气体继电器轻瓦斯信号无法复归的原因分析及处理

张兴飞

(国网河北省电力公司检修分公司，石家庄 050070)



气体继电器轻瓦斯信号无法复归的原因分析及处理

张兴飞

(国网河北省电力公司检修分公司，石家庄 050070)

介绍一起500 kV变压器气体继电器轻瓦斯信号无法复归故障，分析认为气体继电器浮球浮力与磁铁吸力配合不当是引起信号不复归的主要原因，并提出了具体的整改措施和防范建议。

变压器；气体继电器；轻瓦斯

气体继电器是油浸式变压器的重要安全保护装置，安装在变压器箱盖与储油柜的连管上。国网河北省电力公司检修分公司(简称“检修公司”)500 kV电力变压器均装设气体继电器(容量在800 kVA 及以上的电力变压器均应装设气体继电器作为电力变压器主保护运用的非电量保护[1])，其轻、重瓦斯保护是防御油浸式电力变压器内部故障(如绝缘击穿、铁心过热烧伤、绕组受潮发热或放电故障、油位降低等)的基本保护，而且气体继电器保护动作灵敏、迅速，设备结构简单，维护检修方便[2]。目前，检修公司500 kV变压器主要安装为双浮球式气体继电器，当产生一定气体或者低油位时轻瓦斯动作，当气体继续增加或油流速度达到动作值时，重瓦斯动作。

1 故障情况及设备介绍

某500 kV变电站3号主变压器气体继电器型号为MSAFE-MBR80-16/4。2015年该变压器进行首次停电检修，对气体继电器进行信号传动，发现轻瓦斯信号在传动后没有复归，三相气体继电器均有此现象，随后对气体继电器进行了更换。

此气体继电器为上下双浮球结构(如图1所示)，正常工作时，2个浮球均浮起，下浮球位于油流主通道上部，当变压器故障时，包裹着永磁体的浮球下沉带动支撑柱内的干簧接点闭合。

图1 气体继电器结构

该类型气体继电器保护功能有3个[3]：

a. 轻瓦斯动作，报信号，图2所示。变压器油受热分解产生气体随管路向上游动，逐步集聚在气体继电器上部空间，压迫液面逐渐下降，浮球随液面下降至整定位置时，轻瓦斯干簧接点闭合，发出报警信号。

图2 轻瓦斯动作示意图

b. 重瓦斯动作，投跳闸，图3所示。变压器内部放电发热使油受热膨胀向外扩展，以及气体分解生成向外压力，导致变压器内产生由本体向油枕方向的强力油流，油流冲向油路中的挡板，流速超过挡板的整定值时，挡板翻倒带动重瓦斯浮球下降，重瓦斯干簧接点闭合，跳闸信号被释放。

图3 重瓦斯动作示意

c. 低油面动作，与重瓦斯共用接点，如图4所示。变压器油严重渗漏时，浮球随着油位的下降而下降，首先轻瓦斯动作，变压器油连续流失，油面继续下降，重瓦斯动作，发出跳闸信号。

图4 低油位动作示意

2 故障原因分析

在气体继电器外部设计有测试按钮，测试按钮有连接杆连通上下浮球，当往下按时会强制浮球下沉，从而使得干簧接点导通，轻瓦斯浮球先下沉，重瓦斯浮球后下沉，松开按钮，浮球上浮，恢复常态。在实际检修工作中，通过此项操作可以检验气体继电器回路并进行信号传动。

此次气体继电器信号传动也是通过测试按钮进行传动，当发现轻瓦斯信号无法复归时，透过气体继电器观察窗发现轻瓦斯浮球没有上浮，随后又多次按压测试按钮，发现如果缓慢按压，轻瓦斯浮球均不会上浮，如果快速按压，轻瓦斯浮球出现过上浮情况，在每次测试中重瓦斯浮球均正确动作。随后将气体继电器拔出油面，浮球失去浮力在最低位置，然后放回油路中，发现轻瓦斯浮球还是不浮起，重瓦斯浮球正常上浮，如图5所示，主变压器三相气体继电器均有此情况。

图5 轻瓦斯浮球不浮起情况

对测试按钮及其连杆进行检查，没有发现异常，内部各处连接良好，也没有发现元件缺少的情况。为进一步检查轻瓦斯浮球不上浮原因，将3号主变压器拆下的气体继电器浸入透明油杯中，此时轻瓦斯浮球依然不上浮，用外力慢慢抬起轻瓦斯浮球，浮球在某一位置突然自己上浮，再用外力慢慢下压轻瓦斯浮球，浮球在上述一位置突然下沉，且在浮球未下沉时干簧接点已闭合。

根据气体继电器内部结构，进行原因分析，浮球通过包裹的永磁体与干簧接点之间产生磁铁吸力，在浮球上浮或下沉过程中，磁铁吸力随着浮球与干簧接点间距离的变化而变化。当轻瓦斯浮球在较低位置时，浮球与干簧接点距离较近，磁铁吸力较大，即使浮球浸没在油中，磁铁吸力仍大于浮球浮力，浮力无法将浮球浮起。用外力抬起浮球过程中，浮球与干簧接点间距离变大而使它们之间吸力变小，当浮球浮力大于磁铁吸力时浮球上浮，同理用外力下压浮球时浮球会突然下沉。在现场检查，通过测试按钮连杆将轻瓦斯浮球置于较低位置，磁铁吸力大于浮球浮力，浮球不上浮。后来快速按压按钮时，浮球迅速到达最低位置，此时受到反作用力浮球回弹，就有可能越过浮力与吸力相等的那个点，浮球自然就会继续上浮到正常位置。

而重瓦斯浮球由于有限位位置，浮球与干簧接点之间位置较远，使得磁铁吸力小于浮球浮力，不足以影响重瓦斯浮球正常动作。

3 整改措施及防范建议

综上所述，该次气体体继电器轻瓦斯信号无法复归的原因是浮球浮力与磁铁吸力配合不当，为避免气体继电器的浮力和吸力发生问题，现从4个方面提出整改措施和防范建议。

3.1 产品设计

该问题在于磁铁吸力与浮球浮力2种力的比较，因此在设计时应增加轻瓦斯浮球限位位置，类似于重瓦斯浮球限位位置，在限位位置轻瓦斯可以动作，并且此时磁铁吸力小于浮球浮力，这样当排出气体后轻瓦斯浮球可以上浮到正常位置。

3.2 出厂检查

a. 浮球式气体继电器应针对浮球进行检查，避免浮球浮力不稳定，使气体继电器误动[4]。

b. 气体继电器的设计是使其只能容纳一定量的气体，因而严格控制轻瓦斯动作的气体容积，一般在250～300 mL，容积偏差控制在0～10%[5]。轻瓦斯浮球下降到该位置时可以引起干簧接点闭合，同时对气体排气充油后可以正常上浮。

c. 对浮球包裹的永磁体进行检查，保证规格完好无破损，在气体到达整定值时可以吸引干簧接点闭合。

3.3 试验操作

a. 在气体继电器校验装置上进行试验时，气体继电器充满油后，可先利用气体继电器测试按钮测量下接点信号，并观察浮球是否正常浮动。

b. 气体继电器出厂与安装时应加强试验力度，满足气体继电器检验规程，避免因试验方法不当，造成试验结果不正确。要注意油温在20 ℃以上，检测前要先进行排气，并定期检查油质洁净程度，这样浮球浮力正常，可以满足校验要求[6]。

3.4 其他

a. 新安装的气体继电器必须经校验合格后方可使用[7-8]，轻瓦斯信号必须正确动作，如果发生异常禁止使用。

b. 在运输过程中，一定要谨慎小心，无论是在进厂检验，还是给用户安装的过程中，避免损坏气体继电器的初始性能。

c. 积极开展气体继电器校验装置的改进工作[9-10]，减少由于人为操作或者校验装置的问题而造成试验结果不正确。

4 结束语

电力变压器是电力系统中主要电气设备之一，其可靠运行直接关系到电网的安全。气体继电器是保证变压器安全稳定运行重要的辅助设备，是主要的非电量保护。如果气体继电器出现意外会导致变压器跳闸，引起不必要的损失，因此，在日常的工作中，有必要做好气体继电器的运行维护、技术改造，并制定反事故措施，保证变压器的安全可靠运行。

[1] GB 6451.1.1-1986，三相油浸式电力变压器技术参数和要求[S]．

[2] 王忠毅，严 平．主变轻瓦斯保护动作后的原因分析及处理[J]．高压电技术，2014,50(6):118-123．

[3] MeMessko股份有限公司,ssko变压器气体继电器使用说明书[K]．乌尔泽尔:德国Messko股份有限公司,2012．

[4] 单 莉，向 菲，兰 玲，等．一例进口浮球式气体继电器引起的变压器跳闸事故分析[J]．变压器，2013,50(5):62-63．

[5] 位永峰，刘 慧．浅析变压器气体继电器验收和校验的注意事项[J]．通讯世界，2016,20(5):106-107．

[6] 孙书哲．浅谈气体继电器校验的影响因素[J]．工业技术，2010,16(5):66．

[7] DL/T 540-1994，QJ-25/50/80型气体继电器检验规程[S].

[8] GB 147-1990，电力变压器、油浸式电抗器、互感器施工及验收规范[S].

[9] 刘 赵．一种气体继电器检测装置的研究[D]．武汉:武汉纺织大学，2014．

[10] 杨 帅，周任军，汤放奇，等．油浸式变压器气体继电器检测装置的设计[J]．湖南电力，2011,31(2):9-12．

本文责任编辑：齐胜涛

Cause Analysis and Processing on Gas Relay Light Gas Signal Unable to Rest

Zhang Xingfei

(Hebei Electric Power Maintenance Company, Shijiazhuang 050070,China)

Gas relay is the main protection of the main transformer,and this protection is the key of the transformer's safety.This paper introduces a defect of 500kV transformer light gas signal cannot be reset,the cause of the defect is floating ball buoyancy and magnet suction mismath,and the concrete improvement and prevention advice are put forward .

transformer;gas relay;light gas

2016-11-18

张兴飞(1984-)，男，工程师，主要从事超高压电网的维护工作。

TM411

B

1001-9898(2017)03-0040-03