摘要：电力变压器对于电力系统来说是最为重要的一项设备。在对电力系统进行管理时，需要保证变压器安全稳定的运行，所以不仅要对变压器的运行状态进行调整，还需要配置对应的保护措施，从而保证电力变压器能够安全稳定地运行。在电力变压器中，油、气变化的保护被统称为瓦斯保护。瓦斯保护是保证油浸式电力变压器能够在安全状态下运行的必要措施，这种保护模式能够有效反应变压器内部所发生的故障，是一种常见的变压器保护措施。变压器瓦斯保护动作又被分为轻瓦斯保护和重瓦斯保护两种模式，该文对瓦斯保护动作进行简要分析，并对其应用质量控制提出了一定的建议。
关键词：变压器；瓦斯保护动作；处理方法
1 瓦斯保护的工作原理
变压器由于设计不合理，在运行中会出现负压现象，一旦发生密封失效时，空气和水份将进入变压器内部，轻者导致气体继电器报警或跳闸，严重者会发生绝缘击穿事故。当前制造厂商和用户均认为负压产生是客观存在的，从未思考在设计制造和技术改造中从源头上寻求解决负压的措施。从目前运行状况来看，由于穿缆套管将军帽处的密封失效进水以及储油柜呼吸器堵塞、强油循环油回路的进油管路负压进气、进水导致事故时有发生，对变压器安全运行构成很大威胁，有必要对这种现象进行分析和讨论，需在源头上予以解决。
当变压器出现内部故障时，产生的气体将聚集在瓦斯继电器的上部，使油面降低。当油面降低到一定程度后，上浮筒便下沉，使水银接点接通，发出信号。如果是严重故障，油流会冲击挡板，使之偏转，并带动挡板后的连动杆向上转动，挑动与水银接点卡环相连的连动环，使水银接点分别向与油流垂直的两侧转动，两水银接点同时接通，使开关跳闸或发出信号。轻瓦斯保护动作原理：当变压器内部轻微故障时，会有发热、放电，使变压器内部油或绝缘支撑物分解产生气体，气体上升到气体继电器上部集聚，导致气体继电器内部油面下降，下降到一定程度，使油面低于气体继电器浮子时，上触点闭合，引起轻瓦斯保护动作，报信号。通过原理分析，可以将轻瓦斯保护动作分解为四个环节（图1），接下来对这四个环节进行分析。
气体继电器主要由开口杯、干簧触点、挡板、弹簧和磁铁等部件组成。正常运行时，气体继电器充满油，开口杯浸入在油内，处于上浮位置，干簧触点断开。当变压器内部出现匝间短路、绝缘损坏、接触不良、铁芯多点接地等故障时，故障点产生高温引起附件的变压油膨胀，油内溶解的空气被逐出，形成气泡上升，同时油和其它材料在电弧和放电等的作用下电离而产生气体。保护动作分为轻瓦斯动作和重瓦斯动作。当故障轻微时，排出的气体沿油面缓慢上升进入气体继电器，当聚集在气体继电器内>30mL时，油面下降，开口杯产生以支点为轴的逆时针方向转动，使干簧触点接通，发出警报信号，发生轻瓦斯保护动作；当变压器内部故障严重时，将产生强烈的气体，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动，使干簧触点接通跳闸，从而避免事故扩大，为重瓦斯保护动作。
2 负压产生原因
2.1 变压器呼吸系统不畅通
当变压器呼吸系统发生堵塞时，在变压器油温上升过程中，内部压力升高，压力过高时致使压力释放阀喷油，在释放压力过程中，伴随轻瓦斯保护动作，如果是双浮球结构的气体继电器还会发生重瓦斯保护动作。在变压器油温下降过程中，内部压力下降，高于油位部位则出现负压（相对外部大气层）现象，如果出现渗漏时外部的水份及空气就会进入变压器内部，其后果将不堪设想。另外，负压现象过于严重也会破坏密封使其失效。在一定压差下呼吸系统堵塞处也会产生突发导通，这也会伴随轻、重瓦斯保护动作。
2.2 强油循环冷却回路设计不合理
目前，变压器设计时考虑油流带电及油泵轴承磨损寿命等因素，一般绕组内的油流速度和油泵出口油流速度控制在一定范围内，而油泵额定转速不大于1500r/min。变压器油泵的主要技术性能参数由变压器的油路结构、冷却器油循环回路及其管网系统组成的阻力特性曲线所决定。不同冷却方式、不同冷却类型的冷却器、变压器油路循环结构和不同油流速度，管网系统阻力特性曲线不同。管网系统阻力特性曲线与变压器油泵工作特性曲线的交点就是油泵的额定工作点。
另外，当发生运行异常时也会出现负压。对老式带有分流循环（多回路）结构的潜油泵，一旦在分流路径上发生阻塞，则在其后面部分就要产生负压区。常见底部滤网堵塞，此时在整个电动机壳体就要产生负压区，这部分密封的最薄弱环节是接线板及接线端子。如果油泵壳体上的深孔制造时没有打穿，或深孔与下法兰孔未完全对齐时，同样也会出现负压区。油泵进油口，包括冷却器及管道，当储油柜的油位低于某个油位时，或油泵动力电压异常，流速超过一定数值时，或管路设计不合理，发生较大的涡流，也会出现负压现象。因此设计时应考虑这方面的裕度。
2.3 套管本身负压
套管制造过程中，如果常温下破真空，密闭后就会出现低温负压现象，一旦密封失效，在负压下外部气体和水分会进入套管引起受潮。另外，运行维护过程中取油样过多也会造成负压。由此发生套管爆炸事故时有发生。再有，在极低温度地区，如内蒙古和黑龙江等北方冬季，夜里温度很低，套管若不采取特殊处理，且变压器轻载或停运时，套管内由于油的遇冷收缩，会在套管内产生负压，如果负压过大，对套管密封系统是个考验。
2.4 穿缆套管的运行负压
通常变压器运行正常油位均低于高压套管的头部，而导杆式或穿缆式套管的内管内与变压器内绝缘油连通部分存在运行负压现象，尤其当采用带储油柜同步真空注油工艺时，由于管内被注满油，该现象愈加严重。另外，变压器储油柜油位与高压套管间的高度差越大负压现象越严重，特别是500kV及以上穿杆式套管。
3 瓦斯保护动作对策
3.1 轻瓦斯保护动作对策
当变压器发出轻瓦斯保护动作信号时，应当首先根据警报以及变压器的运行状态判断其发生的原因，从而采取对应的处理方式对故障进行处理。首先，可以通过变压器发出的故障信号对二次回路的故障原因进行判断，并对其油位进程初步检查，确定引起信号的目的。但是如果继电器内部并没有气体在内部聚集，就应当对变压器内部的易出油点进行检查，确认是否是由于变压器漏油而引起的故障警报。如果不存在漏油状况，则有可能是由于气温过低而导致的。这种情况下可以按照油枕所指示的油面位置对其运行状况进行判断，并及时对其中的故障进行处理。将油位缓降的问题解决以后，应当对回路进行再次检查，避免其中遗漏没有得到处理。其次，还应当对变压器内部状态进行检测，第一步，看气体。气体继电器内部如果充满油，而且没有气泡产生，则是保护误动作；如果有气体，就要取气体检查，分析成分。第二步，取气样。本项工作由油务班人员或运行人员执行。通过气体继电器的气嘴或集气盒用胶管连接取气瓶或医用注射器，观察记录气体继电器容量后，打开放气阀取气。一般取60～80 mL气样，取两瓶。第三步，从颜色、气味、可燃性三个方面鉴别气体
变压器内部进入空气处理步骤：（1）排空气。利用气体继电器放气阀排出空气后，如果轻瓦斯动作时间变长，证明变压器内部无问题，密封良好；如果轻瓦斯动作时间不变，甚至变短，证明变压器仍有进气点；（2）进气点查找。将小纸片贴于怀疑可能进气的部位，如各种阀门、散热器等位置，如有进气，会产生复压，吸附小纸片；（3）或可利用轮流停运各组散热器的方法。停运某组散热器后，如观察到轻瓦斯保护动作的时间间隔变长，证明该组散热器有进气点。
3.2 重瓦斯保护动作对策
当变压器处于运行状态时，如果发生重瓦斯保护动作并发生跳闸现象，工作人员首先应当及时将变压器的电源断开，避免内部故障对变压器造成二次损伤。断掉电源后，工作人员应当对变压器内部故障问题及时进行检查，应当通过电脑后台对故障报文进行查阅，从而了解故障发生的状况，将其中的保护动作进行记录，记录信息应当包括事故时间、变压器启动保护跳闸动作时电路中的电流以及电压状况，并对后台中记录的事故报警音响进行复刻。相关工作人员应当及时到达现场对故障主机进行处理。首先应当对变压器中的油质液体的温度进行测量，并测算油面温度以及油色，观察其油质状态是否正常，瓦斯继电器内部有无气体存在，而主变外壳有没有发生变形等状况也会造成变压器发生故障。这类状况都应当根据事故具体情况进行处理，从而保证设备的正常运行。
结语
为了保证现代电力系统供电能够安全可靠的运行，瓦斯保护系统对电力系统的安全运行起到十分重要的作用，将其中的故障以及跳闸现象进行正确判断并及时排除，是保证电力系统安全运行的基础条件。相关工作人员在工作中应当对引起瓦斯保护动作的故障引起重视，并对其故障原因进行分析，并及时采用合理的方式对故障进行处理，从而将其中的故障进行排除。除此之外，还应当对造成故障的原因以及处理方式进行详细记录，并留存档案。一方面便于以后查阅；另一方面还可以保证以后在出现类似故障时能够为处理故障的方式提供参考。所以总体来说，变压器的安全运行是保护电力用户财产以及用电安全的重要基础，采用瓦斯保护系统能够有效提高安全用电的效率，保证用电人员的生命财产安全。
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论文作者:肖云
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/17
标签：变压器论文; 瓦斯论文; 气体论文; 故障论文; 动作论文; 继电器论文; 负压论文; 《电力设备》2018年第15期论文;