浅谈变压器的瓦斯保护

浅谈变压器的瓦斯保护

马伯霞

（管道储运公司黄岛油库266500）

摘要：变压器瓦斯保护具有动作快、灵敏度高、结构简单，能反映变压器油箱内部各种类型的故障，特别是当绕组短路匝数很少时，故障循环电流很大，可能造成严重过热，但外部电流变化很小，各种反映电流的保护难以动作，瓦斯保护对这种故障具有特殊优越性。

本文中具体阐述了油浸式电力变压器瓦斯保护装置的基本工作原理、保护范围、安装方式、日常巡查项目、运行状态和瓦斯保护装置信号动作的原因及其事故分析诊断的基本原则与处理方法，并提出了反事故措施。

关键词：瓦斯保护；变压器油箱内部；瓦斯继电器

一、变压器瓦斯保护工作原理

变压器瓦斯保护是内部故障的主要保护元件，对变压器匝间和层间短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部断线及尽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，由于电弧将使尽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。瓦斯保护就是利用反应气体状态的瓦斯继电器（又称气体继电器）来保护变压器内部故障的。

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，两者都装有密封的水银接点。浮筒和档板可以围绕各自的轴旋转。在正常运行时，继电器内布满油，浮筒浸在油内，处于上浮位置，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。当变压器内部发生稍微故障时，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，这就是所谓的“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，这就是所谓的“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。

二、瓦斯保护的保护范围

瓦斯保护是变压器的主要保护之一，它可以反映油箱内的一切故障。包括：油箱内的多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或与外壳问的短路、铁芯故障、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等。瓦斯保护动作迅速、灵敏可靠而且结构简单。但是它不能反映油箱外部电路（如引出线上）的故障，所以不能作为保护变压器内部故障的唯一保护装置。另外，瓦斯保护也易在一些外界因素（如地震）的干扰下误动作，对此必须采取相应的措施。

三、安装方式

瓦斯继电器安装在变压器到储油柜的连接管路上，安装时应留意：

首先将气体继电器管道上的碟阀关严。如碟阀关不严或有其他情况，必要时可放掉油枕中的油，以防在工作中大量的油溢出。

新气体继电器安装前，应检查有无检验合格证实，口径、流速是否正确，内外部件有无损坏，内部如有临时绑扎要拆开，最后检查浮筒、档板、信号和跳闸接点的动作是否可靠，并关好放气阀门。

气体继电器应水平安装，箱盖上标示的箭头方向指向油枕，工程中答应继电器的管路轴线方向往油枕方向的一端稍高，但与水平面倾斜不应超过4％。

打开碟阀向气体继电器充油，布满油后从放气阀门放气。如油枕带有胶囊，应留意充油放气的方法，尽量减少和避免气体进进油枕。

进行保护接线时，应防止接错和短路，避免带电操纵，同时要防止使导电杆转动和小瓷头漏油。

投进运行前，应进行尽缘摇测及传动试验。

四、日常巡视项目

在变压器的日常巡视项目中首先应检查气体继电器内有无气体，对气体的巡视应留意以下几点：

1气体继电器连接管上的阀门应在打开位置。

2变压器的呼吸器应在正常工作状态。

3瓦斯保护连接片投进应正确。

4油枕的油位应在合适位置，继电器内布满油。

5气体继电器防水罩一定牢固。

6继电器接线端子处不应渗油，且应能防止雨、雪、灰尘的侵进，电源及其二次回路要有防水、防油和防冻的措施。

五、运行

变压器在正常运行时，瓦斯继电器工作无任何异常。关于瓦斯继电器的运行状态，规程中对其有如下规定：

变压器运行时瓦斯保护应接于信号和跳闸，有载分接开关的瓦斯保护接于跳闸。

变压器在运行中进行如下工作时应将重瓦斯保护改接信号：

1滤油、补油、换潜油泵或更换净油器的吸附剂和开闭瓦斯继电器连接上的阀门时。

2在瓦斯保护及其二次回路上进行工作时。

3除采油样和在瓦斯继电器上部的放气阀放气处，在其他所有地方打开放气、放油和进油阀门时。

4当油位计的油面异常升高或吸吸系统有异常现象，需要打开放气或放油阀门时。

在地震预告期间，应根据变压器的具体情况和气体继电器的抗震性能确定重瓦斯保护的运行方式。地震引起重瓦斯保护动作停运的变压器，在投运前应对变压器及瓦斯保护进行检查试验，确认无异常后，方可投进。

六、瓦斯保护信号动作的主要原因

变压器瓦斯继电器有浮筒式、挡板式、开口杯式等不同型号，其信号回路接上开口杯，跳闸回路接下挡板。所谓瓦斯保护信号动作，是指因各种原因造成继电器内上开口杯的信号回路接点闭合，轻瓦斯动作。

接点闭合的原因一般有以下几方面。

空气进入变压器逐渐聚集在瓦斯继电器上部，迫使继电器内油面下降，使干簧触点闭合，发出轻瓦斯信号。空气进入运行中的变压器有3种途径：①变压器在换油、补充油时，欲换或补加的油未彻底进行真空脱气处理与严格按真空注油工艺进行，使油中的空气，附着在铁心、绕组，附件表面的空气及有机固体尽缘材料孔隙中的空气，在变压器投进运行后通过油的对流循环，变压器铁心的磁路伸缩，逐渐汇集，上升到瓦斯继电器内，引起信号动作。②变压器热虹吸器更换吸附剂（如硅胶）后，油浸及静置时间短，空气未彻底排净，由热虹吸器进进本体循环，进进瓦斯继电器引起信号动作。⑧强油循环的变压器潜油泵密封不良，因油泵工作时产生的微负压导致空气进进变压器本体循环，聚集在瓦斯继电器内造成瓦斯信号动作。

环境温度骤然下降，变压器油很快冷缩造成油位降低，或者变压

器本体严重漏油引起变压器内油位降低，即所谓油流引起瓦斯继电器信号动作。

瓦斯继电器二次信号回路故障，包括信号电缆尽缘损坏短路、端子排接点短路，个别在信号回路中所接信号等引起干簧触点闭合，造成瓦斯信号动作。

变压器内部存在放电或过热故障，引起固体尽缘材料分解，变压器油分解，产生气体，这些气体随油的对流循环逐渐变成气泡并上升聚集在瓦斯继电器上部，迫使继电器内油面降低，引起瓦斯信号动作。

变压器发生穿越性短路故障。在穿越性故障电流作用下，油隙问的油流速度加快，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动作发热，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。

以上所述因素均可能引起瓦斯保护信号动作。

七、瓦斯保护装置动作的处理

1轻瓦斯动作：值班员应对变压器及气体继电器进行检查，严密注视变压器的运行情况，如电流，电压，温度及音响变化，并立即收集气体，对收集的气体进行点燃试验。气体可燃说明变压器内部故障，应对变压器做试验，分析故障原因；如不可燃，可能是空气，应根据条件及油作化学分析，做出正确判断。

2重瓦斯动作：重瓦斯动作跳闸后，值班员在未判明故障性质以前不得试送，应尽速收集气体做点燃试验（注意勿使玻璃容器爆炸）。如可燃说明变压器内部有故障；如不易燃，在未查明原因钱不准试送。

重瓦斯动作如接于信号。根据当时变压器音响，气味，喷油，冒烟，油温急剧上升等异常情况，证明变压器内部确有故障时，应立即将变压器停止运行。

八、瓦斯保护的反事故措施

瓦斯保护动作，轻者发出保护动作信号，提醒值班人员马上对变压器进行处理；重者跳开变压器开关，导致变压器马上停止运行，不能保证供电的可靠性，对此提出了瓦斯保护的反事故措施：

将瓦斯继电器的下浮筒改为档板式，触点改为立式，以进步重瓦斯动作的可靠性。

为防止瓦斯继电器因漏水而短路，应在其端子和电缆弓I线端子箱上采取防雨措施。

瓦斯继电器引出线应采用防油线。

瓦斯继电器的引出线和电缆应分别连接在电缆引线端子箱内的端子上。

九、结论

变压器瓦斯信号动作后，运行职员必须对变压器进行检查，运行职员须按照分析诊断程序查明动作的原因，并立即向上级调度和主管领导汇报，现场若有备用注射器，当值运行职员应按继电器内气体总量分别收集两管，一管做点燃试验，一管交专业职员做色谱分析。上级主管领导应立即派人往现场提取继电器气样、油样和本体油样，分别作色谱分析。根占有关导则及现场分析结论采取相应的对策，避免事故的发生，以保证变压器的安全经济运行。