变压器气体保护误动作原因分析

变压器气体保护误动作原因分析

崔晓远 1 徐立建 2 李衡 3

江苏省骆运水利工程管理处

摘要：气体保护是变压器的主要保护，而气体保护误动作会造成变压器非计划停运。对一起变压器气体保护误动作原因进行了分析，通过现场检查、电气试验、特征气体分析及保护装置检查，确认了故障原因为变压器端子箱至保护装置段二次电缆破损，导致主变气体保护误动作。最后对变压器气体保护误动作的原因进行了总结，并提出了相应的防范措施，仅供参考。

关键词：主变；气体保护；非电量保护；气体继电器；保护误动作

中图分类号：TM863 文献标识码：A

1 引言

随着我国经济社会的快速发展，电网规模越来越大，供电可靠性的要求不断提高，变压器的安全运行更是必不可少的条件，而合理可靠的保护配置是变压器安全运行的必备条件。为了满足电力系统安全稳定运行要求，当变压器发生故障时，要求保护装置能快速切除故障，以确保其它正常设备不受影响而且能够持续运行，从而提高供电可靠性。

2 动作原因分析

一是被保护对象本身内部故障，油中电弧放电导致绝缘油分解引起绝缘油体积瞬时膨胀，被挤压的绝缘油涌向油枕导致重瓦斯保护动作。比如抗短路能力不足的变压器在短路电流冲击下发生损坏、内部绝缘击穿故障等。二是被保护对象虽然未故障损坏，但在大电流的冲击下，变压器内部绕组或引流线等部件在电动力下发生瞬时抖动，引起较大的油流扰动，扰动的油流冲向油枕导致重瓦斯保护动作，比如投空变、外部短路冲击。三是地震、冷却器油泵同时启动等引起油流大幅扰动，扰动的油流冲向油枕导致重瓦斯保护动作。四是气体继电器本身误动，包括：气体继电器因运行过程中振动或运输过程中颠簸等使调节螺杆螺丝松动导致动作值偏离整定值，气体继电器自身二次回路故障，气体继电器受潮引起二次误动等。

3 变压器气体保护的措施

3.1 净化处理过程设计

SF6气体净化处理功能由源气气化单元、净化处理单元、动力单元、深冷单元和钢瓶共同实现。SF6气体钢瓶倒转装置与专业气化装置共同组成源气气化单元。倒转装置可将SF6气体钢瓶加紧后提升至任意位置固定，使钢瓶内液化的SF6气体迅速流出，降低杂气混入概率。专业气化装置的主要功能是通过其内部加热结构使流入液态SF6气体迅速气化，流入处理单元。专业气化装置利用动力结构控制SF6气体流速与压力，利用过滤结构提升SF6气体净化处理的效率。净化处理单元包括气体净化缸、缓冲装置、吸附器、流量计、过滤器，以及各种阀门、仪表等组件。处理单元的主要功能是清除SF6气体内的一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫和固体颗粒等杂质，同时检测SF6气体净化处理状态。利用氧化铝和分子筛多层过滤的气体净化缸实现气体净化，并在净化缸出口装设滤网，避免滤芯异物带入设备。动力单元中主要包括入口球阀、减压阀、缓冲罐、真空泵、安全阀及出口安全阀、冷凝器、空气分离装置、真空压力表和球阀等器件。通过动力单元可将处理单元传输过来的SF6气体传入冷阱单元，进一步净化SF6气体。深冷主机、深冷容器、低温注液器和控制器等器件共同组成冷阱单元，可提供制冷与回温动力实现SF6气体固液分离，清除SF6气体内的微量杂质，将净化完成后的SF6气体以液态形式注入干净钢瓶内。利用钢瓶倒转装置倒转钢瓶并提升至一定高度固定后，将手动球阀的压力软管与专业气化装置相连，再在将钢瓶内的高压液化的SF6液体转换为（0.6±0.05）MPa的低压气体后，传输至净化处理单元内的吸附器。通过吸附器吸附SF6气体内的杂质后，利用动力单元抽取深冷分离单元冷容器内的尾气，当尾气量达到设定阈值后，暂停进气并实施降温处理使其温度降至标准温度。利用动力单元抽取的深冷容器尾气存储于储气罐中。当深冷单元的尾气分离过程满足预设标准后，通过低温液泵将深冷容器中的低温液体转移到钢瓶中。在储气罐压力达到相应值的条件下，利用净化处理单元再次向深冷容器内导入尾气，深冷处理后排除气态空气，同时实施抽真空处理，之后在低温低压条件下将固态SF6液化后灌入钢瓶。

3.2 初步检查

（1）现场查看变压器外观，无漏油、放电烧损点、外壳鼓起变形等明显异常现象。（2）检查变压器附属设备、呼吸器硅胶颜色、油枕油位指示均正常，变压器上层油面温度监测值为30℃，变压器无明显过热现象。（3）对本体气体继电器、调压气体继电器进行检查，均未发现变压器油高温分解产生的自由气体。（4）变压器上一年度检修试验数据均满足Q/CSG1206007-2017《电力设备检修试验规程》的要求，上一年度检修试验数据正常。初步检查分析，变压器本体外观并未出现明显异常，需进一步诊断变压器内部损伤程度及确认非电量保护反映故障动作的正确性。

3.3 瓦斯保护

（1）正确认识瓦斯保护在变压器中的主保护地位。在线路保护及母线保护中，电流差动保护对保护范围内的各类故障均有很好的反应能力。但变压器保护中配置的电流差动保护由于变压器的工作原理及结构特性等原因，在变压器内部的某些故障情况下，不能灵敏地反应，比如星形接线绕组尾部的相间短路故障及绕组很少的匝间短路故障，而瓦斯保护可以比较灵敏地反应。另外变压器电流差动保护不能反映绕组的开焊故障，开焊故障下的电流闪弧却能产生大量气体，造成瓦斯保护的动作，所以瓦斯保护是变压器的主保护之一。根据系统中变压器的故障表明，当变压器内部故障引起了电流差动保护动作，该故障对变压器的损坏是无法修复的，而快速且灵敏动作的瓦斯保护却可以提前动作。（2）运行操作注意事项。因为系统中的变压器瓦斯保护均为单重化配置，退出检修期间会造成部分故障情况下失去主保护，所以必须合理掌握变压器瓦斯保护的投退。根据运行规程的相关规定，瓦斯保护的继电器及二次回路故障或有工作时、变压器油路有工作或更换变压器油之后需要退出将瓦斯保护改信号运行。对于新投入的变压器在充电合闸时投入瓦斯保护，空载运行24小时期间瓦斯保护仍然正常投入。

3.4 气体继电器检查

1)对气体继电器本体进行检查，内部有无气体，有无异物、部件松脱；接线端子有无受潮、放电痕迹。运行中曾发生过因气体继电器未按反措要求加装防雨帽，气体继电器自身密封不良导致二次端子部分进水受潮，绝缘降低引起主变跳闸。2)检查气体继电器二次回路绝缘有无异常、非电量保护装置有无异常、直流电源有无异常等。3)对于有载分接开关的重瓦斯保护动作时，检查有载分接开关的滤油回路启动情况。在主变运行中，因浮球型气体继电器对油流的扰动比较敏感，容易发生气体继电器误动，因此，在南网招标规范中明确气体继电器“应采用浮筒挡板式结构，有放气孔，流速动作值可调试整定，抗震性能好”。

4 结束语

为保证变压器气体保护动作的正确性，变压器预试检修时应注重变压器附属设备、二次回路电缆、气体继电器本体的检查、试验与维护。

参考文献：

[1] 李振.几起变压器重瓦斯保护误动原因分析及预防措施探究[J].东北电力技术,2019,40(12):42-44.

[2] 白雪源.变压器保护运行与异常处理技术措施[J].科学技术创新,2018(24):185-186.

[3] 黄炳源.一起变压器有载开关重瓦斯保护动作故障分析[J].变压器,2018,55(06):81-82.

[4] 禹海斌,雷亚兰.变压器气体继电器误动原因分析及对策[J].山东工业技术,2018(05):162.

[5] 官强华,陈灵峰,杨志豪.变压器气体保护动作原因分析[J].电世界,2018,59(02):12-13+21.