变压器瓦斯保护

谢玄

摘要：变压器是电网中常见的重要电气设备，电力系统依靠它实现改变交流电的大小。本钢电网中运行的电力变压器以油侵式居多，配置瓦斯保护是保证油侵式变压器安全稳定运行的有效技术之一。近年来，微机保护装置以其性能良好，维护方便在本钢广泛取代了传统型电磁式继电器，但作为变压器主保护之一的瓦斯保护，其主要构造、动作原理几十年来没有大的改动。因此，继电保护调试人员应熟练掌握瓦斯继电器的实验室及现场试验方法，并对常见的故障做出正确的分析判断和处理。

关键词：变压器 瓦斯保护

1 瓦斯保护的范围

瓦斯保护属于非电量保护，与差动保护共同构成了变压器的主保护。它是基于反应气体状态的瓦斯继电器来保护变压器油箱内的一切故障。可以保护到差动保护所保护不到的位置——铁心。还包括：油箱内的多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或与外壳间的短路、套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等，而且变压器绕组产生少数线匝的匝间短路时，短路电流很大表现在相电流上却并不大，差动保护不一定有反应。但伴随着少数线匝短路造成的局部绕组严重过热产生强烈油流向油枕方向冲击，瓦斯保护却能对此灵敏地加以反应。

2 瓦斯继电器构造及工作原理

2.1 瓦斯继电器构造 在图1所示的瓦斯保护继电器，其上下两个部分分别装设了密封在玻璃管内的磁力干簧接点，上部为浮子（开口杯），下部设有金属档板，这两个部分都能以轴为中心自由旋转。其信号回路浮子（开口杯），跳闸回路接金属档板。

2.2 瓦斯继电器动作原理 瓦斯继电器有三种状态：①正常运行状态。变压器处于稳定运行状态时，气体继电器中充满油。浮子3浮于油内，干簧接点10断开；档板在自重的作用下下垂，其一对干簧接点20一样是断开的。②轻瓦斯动作：仅发信号而不跳闸。变压器内部存在小故障时，不易快速产生气体。气体在缓慢上升至油枕的这个过程，先积存在瓦斯继电器的上部空间，浸在油中的浮子3伴随下降的油面逐渐下降，使磁铁16逐渐接近磁力干簧接点20，最终干簧接点20闭合（信号回路接点闭合），接通延时信号；轻瓦斯”保护信号动作。帮助运行和检修、试验人员预测和分析故障。③重瓦斯动作：跳闸及发信号。如果变压器内部故障较为严重，就会产生强烈的气体，瞬时增大油箱压力，由此产生强大的油流快速流向油枕，流动过程中会对金属档板5造成强烈的冲击，档板克服弹簧8的阻力，带动磁铁6移向磁力干簧接点10。在这种情况下，干簧接点闭合（跳闸回路接点闭合），接通跳闸回路，一、二次断路器跳闸，见变压器电源关闭，使“重瓦斯”保护动作，防止故障范围扩大，从而规避运行风险。

3 变压器瓦斯保护动作的原因

3.1 轻瓦斯保护信号动作原因及判断 通常情况下，我们可以根据“轻瓦斯信号动作后继电器内有无气体聚集”这一标准来诊断信号动作的原因。

3.1.1 无气体聚集时轻瓦斯动作原因。瓦斯继电器机械故障或严重漏油；二次回路故障；温度骤降引起油位降低或油路堵塞。

3.1.2 有气体聚集时轻瓦斯动作原因：通过鉴定继电器内气体是空气或可燃性气体来判断故障的性质。空气：换油，补油进入空气未排净；更换变压器后静置时间短；二次回路故障；可燃性气体：变压器过热或放电性故障：倒置专用玻璃瓶，瓶口必须靠近瓦斯继电器的放气阀，以便对气体进行全面收集。若收集到不易燃的黄色气体，则判定故障点在变压器的木质部分；若收集到具有刺鼻臭味、可燃的淡黄色气体，则判定故障点在纸质部分；若收集到黑、灰色易燃气体，则判定是绝缘油故障。需要注意的是：室外变压器可以直接打开放气阀点燃。室内变压器收集的气体，必须置于安全地点进行点燃！重要变压器的瓦斯保护信号动作时，用色谱仪来定性、定量分析气体样本和油样本中的氢气，氧气，一氧化碳，二氧化碳，甲烷，乙烷，乙烯，乙炔等气体，根据所含成分和含量能准确判断出故障性质、发展趋势和严重程度（表1）。

3.2 重瓦斯动作跳闸原因的判断 ①变压器内部严重故障：相间短路，绕组匝间短路；②二次回路故障；③近区穿越性短路故障。变压器发生穿越性短路故障时，在穿越故障电流的作用下，油隙间的油流速度加快，当油隙内和绕组外侧产生的压力差变大时，重瓦斯保护有可能误动作。穿越性故障电流使绕组发热，当故障电流倍数很大时，绕组温度上升很快，油的体积膨胀，造成瓦斯继电器误动作。

4 瓦斯继电器的实验室检验

瓦斯继电器的实验室检验，应固定于专用的气体继电器实验台进行。

4.1 一般性检验 ①玻璃窗，放气阀，探针和引出线端子等应完整不渗油；②探针的动作应灵活无卡阻现象；③浮子和挡板的转动要灵活。永久磁铁在整个动作过程中不应触碰干簧触点的玻璃外壳。

4.2 密封性能试验 将继电器充满清洁的变压器油，施加每平方厘米1.5公斤的压力，历时20分钟，继电器的各密封处不出现渗漏油和损伤。

4.3 触点动作检验 ①信号触点动作试验。轻瓦斯保护的动作值按产生的瓦斯气体的容积来整定：从瓦斯继电器顶盖上的放气阀注入气体，使继电器内聚集的气体数量达到整定值（250～300ml）时，信号触点可靠动作并发出信号。否则，可以调整重锤4的位置以满足要求。②跳闸触点动作试验：作用于跳闸的重瓦斯动作值按通过瓦斯继电器的油流速度整定。应与变压器的容量、接气体继电器的输油管直径、变压器冷却方式、瓦斯继电器型号对应。

现本鋼大多采用QJ-80（输油管直径80mm）型号的瓦斯继电器。油流速度的整定范围在0.8-1.3m/s（继电器出厂时整定为1.0m/s）

跳闸触点的动作值，以稳定的动作流速为准。继电器流速整定可在固定式流速校验台上进行检验，也可用流速测量尺进行测试。重复试验三次，每次试验值的误差不得超过0.05m/s。否则可以通过调节调节杆14来达到要求。

5 对已安装瓦斯继电器的定期检验

①用打气法检查动作于信号回路（轻瓦斯）的正确性；②检查继电器上的箭头应指向油枕，按下探针检查动作于跳闸回路的正确性；③继电器连接管上的阀门应在打开位置；④瓦斯保护连接片投入应正确；⑤室外变压器的瓦斯继电器防水罩一定牢固；⑥继电器内充满油，接线端子处不应渗油；⑦手动按压探针2检查动作于跳闸回路（重瓦斯）的正确性。

6 结束语

为了保证本钢电力变压器的正常运行，作为继保试验人员必须掌握瓦斯保护动作原因和正确的试验方法。在发生瓦斯保护动作时，依据动作现象，查明动作的原因，做出正确判断，以便有关领导及运行人员采取相应的措施进行处理，避免事故发生和扩大，保证本钢供电系统的安全和稳定。

参考文献：

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[2]李洪文.变压器更换的技术问题分析[J].中小企业管理与科技（上半月），2008（02）.

[3]陶玲.浅述变压器瓦斯保护动作原因与处理方法[J].价值工程，2013（36）.