变压器烧毁。目前，瓦斯继电器是变压器本体的主要保护之一，在变压器内部故障时能有效、迅速、准确地动作。对500KV变压器瓦斯继电器误动作的分析，找出误动作原因及时采取有针对性的应对措施，可以很好的应对变压器故障的再次发生，确保电力系统安全稳定供电。
论文作者:刘廷军
论文发表刊物:《基层建设》2015年7期
论文发表时间:2015/10/9
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