变压器气体保护动作原因分析张启蒙

变压器气体保护动作原因分析张启蒙

张启蒙孟伟艺雷霆

（国网山西省电力公司检修分公司山西省030032）

摘要：变压器气体保护是变压器内部故障的主保护，其油中故障气体的产气速率与故障能量密切相关。能量较低、气体释放缓慢的故障，生成的气体基本上都溶解于油中并处于平衡状态;能量较高的故障，大量气体迅速生成，所形成的气泡快速上升，部分故障气体来不及溶解于油中就进入气体继电器。实践表明，油中和气体中的故障气体组分含量与故障点位置、故障性质、故障持续时间、油流速度及取样时间等因素有关。还有一些因素会使变压器在无故障情况下发生气体保护动作，下面结合一些实例对这些问题进行讨论。

关键词：电力变压器；气体保护；原因分析

1气体继电器的工作原理和保护范围

气体继电器是至今研制出来的工作原理简单、设备制作相对省力,也能够在大量使用中节省投资的一种保护装置。气体继电器的应用可以在电力变压器出现各种故障时第一时间反映出来,避免变压器短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组断线或绝缘劣化和油面下降对电力变压器工作带来的不良影响,有效避免了故障的扩大化,还保护了电力的输送。其工作原理充分利用了气体压力的特点。在气体继电器中,主要有一个上部的浮筒,下部有一块金属挡板,这两部分都有密封起来的水银接点。正常情况下,继电器内通常装满油,这样,浮筒就会浮在油上,挡板有一定的重量所以沉在油底,上下的水银接点是碰触不到的。但是当轻微故障时,气体继电器中气体产生的速度缓慢,这种情况下气体逐渐积聚,迫于气体的压力,继电器的油面下降,这时浮筒下的水银点和挡板上的水银点会接在一起,随即延时信号被接通。气体继电器一般是保护电力变压器短路、漏油或者接触不良的故障,避免这些故障带来更大的伤害。由于气体继电器的反应比较灵敏,所以能够较早地反映故障,可以在故障还未造成大的危险时及时反映出来。气体继电器所保护的范围是电力变压器的内部,对于外部的故障无法进行反映。但是假如电力变压器受到了外部的因素影响导致产生震荡,气体继电器也可能产生误判。

2变压器气体保护动作案例分析

2.1案例一

某型号为SFSZ8－31500/110的主变在运行中发生重瓦斯保护动作，主变三侧断路器跳闸。断路器跳闸后约1h，从主变底部取油样进行测试(未取气样)，发现H2和C2H2等气体含量比半年前有较大幅度增长。次日，再取油样测试(变压器在停运中)，故障气体含量比前日又大幅增加。吊罩检查，该变压器A相调压绕组的绝缘受潮，导致调压绕组不同部分的匝间、层间发生电弧放电。跳闸后1h，C2H2含量为66．4μL/L，H2含量也不高，这与电弧放电故障特征不是很相像。第二天的油样测试结果显示，故障气体含量大幅增加，反映出电弧放电的故障特征。可见，在本案例中一个很重要的失误是变压器重瓦斯动作后没有取气样进行分析。无论是由何种原因引起的变压器停运，人们都希望尽快取样分析，以尽早查明原因。如果在取油样的同时也取气样进行分析(继电器中有气体时)，就能避免如本案那样因取油样时间距变压器停运时间近而使得测试结果不能反映出设备真实状况的情况。

2.2案例二

某110kV新投变电站两台变压器送电后频繁发有载调压轻瓦斯报警信号(投运仅半年，一台报警三次，一台两次)。两台变压器投运后负荷较重，但调压很少。轻瓦斯动作与调压没有必然联系，轻瓦斯也不是在调压后报警。每次报警后，气体继电器内均有少量气体聚集，为无色、无味、不可燃气体。采用平衡判据法判别气体继电器中气体是由于溶解气体过饱和而从油中析出的(即平衡条件下释出)，还是由于油和固体绝缘材料突发严重的损坏事故而突然形成的大量裂解气体所引起的。通过平衡判据法计算，判定气体继电器中的气体为平衡条件下释出，不属于突发故障产生气体，排除了分接开关内部故障引起动作可能，确定为误动。起初怀疑两台变压器报警由有载开关气体继电器与油枕连管升高角度不合理引起，但测量升高坡度发现达到了规程规定的2%～4%升高坡度。后来怀疑呼吸器呼吸不畅，但查呼吸器呼吸很通畅。比较有载分接开关呼吸器与本体呼吸器，发现有载呼吸器产生气泡较快，而本体呼吸器基本无气泡产生。这引起了故障查找人员的注意。经仔细检查，发现有载分接开关储油柜与本体储油柜连通阀门没有关闭。该阀门在变压器整体抽真空处理时，使本体储油柜和有载分接开关储油柜连通(阀门打开)，便于同时抽真空，缩短变压器注油后的静放时间，改善有载开关的工作环境。但运行中，该阀门必须关闭，否则会导致本体储油柜通过该阀门与有载呼吸器相通。变压器本体油箱由于空负载损耗，温度变化较快，本体呼吸强度大大强于有载油室，导致变压器本体无论是呼气还是吸气，有载气体继电器均处于负压状态。有载油室的气体不能排往储油柜，造成有载气体继电器气体积聚，有载轻瓦斯误动作。这类误动说明，气体继电器动作与呼吸回路密切相关，变压器投运前要仔细检查各阀门，运行中应打开的和该关闭的均要仔细检查。

2.3案例三

某220kV变压器停电放油检修，由于少量放油，将储油柜与油箱连接阀门关闭，油直接排入储油柜。检修完毕后，打开储油柜与油箱连接阀门进行补油。恢复送电时，发生重瓦斯保护动作，变压器跳闸。储油柜给油箱补油时，断流阀达到关闭流速，切断了储油柜与变压器油箱间的油路，导致气体继电器缺油。气体继电器如果采用单浮子加挡板结构，气体继电器缺油只会造成轻瓦斯报警。该变压器的气体继电器是进口双浮子带挡板结构，下浮子与挡板动作均能造成重瓦斯触点闭合。当气体继电器缺油时，下浮子下降，造成重瓦斯动作跳闸。这类误动作主要是运行管理上存在问题，通过制定相应的运行检修规定即可避免。检修时，必须遵守排油注氮装置的相关规定，当变压器从油枕往油箱注油时，应将断流器挡板闭锁，直到注油结束、阀门两端充满油为止，以防止补油时自动关闭。变压器检修完毕及验收时，均应检查油位，观察气体继电器、断流阀是否充满油。不管是停电检修还是带电检修，均要监视相应的保护信号，不要以为是停电检修就可以不用监视保护报警信号(当时在送电前，气体继电器内因为没油而处于报警状态，运行人员未发现该报警信号)。

3结束语

气体保护动作后应认真检查，仔细分析，正确判断。一方面可取油样和气样进行色谱分析，采用平衡判据法进行判断，确定是内部故障动作还是误动；另一方面要调查运行、检修情况，查找动作原因，以便采取针对性措施。

参考文献

[1]周蓉.全密封油变压器气体保护装置存在的不足与防范措施[J].电工技术,2014(03):63-65.

[2]范玉.变压器气体继电器保护动作的原因与判断[J].电力安全技术2015(04):21-22.