浅析变压器瓦斯保护

浅析变压器瓦斯保护摘要：变压器是电力系统中重要的电气设备之一，瓦斯保护是确保变压器安全运行的有效技术措施，本文主要针对油浸式变压器瓦斯保护装臵的工作原理、保护范围、运行维护和瓦斯保护动作的原因及分析处理方法，进行了详细地介绍。

关键词：瓦斯保护变压器故障处理1 前言瓦斯保护是油浸式变压器的一种重要的保护措施，全面的了解和掌握瓦斯保护的工作原理、保护范围、运行维护及事故分析处理等知识，对增强运行维护及检修人员业务素质及提高供电安全可靠性尤为重要，本文主要介绍了瓦斯保护方面的知识。

2工作原理瓦斯保护是变压器内部故障的主要保护元件，对变压器匝间和层间短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。

当在变压器油箱内部发生故障时，由于故障点电流和电弧的作用，将使变压器油及其它绝缘材料因局部受热而分解产生气体，因气体比较轻，它们将从油箱流向油枕的上部。

当故障严重时，油会迅速膨胀并产生大量的气体，此时将有剧烈的气体夹杂着油流冲向油枕的上部，使继电器的接点动作，接通指定的控制回路，并及时发出信号或自动切除变压器，构成反应于上述气体而动作的保护装臵称为瓦斯保护。

瓦斯继电器是构成瓦斯保护的主要元件，例如FJ3——80型、QJ系列，它安装在油箱本体与油枕之间的连接管道上，为了增加瓦斯保护的灵敏系数与可靠性，必须使变压器内故障所产生的气体全部顺利地通过瓦斯继电器，因此在安装变压器时应使油箱体向油枕方向倾斜1~1.5%，油管应向油枕方向倾斜2~4%。

瓦斯继电器有浮筒式、档板式、开口杯式等不同型号。

目前大多采用QJ-80型开口杯挡板式瓦斯继电器，其信号回路接上开口杯，跳闸回路接下档板。

以下图1为例，正常运行时，上、下开口杯2和l都浸在油中，开口杯和附件在油内的重力所产生的力矩小于平衡锤4所产生的力矩，因此开口杯向上倾，干簧触点3断开。

当油箱内部发生轻微故障时：少量的气体上升后逐渐聚集在继电器的上部，迫使油面下图 1 说明：1、2：上、下口杯；3：干簧触点；4：平衡锤8：挡板；10：永久磁铁；降。

而使上开口杯露出油面，此时由于浮力的减小，开口杯和附件在空气中的重力加上杯内油重所产生的力矩大于平衡锤4所产生的力矩，于是上开口杯2顺时针方向转动，带动永久磁铁10靠近干簧触点3，使触点闭合，发出“轻瓦斯”保护动作信号。

当油箱内部发生严重故障时：大量气体和油流直接冲击挡板8，使下开口杯l顺时针方向旋转，带动永久磁铁靠近下部干簧的触点3使之闭合，发出跳闸脉冲，表示“重瓦斯”保护动作。

当变压器出现严重漏油而使油面逐渐降低时，首先是上开口杯露出油面，发出报警信号，继之下开口杯露出油面后亦能动作，发出中瓦斯跳闸脉冲。

3 保护范围瓦斯保护是变压器的主要保护，瓦斯保护的优点不仅能反映变压器油箱内部的各种故障，而且还能反映差动保护所不能反映的不严重的匝间短路和铁心故障。

具体有：（1）、反映变压器内部多相短路；（2）、变压器线圈匝间短路，匝间与铁心或外皮短路；（3）、铁心故障（发热烧损）；（4）、油面下降或漏油；（5）、分接开关接触不良或导线焊接不良等。

此外，当变压器内部进入空气时也有所反映。

因此，是灵敏度高、结构简单、动作迅速的一种保护。

其缺点是不能反映变压器外部故障（套管和引出线），因此瓦斯保护不能作为变压器各种故障的唯一保护。

4运行维护4.1日常巡视内容运行维护人员对瓦斯继电器的巡视应注意以下几点：（1）检查气体继电器连接管上的阀门应在打开位臵。

（2）变压器的呼吸器应在正常工作状态。

（3）瓦斯保护连接片投入应正确。

（4）检查油枕的油位应在合适位臵，继电器内充满油。

（5）气体继电器防水罩一定要牢固。

（6）继电器接线端子处不应有渗油痕迹，且应能防止雨、雪、灰尘的侵入，电源及其二次回路的防水、防油和防冻措施良好。

4.2、运行注意事项:（1）瓦斯保护投跳闸的变压器，在现场应有明显的标志，跳闸试验用的探针其外罩在运行中不准旋下，须在外罩涂以红漆，以示警告。

（2）户外变压器应保证瓦斯继电器的端盖有可靠保护，以免水分侵入。

（3）瓦斯保护应同其他电气保护一样对待，其投跳闸、接信号或停用，均应严格按照操作规程的有关规定执行。

（4）新装变压器或停电检修进行过滤油，从底部注油，调换瓦斯继电器、散热器、强迫油循环装臵以及套管等工作，在投入运行时，须待空气排尽，方可将重瓦斯保护投入跳闸。

（5）变压器在带电状态下进行滤油、注油，大量放油、放气，调换硅胶，开闭热虹吸阀门，开闭瓦斯继电器联接管道的阀门，强迫油循环装臵的投入或停用时，应将重瓦斯保护从跳闸改接为信号并采取措施防止空气大量进入，待工作结束后，空气排尽，无信号示警发生时，再从信号改投跳闸。

（6）变压器运行中发现油面突然升高或突然降低时，应查明原因，在瓦斯跳闸连接片未改接至信号位臵前，禁止打开各种放气放油阀门，以防误跳闸。

（7）当变压器轻瓦斯保护信号动作后，应尽快查明原因，并作好记录，如信号动作时间间隔逐渐缩短时，说明变压器内部有故障，可能会跳闸，此时应将每次信号动作时间作详细记录，并立即向上级领导汇报。

（8）当重瓦斯保护动作后，无论变压器跳闸与否，均应尽快查明原因，并立即从瓦斯继电器中收集瓦斯气体和油样，迅速进行瓦斯成分的分析和色谱分析，以确定故障的性质。

（9）当重瓦斯保护动作后，若变压器已跳闸停电，必须对变压器作外观检查，再进行绝缘试验，在确认变压器绝缘正常，瓦斯气体分析又未发现有故障，系外部穿越性故障或继电器本身引起的误跳闸后，才可重新将变压器投入运行。

（10）变压器运行时瓦斯保护应接于信号和跳闸，有载分接开关的瓦斯保护接于跳闸。

（11）在运行变压器瓦斯保护及其二次回路上进行工作或用一台断路器控制两台变压器时，当其中一台转入备用，则应将备用变压器重瓦斯改接信号。

5动作原因轻瓦斯动作的主要原因（1）空气进入变压器逐渐聚集在瓦斯继电器上部，迫使继电器内油面下降。

空气进入运行中的变压器有三种途径。

一是变压器在换油、补充油时，欲换或补加的油未彻底进行真空脱气处理与严格按真空注油工艺进行，使油中的空气，附着在铁心、绕组、附件表面的空气及有机固体绝缘材料孔隙中的空气，在变压器投入运行后通过油的对流循环，变压器铁心的磁致伸缩，逐渐汇集、上升到瓦斯继电器内，引起信号动作。

二是变压器热虹吸器更换吸附剂（如硅胶）后，油侵及静臵时间短，空气未彻底排净，由热虹吸器进入本体循环，进而进入瓦斯继电器引起信号动作。

三是强油循环的变压器潜油泵密封不良，因油泵工作时产生的微负压导致空气进入变压器本体循环，聚集在瓦斯继电器内造成瓦斯信号动作。

（2）环境温度骤然下降，变压器本体油很快冷缩造成油位降低，或者变压器本体严重漏油引起变压器内油位降低，引起瓦斯继电器信号动作。

（3）瓦斯继电器二次信号回路故障，包括信号电缆发生接地、绝缘损坏短路、端子排接点短路，个别在信号回路中所接信号等引起干簧触点闭合，造成瓦斯信号动作。

（4）变压器内部存在放电或过热故障，引起固体绝缘材料分解，变压器油分解，产生气体，这些气体随油的对流循环逐渐变成大气泡并上升聚集在瓦斯继电器上部，迫使继电器内油面降低，引起瓦斯信号动作。

（5）变压器发生穿越性短路故障。

在穿越性故障电流作用下，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化大时，气体继电器就可能误动作。

穿越性故障电流使绕组动作发热，当故障电流倍数很大时，绕组温度上升很快，使油的体积膨胀，造成气体继电器误动作。

重瓦斯保护动作的原因变压器的重瓦斯保护动作跳闸的原因一般由变压器内部发生严重故障，回路有故障，近区穿越性短路故障等引起。

6动作原因分析（1）瓦斯信号动作后继电器内是否有气体聚集，是区别信号动作原因中油位降低、二次回路故障和空气进入变压器、变压器内部发生故障的最基本原则。

因二次回路故障油位降低引起瓦斯信号动作不可能产生气体，所以当继电器内无气体聚集时，应逐步判断。

首先巡视检查变压器是否有严重漏油点，若是，应立即向上级调度和主管领导汇报，采取堵漏措施；若不是，则应判断是否因环境温度骤然下降引起油位降低，此时必须观察变压器油枕油位指示位臵是否正常，油道是否阻塞。

若不正常，应采取相应措施。

若不是上述原因引起，则二次信号回路故障的可能性较大，须检查消除二次回路缺陷。

（2）继电器内聚集的气体是空气还是可燃性气体。

若继电器内的气体是空气，则应依次判断：是否因换油或补加油时空气进入变压器本体后没有排静；是否因更换变压器热虹吸器吸附剂时静臵时间短空气未彻底排静。

若是，则采取从继电器放气嘴排气，变压器监督运行；是否因空气从潜油泵进入本体引起信号动作，若是，要用逐台停运试验的方法，判断是从那台泵处空气进入，申请停泵检修。

若继电器内的气体是可燃性气体，则变压器内部存在过热、放电性故障，或过热兼放电性故障。

此时应从继电器处同时取气样和油样（并从本体下部取油样）做色谱分析，根据变压器油中溶解气体分析和判断导则判断故障的性质、发展趋势、严重程度，根据分析结论采取继续监督运行或停运吊检处理。

点燃试验与色谱分析是判断变压器内部有无故障的两种不同方法，目的一致。

点燃试验是在没有采用色谱分析对所含气体进行定性定量分析之前采用的一种方法，较简易、粗略。

点燃试验，是将用注射器收集到的气体，用火柴从放气嘴点火，若气体本身能自燃，火焰呈浅兰色，则是可燃性气体，说明变压器内部有故障；若不能自燃，则是空气，说明信号动作属空气进入造成。

色谱分析是指对收集到的气体用色谱仪对所含氢气、氧气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等气体进行定性和定量分析，根据所含组分名称和含量准确判断故障性质、发展局势、严重程度。

如聚积在瓦斯继电器内的气体不可燃，而且是无色无嗅的，而混合气体中主要是惰性气体，氧气含量大于16%，油的闪点不降低，则说明是空气进入瓦斯继电器内，此时，变压器可继续运行。

如气体是可燃的，则说明变压器内部有故障，应根据瓦斯继电器内积聚的气体性质鉴定变压器内部故障的性质，如气体的颜色为:a、黄色不易燃的，且一氧化碳含量大于1-2%，为木质绝缘损坏;b、灰色和黑色易燃的，且氢所含量在30%以下，有焦油味，闪点降低，则说明油因过热而分解或油内曾发生过闪络故障;c、浅灰色带强烈臭味且可燃的，是纸或纸板绝缘损坏。

（3）如上述分析对变压器内的潜伏性故障还不能作出正确判断，则可采用气相色谱法作出适当判断。

进行气相色谱分析时，可从氢、烃类、一氧化碳、二氧化碳、乙炔的含量变化来判断变压器的内部故障，一般情况下:a、当氢、烃类含量急剧增加，而一氧化碳、二氧化碳含量变化不大时，为裸金属（如: 分接开关）过热性故障;b、当一氧化碳、二氧化碳含量急剧增加时，为固体绝缘物（木质、纸、纸板）过热性故障;c、当氢、烃类气体增加时，乙炔含量很高，为匝间短路或铁芯多点接地等放电性故障。