500KV变压器瓦斯继电器误动作原因分析

500KV变压器瓦斯继电器误动作原因分析

摘要：变压器是电力系统最为常用的设备之一，也是

极为常见的电力设备，无论是工业也是民用，都离不开变压器在其中

发挥的极其重要的作用，正因为如此，变压器的安全成为了电气专家

克难公关的一个主要课题。文中介绍一起500 kV 变压器重瓦斯保护动作的经过，对500kV 瓦斯继电器

的动作情况进行了说明，最终分析出该次重瓦斯保护动作是由于励磁

涌流过大、变压器内部存在气体以及重瓦斯保护整定值偏低等综合原

因造成的误动作，同时针对此次的误动作在变压器的使用、维护、试验和检修等方面提出了相应建议。

关键词：气体继电器；变压器；误动作

瓦斯继电器（又称气体继电器）来保护变压器内部的故

障。在瓦斯保护继电器内，上部是一个密封的浮筒，下部是

块金属档板，两部都有装密封的水银接点。浮筒和档板都可以围着各自的轴旋转。一般在正常运行时，继电器内充满油，浮筒浸在油内，基于上浮位置，水银接点断开；档板则由于本身重量而下垂，其水银接点也是断开的。当变压器内部发生轻微故障时，气体产生的速度较缓慢，气体上升至储

油柜途中首先积存于瓦斯继电器的上部空间，使油面下降，

浮筒随之下降而使水银接点闭合，接通延时信号，这就是“轻

瓦斯”：当变压器内部发生严重故障时，则产生强烈的瓦斯 气体，油箱内压力瞬时突增，产生很大的油流向油枕方向冲 击，因油流冲击档板，档板克服弹簧的阻力，带动磁铁向干 簧触点方向移动，使水银触点闭合，接通跳闸回路，使断路 器跳闸，这就是 “重瓦斯”。重瓦斯动作，立即切断与变压 器连接的所有电源，从而避免事故扩大，起到保护变压器的 作用。

1、500KV 变压器瓦斯继电器动作情况 以双浮子瓦斯继电器为例说明瓦斯继电器的动作原理。

双浮子瓦斯继电器的保护功能一共有三种：①轻瓦斯动作

（报信号）；②重瓦斯动作（正常运行中投跳闸）

：③低油面 动

作（与重瓦斯共用接点，正常运行中投跳闸）

1.1 信号（轻瓦斯）保护动作原理

定值范围200〜300mL 。在正常运行情况下，瓦斯继电器内 部充满变压器油，轻瓦斯接点断开。当变压器运转过程中需 要换油或补充加油时，没有采取彻底真空脱气处理，从而导 致油中的含有的空气，以及覆盖在铁心、附件表面、绕组、 有机固体绝缘材料缝隙等中的空气，当变压器处于运转状态 时，内部油出现对流循环，而变压器的铁心出现磁致伸缩，

进而汇集、上升至瓦斯继电器内，导致瓦斯保护动作产生，

号， 轻瓦斯保护动作于信号，其动作值按气体容积整定，整

从而发出信号。 气体继电器的设计是使其只能容纳一定量的

气体体积。若气体继续产生，后续的气体便可能继续往上流动流向油枕并积存在油枕的集气盒内，同时还会继续向上流

动并在油枕的集气盒内积存，不过下浮子不会受此影响，位

置将保持不动。轻瓦斯工作原理如图 1 所示。

图 1 轻瓦斯工作原理图

1.2跳闸（重瓦斯）保护动作原理重瓦斯保护动作于跳闸，多采

用挡板式结构，其动作值

根据油流速度整定，整定值范围为 1.5m/s ±15%。当变压器内部发生严重故障时，会产生强烈的瓦斯气体，使油箱内压力瞬时突增，从而向油枕方向产生压力波流。压力波流冲击安装在流动液体中的挡板，当流速超过挡板的动作灵敏度时，

挡板会顺压力波流的方向运动，开关元件因此被启动，接通

跳闸回路使变压器三侧开关跳闸。重瓦斯工作原理如图2所示。

图 2 重瓦斯工作原理图 1.3 低油面动作原理低油位动作是由于变压器油严重渗漏导致油面过低所

致。当变压器发生渗漏，造成变压器油流失时，轻瓦斯动作浮子随着油位的下降而下降，到达整定值时发出报警信号。

当液体继续流失，油枕、管道和瓦斯继电器的变压器油逐渐被排空，随着油面的继续下降，下浮子也下沉。通过下浮子的运动，带动开关元件，接通跳闸回路使变压器三侧开关跳

闸。低油面动作工作原理如图 3 所示。

图 3 低油面动作工作原理图2、500KV 变压器瓦斯继电器误动的原因

2.1强油循环的变压器潜油泵密封不良，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轻瓦斯保护动作。

2.2二次回路缺陷导致瓦斯继电器信号误动。瓦斯继电

器二次信号回路故障，包括信号电缆绝缘损坏短路、端子排接点短路，个别在信号回路中所接信号继电器故障等引起干簧触点闭合，造成瓦斯信号动作。

2.3呼吸器下端的密封胶垫未拆除造成变压器内部存在

负压，瓦斯继电器内油气浮动，可引起轻瓦斯动作报警。

2.4密封垫老化和破损，法兰结合面变形，油循环系统

进气，潜油泵滤网堵塞，焊接处砂眼进气等造成轻瓦斯保护动作。

2.5双浮子瓦斯继电器的反向动作值低，反向油流较大

引起重瓦斯保护动作

2.6励磁涌流过大。在对变压器冲击送电时的励磁涌流

的录波波形进行分析，可以看出C相的励磁涌流明显较A、B 相偏大，达到2883A，见图4。而较大的励磁涌流也会造成

变压器内部油流向油枕方向流动，造成油流挡板动作，从而

触发重瓦斯动作接点动作。该次检修中 2 号主变进行了直流

电阻测试，在测试中通入了10A 的测试电流，而且在测试结束之后未采取消磁措施，变压器内剩磁过大极有可能引起冲击送电时励磁涌流过大，从而引起变压器重瓦斯保护动作。

2.7变压器的穿越性短路。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。

2.8瓦斯继电器内的绝缘油温度过低而凝固，当变压器

负载增大后，推动气体继电器及联管内已经凝结的油向储油柜移动，凝结的油带动气体继电器档板，造成重瓦斯保护动作。

2.9瓦斯继电器本身的问题瓦斯继电器探针设计不合理导致主变重

瓦斯保护误动

作。瓦斯继电器中的干簧接点玻璃管破碎、接线盒密封不良

导致重瓦斯保护动作；金属波纹式储油柜的内波纹管滑道卡流波形图

涩引起油流突变造成瓦斯继电器动作。图 4 励磁涌

3、500KV变压器瓦斯继电器误动作的处理对策 3.1 分析诊断程序

瓦斯继电器内有无气体凝聚7对瓦斯继电器内凝聚气

体进行收集7点燃实验和色谱分析。

3.2判断继电器内是否有气体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---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。因为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，应逐步判断。首先巡视检查变压器是否有严重漏点，若是，应立即问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置是否正常。若不正常，应采取相应措施。如果不是上述原因引起，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。