謝玄

摘要：變壓器是電網(wǎng)中常見(jiàn)的重要電氣設(shè)備，電力系統(tǒng)依靠它實(shí)現(xiàn)改變交流電的大小。本鋼電網(wǎng)中運(yùn)行的電力變壓器以油侵式居多，配置瓦斯保護(hù)是保證油侵式變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行的有效技術(shù)之一。近年來(lái)，微機(jī)保護(hù)裝置以其性能良好，維護(hù)方便在本鋼廣泛取代了傳統(tǒng)型電磁式繼電器，但作為變壓器主保護(hù)之一的瓦斯保護(hù)，其主要構(gòu)造、動(dòng)作原理幾十年來(lái)沒(méi)有大的改動(dòng)。因此，繼電保護(hù)調(diào)試人員應(yīng)熟練掌握瓦斯繼電器的實(shí)驗(yàn)室及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法，并對(duì)常見(jiàn)的故障做出正確的分析判斷和處理。

關(guān)鍵詞：變壓器 瓦斯保護(hù)

1 瓦斯保護(hù)的范圍

瓦斯保護(hù)屬于非電量保護(hù)，與差動(dòng)保護(hù)共同構(gòu)成了變壓器的主保護(hù)。它是基于反應(yīng)氣體狀態(tài)的瓦斯繼電器來(lái)保護(hù)變壓器油箱內(nèi)的一切故障?？梢员Ｗo(hù)到差動(dòng)保護(hù)所保護(hù)不到的位置——鐵心。還包括：油箱內(nèi)的多相短路、繞組匝間短路、繞組與鐵芯或與外殼間的短路、套管內(nèi)部故障、繞組內(nèi)部斷線及絕緣劣化和油面下降或漏油、分接開(kāi)關(guān)接觸不良或?qū)Ь€焊接不良等，而且變壓器繞組產(chǎn)生少數(shù)線匝的匝間短路時(shí)，短路電流很大表現(xiàn)在相電流上卻并不大，差動(dòng)保護(hù)不一定有反應(yīng)。但伴隨著少數(shù)線匝短路造成的局部繞組嚴(yán)重過(guò)熱產(chǎn)生強(qiáng)烈油流向油枕方向沖擊，瓦斯保護(hù)卻能對(duì)此靈敏地加以反應(yīng)。

2 瓦斯繼電器構(gòu)造及工作原理

2.1 瓦斯繼電器構(gòu)造 在圖1所示的瓦斯保護(hù)繼電器，其上下兩個(gè)部分分別裝設(shè)了密封在玻璃管內(nèi)的磁力干簧接點(diǎn)，上部為浮子（開(kāi)口杯），下部設(shè)有金屬檔板，這兩個(gè)部分都能以軸為中心自由旋轉(zhuǎn)。其信號(hào)回路浮子（開(kāi)口杯），跳閘回路接金屬檔板。

2.2 瓦斯繼電器動(dòng)作原理 瓦斯繼電器有三種狀態(tài)：①正常運(yùn)行狀態(tài)。變壓器處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，氣體繼電器中充滿油。浮子3浮于油內(nèi)，干簧接點(diǎn)10斷開(kāi)；檔板在自重的作用下下垂，其一對(duì)干簧接點(diǎn)20一樣是斷開(kāi)的。②輕瓦斯動(dòng)作：僅發(fā)信號(hào)而不跳閘。變壓器內(nèi)部存在小故障時(shí)，不易快速產(chǎn)生氣體。氣體在緩慢上升至油枕的這個(gè)過(guò)程，先積存在瓦斯繼電器的上部空間，浸在油中的浮子3伴隨下降的油面逐漸下降，使磁鐵16逐漸接近磁力干簧接點(diǎn)20，最終干簧接點(diǎn)20閉合（信號(hào)回路接點(diǎn)閉合），接通延時(shí)信號(hào)；輕瓦斯”保護(hù)信號(hào)動(dòng)作。幫助運(yùn)行和檢修、試驗(yàn)人員預(yù)測(cè)和分析故障。③重瓦斯動(dòng)作：跳閘及發(fā)信號(hào)。如果變壓器內(nèi)部故障較為嚴(yán)重，就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣體，瞬時(shí)增大油箱壓力，由此產(chǎn)生強(qiáng)大的油流快速流向油枕，流動(dòng)過(guò)程中會(huì)對(duì)金屬檔板5造成強(qiáng)烈的沖擊，檔板克服彈簧8的阻力，帶動(dòng)磁鐵6移向磁力干簧接點(diǎn)10。在這種情況下，干簧接點(diǎn)閉合（跳閘回路接點(diǎn)閉合），接通跳閘回路，一、二次斷路器跳閘，見(jiàn)變壓器電源關(guān)閉，使“重瓦斯”保護(hù)動(dòng)作，防止故障范圍擴(kuò)大，從而規(guī)避運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

3 變壓器瓦斯保護(hù)動(dòng)作的原因

3.1 輕瓦斯保護(hù)信號(hào)動(dòng)作原因及判斷 通常情況下，我們可以根據(jù)“輕瓦斯信號(hào)動(dòng)作后繼電器內(nèi)有無(wú)氣體聚集”這一標(biāo)準(zhǔn)來(lái)診斷信號(hào)動(dòng)作的原因。

3.1.1 無(wú)氣體聚集時(shí)輕瓦斯動(dòng)作原因。瓦斯繼電器機(jī)械故障或嚴(yán)重漏油；二次回路故障；溫度驟降引起油位降低或油路堵塞。

3.1.2 有氣體聚集時(shí)輕瓦斯動(dòng)作原因：通過(guò)鑒定繼電器內(nèi)氣體是空氣或可燃性氣體來(lái)判斷故障的性質(zhì)。空氣：換油，補(bǔ)油進(jìn)入空氣未排凈；更換變壓器后靜置時(shí)間短；二次回路故障；可燃性氣體：變壓器過(guò)熱或放電性故障：倒置專用玻璃瓶，瓶口必須靠近瓦斯繼電器的放氣閥，以便對(duì)氣體進(jìn)行全面收集。若收集到不易燃的黃色氣體，則判定故障點(diǎn)在變壓器的木質(zhì)部分；若收集到具有刺鼻臭味、可燃的淡黃色氣體，則判定故障點(diǎn)在紙質(zhì)部分；若收集到黑、灰色易燃?xì)怏w，則判定是絕緣油故障。需要注意的是：室外變壓器可以直接打開(kāi)放氣閥點(diǎn)燃。室內(nèi)變壓器收集的氣體，必須置于安全地點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)燃！重要變壓器的瓦斯保護(hù)信號(hào)動(dòng)作時(shí)，用色譜儀來(lái)定性、定量分析氣體樣本和油樣本中的氫氣，氧氣，一氧化碳，二氧化碳，甲烷，乙烷，乙烯，乙炔等氣體，根據(jù)所含成分和含量能準(zhǔn)確判斷出故障性質(zhì)、發(fā)展趨勢(shì)和嚴(yán)重程度（表1）。

3.2 重瓦斯動(dòng)作跳閘原因的判斷 ①變壓器內(nèi)部嚴(yán)重故障：相間短路，繞組匝間短路；②二次回路故障；③近區(qū)穿越性短路故障。變壓器發(fā)生穿越性短路故障時(shí)，在穿越故障電流的作用下，油隙間的油流速度加快，當(dāng)油隙內(nèi)和繞組外側(cè)產(chǎn)生的壓力差變大時(shí)，重瓦斯保護(hù)有可能誤動(dòng)作。穿越性故障電流使繞組發(fā)熱，當(dāng)故障電流倍數(shù)很大時(shí)，繞組溫度上升很快，油的體積膨脹，造成瓦斯繼電器誤動(dòng)作。

4 瓦斯繼電器的實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)

瓦斯繼電器的實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)，應(yīng)固定于專用的氣體繼電器實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行。

4.1 一般性檢驗(yàn) ①玻璃窗，放氣閥，探針和引出線端子等應(yīng)完整不滲油；②探針的動(dòng)作應(yīng)靈活無(wú)卡阻現(xiàn)象；③浮子和擋板的轉(zhuǎn)動(dòng)要靈活。永久磁鐵在整個(gè)動(dòng)作過(guò)程中不應(yīng)觸碰干簧觸點(diǎn)的玻璃外殼。

4.2 密封性能試驗(yàn) 將繼電器充滿清潔的變壓器油，施加每平方厘米1.5公斤的壓力，歷時(shí)20分鐘，繼電器的各密封處不出現(xiàn)滲漏油和損傷。

4.3 觸點(diǎn)動(dòng)作檢驗(yàn) ①信號(hào)觸點(diǎn)動(dòng)作試驗(yàn)。輕瓦斯保護(hù)的動(dòng)作值按產(chǎn)生的瓦斯氣體的容積來(lái)整定：從瓦斯繼電器頂蓋上的放氣閥注入氣體，使繼電器內(nèi)聚集的氣體數(shù)量達(dá)到整定值（250～300ml）時(shí)，信號(hào)觸點(diǎn)可靠動(dòng)作并發(fā)出信號(hào)。否則，可以調(diào)整重錘4的位置以滿足要求。②跳閘觸點(diǎn)動(dòng)作試驗(yàn)：作用于跳閘的重瓦斯動(dòng)作值按通過(guò)瓦斯繼電器的油流速度整定。應(yīng)與變壓器的容量、接氣體繼電器的輸油管直徑、變壓器冷卻方式、瓦斯繼電器型號(hào)對(duì)應(yīng)。

現(xiàn)本鋼大多采用QJ-80（輸油管直徑80mm）型號(hào)的瓦斯繼電器。油流速度的整定范圍在0.8-1.3m/s（繼電器出廠時(shí)整定為1.0m/s）

跳閘觸點(diǎn)的動(dòng)作值，以穩(wěn)定的動(dòng)作流速為準(zhǔn)。繼電器流速整定可在固定式流速校驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行檢驗(yàn)，也可用流速測(cè)量尺進(jìn)行測(cè)試。重復(fù)試驗(yàn)三次，每次試驗(yàn)值的誤差不得超過(guò)0.05m/s。否則可以通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿14來(lái)達(dá)到要求。

5 對(duì)已安裝瓦斯繼電器的定期檢驗(yàn)

①用打氣法檢查動(dòng)作于信號(hào)回路（輕瓦斯）的正確性；②檢查繼電器上的箭頭應(yīng)指向油枕，按下探針檢查動(dòng)作于跳閘回路的正確性；③繼電器連接管上的閥門應(yīng)在打開(kāi)位置；④瓦斯保護(hù)連接片投入應(yīng)正確；⑤室外變壓器的瓦斯繼電器防水罩一定牢固；⑥繼電器內(nèi)充滿油，接線端子處不應(yīng)滲油；⑦手動(dòng)按壓探針2檢查動(dòng)作于跳閘回路（重瓦斯）的正確性。

6 結(jié)束語(yǔ)

為了保證本鋼電力變壓器的正常運(yùn)行，作為繼保試驗(yàn)人員必須掌握瓦斯保護(hù)動(dòng)作原因和正確的試驗(yàn)方法。在發(fā)生瓦斯保護(hù)動(dòng)作時(shí)，依據(jù)動(dòng)作現(xiàn)象，查明動(dòng)作的原因，做出正確判斷，以便有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及運(yùn)行人員采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理，避免事故發(fā)生和擴(kuò)大，保證本鋼供電系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

[1]張小平.變壓器的運(yùn)行檢查維護(hù)和事故處理分析[J].科技與企業(yè)，2013（15）.

[2]李洪文.變壓器更換的技術(shù)問(wèn)題分析[J].中小企業(yè)管理與科技（上半月），2008（02）.

[3]陶玲.淺述變壓器瓦斯保護(hù)動(dòng)作原因與處理方法[J].價(jià)值工程，2013（36）.