核电站大型变压器瓦斯继电器抗振性能研究

李志强

【摘 要】以某核电站目前运行的几种500kV大型电力变压器的瓦斯继电器作为研究对象，分析了各自的抗振性能；通过实验室振动测试，得出不同型号瓦斯继电器在不同频率段的抗振性。

【Abstract】Taking the buchholz relays of several 500kV large power transformers currently operating in a nuclear power station as the research object， the paper analyzes their respective anti-vibration performance. The anti-vibration performance of different types of gas relays in different frequency sections is obtained through the laboratory vibration test.

【关键词】核电站大型变压器； 瓦斯继电器；抗振性能

【Keywords】 large transformer in nuclear power station； gas relay； anti-vibration performance

【中图分类号】TM58 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）06-0157-02

1 引言

变压器在遭受外部穿越性短路電流或空载冲击时，瓦斯继电器可能会因变压器整体振动而受到影响，或在地震等外力的作用下直接承受振动的作用，有可能导致瓦斯继电器误动作，尤其是重瓦斯故障接点动作，会引起变压器跳闸，影响变压器的可用率。因此，研究瓦斯继电器的抗振性能是很有必要的。

2 研究对象选择

某核电站500kV变压器上使用的瓦斯继电器产品大致有2种，分别为使用在联络变压器上的（德国TU DR80，双浮子式、干簧接点）以及主变压器上的（英国P&B; Weir 3DE/HF2，双浮子式、水银接点）；为了对比水银节点式与磁铁干簧管式继电器的差别，选取了1台国产的QJ-80（弹簧挡板式，干簧接点）瓦斯继电器作为研究对象。

2.1 德国TU DR80双圆柱体浮子式瓦斯继电器

德国TU DR80瓦斯继电器结构，其中重瓦斯动作原理是：连接管内油流冲动重瓦斯浮子的连接挡板，连接挡板带动重瓦斯浮子下降，浮块中的干簧接点闭合而接通重瓦斯保护回路。

2.2 英国P&B; Weir 3DE/HF2双浮块式瓦斯继电器

英国P&B; Weir 3DE/HF2瓦斯继电器结构。其中，重瓦斯动作的原理为油流冲击浮块上的挡板，挡板带动浮块里的水银接点接通重瓦斯跳闸回路。

2.3 国产QJ-80双干簧管式瓦斯继电器

国产QJ-80瓦斯继电器结构。其中，重瓦斯动作的原理为油流冲击挡板，挡板带动下干簧管内接点同磁铁吸合而接通重瓦斯跳闸回路。

3 抗振试验

由于瓦斯继电器的结构不同，因此在国际上并没有统一的抗震标准，各个瓦斯继电器厂家提供的振动标准均不相同： 国产瓦斯继电器（只适用于磁铁干簧管式结构瓦斯继电器）：频率为4～20 Hz，加速度为4 g；德国TU继电器（双圆柱体浮子，干簧管）：频率为5～15 Hz，加速度为2 g；英国P&B; Weir继电器（双浮子、水银接点）： 频率定频为100 Hz，振幅（峰对峰）为0.25 mm，换算为加速度是2 g。

为了研究瓦斯继电器的抗振性能，对上述3 种瓦斯继电器进行了实验室振动试验。

3.1 扫频试验

瓦斯继电器的抗振性能试验标准参照《JB /T9647-1999 气体继电器》第6.4.7条“抗震能力试验”试验要求：“将继电器充以清洁的变压器油，在跳闸点接以指示装置，然后在加振台上，作正弦的振动试验，频率为4～20 Hz，加速度为40 m/s2。在X、Y、Z轴3个方向各试验1 min，指示装置不发出信号为合格”。

受试验能力的限制，将振动试验标准改为8～20 Hz扫频，X、Y、Z轴各试验80 s，加速度为4 g和2 g各做一次。观测瓦斯继电器输出节点有无瞬间抖动或闭合现象，将跳闸接点由双绞线引入万用表，查看接点接通状态。

3.2 定频试验

将继电器充以清洁的变压器油，在重瓦斯动作接点接以万用表，然后在加振台上作正弦的振动试验，在X、Y、Z轴3个方向所示进行振动激励， 结合变压器运行经验和外部经验反馈，选择了更为严格的加速度幅值4 g，考虑到变压器应能承受电流引起的典型激振频率，试验频率为100 Hz。试验时间至少为1 min，观察重瓦斯接点动作情况。

3.3 试验结果

①德国TU DR80瓦斯继电器的试验结果

定频试验：未发生节点动作现象。扫频试验结果见表1。

②英国P & B Weir 3DE/HF2瓦斯继电器的试验结果

定频试验：未发生节点动作现象。扫频试验结果见表2。

③国产QJ-80瓦斯继电器的试验结果

定频试验：未发生节点动作现象。扫频试验结果见表3。

4 结果分析

①根据几种瓦斯继电器在低频高振幅的试验条件下的动作情况，可以判断在承受变压器运行或投运时常见频率激励（50～100 Hz）的抗振性能均较好。但由于缺乏相应实测振动数据，对变压器遭受外部穿越性短路时瓦斯继电器的抗振性能尚无法评价。

② 扫频振动试验结果表明，不同厂家的瓦斯继电器抗低频（8～20 Hz）振动的性能是有差别的，磁铁干簧管式的瓦斯继电器抗振性能较好，水银节点式的瓦斯继电器抗振性能稍差一些。

③ 进口瓦斯继电器普遍不能达到国家标准的振动要求，按照中国国家标准去衡量进口瓦斯继电器的抗振性能是不合理的。中国国家标准只适用于带开口杯的磁铁干簧管式结构瓦斯继电器。

5 结论及建议

瓦斯继电器的抗振性能应考虑变压器的抗振等级，变压器设计时通常可以抗8级地震烈度以上。根据《中国地震烈度表》（GB/T 17742—2008），8级地震烈度折算成加速度最大峰值为0.25 g，远小于瓦斯继电器的抗振性能。故对于瓦斯继电器抗振性能要求无需太过苛刻。