摘要：变压器气体保护是变压器内部故障的主保护，对变压器匝间和层间短路、铁心故障、套管内部故障、绕组内部断线、绝缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。下面介绍一起变压器因缺油油面下降引起的气体保护动作案例，给出缺油原因，提出防范措施，供参考。
关键词：变压器；气体保护；动作原因
1变压器气体继电器的结构和动作原理
变压器气体继电器装在变压器储油柜和油箱之间的管道内，变压器内部故障使油分解产生气体或造成油流涌动时，气体继电器的接点会动作，接通指定的控制回路，并及时发出信号告警(轻瓦斯动作)，或者启动保护元件自动切除变压器(重瓦斯动作)。
1.1气体继电器的结构
气体继电器有浮筒式、挡板式、开口杯式等结构，以前大多采用FJ1－80型继电器。
1.2原理概要
气体保护是变压器的主要保护，能有效地反映变压器内部故障，诸如变压器匝间和层间短路、铁心故障、套管内部故障、绕组断线或绝缘劣化和油面下降等故障，均能灵敏动作。当油浸式变压器的内部发生故障时，由于电弧将使绝缘材料分解并产生大量的气体，其强烈程度随故障的严重程度不同而不同。气体保护利用反映气体状态的气体继电器组成变压器内部故障保护。目前气体继电器大多采用QJ—80型继电器。正常运行时，气体继电器充满油，开口杯浸在油内，处于上浮位置，干簧触点断开，轻气体继电器由开口杯、干簧触点等组成，作用于信号；重气体继电器由挡板、弹簧、干簧触点等组成，作用于跳闸。当变压器内部故障时，故障点局部发生过热，引起附近的变压器油膨胀，油内溶解的空气被排出，形成气泡上升，同时油和其他材料在电弧或放电等的作用下电离而产生气体。当故障轻微时，排出的气体缓慢地上升而进入气体继电器，使油面下降，开口杯产生的支点为轴逆时针方向的转动，使干簧触点接通，发出信号。当变压器内部故障严重时，产生强烈的气体，使变压器内部压力突增，产生很大的油流向储油柜方向冲击，因油流冲击挡板，挡板克服弹簧的阻力，带动磁铁向干簧触点方向移劝，使干簧触点接通，作用于跳闸。重气体动作继电器，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。
1.3保护范围
气体保护的范围是变压器内部多相短路、匝间短路、匝间与铁心或外箱短路、铁心故障（发热烧损）、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良。气体保护的优点是不仅能反映变压器油箱内部的各种故障，而且还能反映差动保护所不能反映的不严重的匝间短路和铁心故障。此外，当变压器内部进入空气时也有所反映。因此，气体保护是灵敏度高，结构简单，动作迅速的一种主要保护，它可以反映油箱内的一切故障。气体保护的缺点是不能反映变压器外部故障（套管和引出线），因此气体保护不能作为变压器各种故障的惟一保护。气体保护抵抗外界干扰的性能较差，例如剧烈的振动就容易误动作。如果在安装气体继电器时未能很好地解决防油问题或气体继电器不能很好地防水，就有可能因漏油腐蚀电缆绝缘或继电器进水而造成误动作。
2案例分析
2.1现场情况
变压器型号:SFSZ9－180000/220，储油柜为全密封结构，配装的胶囊型号为STP5000－1300。变压器于2006年11月出厂，2009年6月投运。2016年1月的一个凌晨，天气晴，气温0℃，寒冷。变压器气体保护动作前电网运行正常，无操作。04:43，一变压器本体轻瓦斯动作发信，05:27，变压器本体重瓦斯动作跳闸。
2.2检查分析
2.2.1分析变压器保护动作行为
变压器故障后，现场检查非电量保护逻辑及回路正确。调取故障录波图分析，重瓦斯动作前，录波二次采样及保护差流正常，判断变压器保护动作由气体继电器动作引起，保护动作行为正确。
2.2.2变压器电气试验
进行变压器本体电气、油气试验，数据正常。
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2.2.3检查变压器渗漏油、阀门情况
变压器本体、气体继电器、压力释放阀、排油注氮机构箱、事故油池及有载开关均未发现渗漏油。储油柜与本体间的阀门指标均在开启状态，排油注氮的断流阀在开启状态，储油柜与呼吸器间畅通。
2.2.4检查变压器气体继电器
现场检查变压器本体气体继电器内油位在最低位置。打开集气盒放气阀时，气体继电器内气体无法排出，只能用针筒气管直接从取气口抽气。气体色谱检测分析，未发现异常气体成分。
2.2.5检查变压器储油柜
变压器本体储油柜油位计指示在4格位置，本体油温16℃。用U形管分别对储油柜、油箱的油位高度进行检测，储油柜油位在最底部的死油区位置，本体油箱油位在本体气体继电器下方25cm处。对储油柜胶囊充氮后，胶囊能保持压力，但油位指示仍在4格(油位指示卡死)。打开储油柜人孔，储油柜内没有变压器油。综合以上检查，判断变压器保护动作行为正确，排除变压器内部故障及渗漏油因素。本次变压器气体保护动作的原因为储油柜缺油引起气体继电器动作。
2.3现场处置
现场当天连夜组织备品油，过滤后重新补注油，恢复送电，一切正常。
2.4变压器缺油原因
该变压器2007年建设、安装。2008年，变压器局部放电试验不合格，现场处理后再次试验，合格。2015年，进行变压器本体例检，对油位计、气体继电器加装防雨罩，排油注氮例检合格。核查投运后历史缺陷记录，未发现足以导致油位明显减少的渗漏油缺陷。经排查分析，确认变压器气体保护动作跳闸原因是变压器基建安装时原储油柜内部缺油，且油位表指示不正确，存在假油位现象(油位计下限卡死在4格)。受此次低气温因素影响，变压器油位下降，储油柜、气体继电器内的变压器油回流至变压器本体，导致本体气体继电器缺油保护动作跳闸。未能及时发现变压器缺油问题的原因如下。
2.4.1基建安装
基建安装施工工艺不规范，关键工序未严格把控是造成变压器储油柜缺油的直接原因。
2.4.2竣工验收
基建工程竣工验收存在死角，未能及时发现变压器储油柜缺油。
2.4.3运维检修
设备运维巡视未能及时发现油位指示不正确，无法与温度曲线相对应。设备例检时未能发现储油柜油位异常、假油位。经核查，例检时，对变压器本体储油柜油位计只进行外观检查，记录“油位指示1/2，合格”，未采取有效措施落实变压器检修导则中油位计“应无假油位现象”及作业卡“油位指示应与温度值对应，油位计动作正常，无假油位”工艺要求。原作业卡内容不够细化，未明确如何判断无假油位，可操作性不够。
2.5变压器缺油的防范措施
(1)督促建设单位、监理单位严格按基建工程安装规范、工艺施工，做好关键工序的监理。同时，业主要参与关键工序的见证、检查，从源头防范施工工艺疏忽造成变压器缺油。(2)严格规范基建工程竣工验收工作，督促落实，验收卡逐项核实、签名，做好验收把控工作。(3)严格规范设备巡视要求，巡视时要核对油位指示与温度曲线是否一致，存在偏差及时排除。为防患于未然，宜安排变压器本体最高油温、最低油温及与油位曲线对应情况的排查，如有异常，及时消除隐患。(4)严格规范设备检修要求，进一步细化作业卡工序步骤和内容，方便现场作业。同时，检修作业人员要加强检修导则、作业卡内容的学习，保证现场作业时检修导则、作业卡的工序要求得到有效落实，保证检修后设备正常可靠。
3结语
本次变压器故障跳闸，偶然之中存在必然因素，由于变压器安装调试、运行巡视、维护检修等各环节的疏忽，最终导致变压器缺油，气体保护动作。因此，必须坚持开展设备全过程规范管理，严格执行建设安装、运维检修工艺，防止设备故障的发生。
参考文献:
[1]电力运行中变压器保护的应用[J].焦洪全.科技创新导报.2017(32)
[2]变压器保护在电力运行中的应用[J].赵善飞.科技展望.2016(08)
论文作者:裴建芝
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/6
标签：变压器论文; 气体论文; 储油论文; 继电器论文; 故障论文; 动作论文; 本体论文; 《电力设备》2018年第12期论文;