1、 第 1 页 共 10 页论压器瓦斯保护重庆工贸职业技术学院成教 06 级发电厂及电力系统 林鹏飞摘要：变压器在运行中，由于内部故障，有时候我们无法及时辨别和采取措施，容易引起一些事故，采取瓦斯继电器保护后，一定程度上避免了类似事件的发生。现将瓦斯继电器动作后如何收集气体判别故障和轻、重瓦斯保护动作的原因进行简述；以及变压器瓦斯保护的范围、工作原理、保护范围；1、瓦斯保护的优点是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。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。2、瓦斯保护的缺点是不能反映变压器
2、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。瓦斯保护抵抗外界干扰的性能较差，例如剧烈的震动就容易误动作。如果在安装瓦斯继电器时未能很好地解决防油问题或瓦斯继电器不能很好地防水，就有可能漏油腐蚀电缆绝缘或继电器进水而造成误动作。关健词：变压器 瓦斯保护一、变压器瓦斯保护1.1变压器瓦斯保护的含义和作用：含义： 在变压器油箱内部发生故障（包括轻微的匝间短路和绝缘破坏引起的经电弧电阻接地短路）时，由于故障点电流和电弧的作用，将使变压器油及其他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。当严重事故时，油会迅速膨胀并产生大量的气体，此时将有剧
3、烈的气体夹杂着油流冲向油枕的上部。利用油箱内部故障的上述特点，可以构成反应于上述气体而动作的保护装置，称为瓦斯保护。作用：第 2 页 共 10 页新安装或大修后的变压器，在加油、滤油过程中，稍不注意就会将空气带入变压器的油箱内。投运前如果未将空气及时排出，则在变压器投运后，由于油温上升，油箱内的油将形成对流，将空气“赶出”油面，从而使瓦斯继电器动作。通常，内部存有的气体越多，瓦斯断电器的动作越频繁。在投运初期，如果发现瓦斯继电器动作频繁，应根据变压器的音响、温度、油面以及加油、滤油情况进行综合分析。如果变压器运行正常，则可判定为进入空气所致。否则应取气体做点燃试验，以判断变压器本身是否存在故障
4、以及故障性质，从而及时采取相应措施予以消除，避免故障扩大，保证变压器安全运行。1.2变压器瓦斯保护的工作原理：1.2.1 瓦斯保护原理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。当油浸式变压器的内部发生故障时，由于电弧将使绝缘材料分解并产生大量的气体，其强烈程度随故障的严重程度不同而不同。瓦斯保护就是利用反应气体状态的瓦斯继电器（又称气体动杆向上转动，挑动与水银接点卡环相连的连动环，使水银接点分别向与油流垂直的两侧继电器）来保护变压器内部故障的。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Q
5、J-80 型继电器，其信号回路接上开口杯，跳闸回路接下档板。所谓瓦斯保护信号动作，即指因各种原因造成继电器内上开口杯的信号回路接点闭合，光字牌灯亮。第 3 页 共 10 页 信号 信号 信号由 其 它 保 护 来 ） （瓦斯保护的原理接线）1.2.2 瓦斯继电器的动作原理 当变压器出现内部故障时，产生的气体将聚集在瓦接通，发出信号。如果是严重故障，油流会冲击挡板，使之偏转，并带动挡板后的连转动，两水银接点同时接通，使开关跳闸或发出信号。 常用的瓦斯继电器有两种：一是浮子式；二是挡板式。挡板式瓦斯继电器是将浮子式的下浮子改为挡板结构。两者的区别是，挡板式的挡板结构不随油面下降而动作，而是在油的流
6、速达到 0.61.0m/s 时才动作，所以挡板式瓦斯继电器遇到油面下降或严重缺油时，不会造成重瓦斯误动跳闸。斯继电器的上部，使油面降低。当油面降低到一定程度后，上浮筒便下沉，使水银接点1.3变压器瓦斯保护的范围：瓦斯保护是变压器的主要保护，它可以反映油箱内的一切故障。包括：油箱内的多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或与外壳间的短路、铁芯第 4 页 共 10 页故障、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等。瓦斯保护动作迅速、灵敏可靠而且结构简单。但是它不能反映油箱外部电路（如引出线上）的故障，所以不能作为保护变压器内部故障的唯一保护装置。另外，瓦斯保护也易在一些外界因素（如地震）的干扰
7、下误动作，对此必须采取相应的措施。瓦斯保护的优点是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。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。瓦斯保护抵抗外界干扰的性能较差，例如剧烈的震动就容易误动作。如果在安装瓦斯继电器时未能很好地解决防油问题或瓦斯继电器不能很好地防水，就有可能漏油腐蚀电缆绝缘或继电器进水而造成误动作。1.4瓦斯继电器收集气体判别故障瓦斯继电器动作后，如果不能明确判别是不是变压器内部故障
8、所致，就应立即收集瓦斯继电器内聚积的气体，通过鉴别气体的性质，做进一步判别。 一般将专用玻璃瓶倒置，使瓶口靠近瓦斯继电器的放气阀来收集气体。如果收集到的气体无色无味，且不能点燃，说明瓦斯继电器动作是油内排出空气所致。如果收集到的气体为黄色，且不易点燃，说明变压器的木质部分出现了故障；如果所收集的气体为淡黄色并带强烈臭味，又可燃烧，则表明是纸质部分故障；如果气体为灰色或黑色易燃气体，则为绝缘油故障。 判别气体是否可燃时，对室外变压器可直接打开瓦斯继电器的放气阀，点燃从放气阀排出的气体，若为可燃气体，沿气流方向将看到明亮的火焰。试验时应注意，为了确保安全，在油开始外溢前必须及时关闭放气阀。 第 5
9、 页 共 10 页从室内变压器收集的气体，应置于安全地点进行点燃试验。判别气体有颜色时动作必须迅速，否则颜色很快就会消失，从而得不到正确结果。1.5瓦斯保护信号动作的主要原因1.5.1瓦斯保护信号动作的主要原因1.5.1.1 轻瓦斯动作的原因：因滤油、加油或冷却系统不严密以至空气进入变压器。因温度下降或漏油致使油面低于气体继电器轻瓦斯浮筒以下1.5.1.2 变压器故障产生少量气体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
10、胀，造成气体继电器误动作。1.5.1.3 气体继电器或二次回路故障。以上所述因素均可能引起瓦斯保护信号动作。1.5.2 瓦斯保护信号动作时，立即对变压器进行检查，查明动作原因，上否因积聚空气、油面降低、二次回路故障或上变压器内部邦联造成的。如气体继电器内有气休，则应记录气体量，观察气体的颜色及试验上否可燃，并取气样及油样做色谱分析，可根据的关规程和导则判断变压器的故障性质。色谱分析是指对对收集到的气体用色谱仪对其所含的氢气、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邦联性质，发展趋势、和严重程度。若气体继电器内的气体无色、无臭且不可
11、燃，色谱分析判断为空气，则变压器可继续运行，并及时消除进气缺陷。若气体继电器内的气体可燃且油中溶解气体色谱分析结果异常，则应综合判断确定变压器是否停运。1.5.3瓦斯继电器动作跳闸时，在查明原因消除故障前不得将变压器投第 6 页 共 10 页入运行。为查明原因应重点考虑以下因素，作出综合判断。1.5.3.1 是否呼吸不畅或排气未尽；1.5.3.2 保护及直流等二次回路是否正常；1.5.3.3 变压器外观有无明显反映故障性质的异常现象；1.5.3.4 气体继电器中积聚的气体是否可燃；1.5.3.5 气体继电器中的气体和油中溶解的气体的色谱分析结果；1.5.3.5 必要的电气试验结果；1.5.3.
12、6 变压器其它继电保护装置的动作情况。1.6变压器瓦斯保护的安装方式1.6.1 瓦斯继电器安装在变压器到储油柜的连接管路上，安装时应注意：1.6.1.1 首先将气体继电器管道上的碟阀关严。如碟阀关不严或有其他情况，必要时可放掉油枕中的油，以防在工作中大量的油溢出。1.6.1.2 新气体继电器安装前，应检查有无检验合格证明，口径、流速是否正确，内外部件有无损坏，内部如有临时绑扎要拆开，最后检查浮筒、档板、信号和跳闸接点的动作是否可靠，并关好放气阀门。1.6.1.3 气体继电器应水平安装，顶盖上标示的箭头方向指向油枕，工程中允许继电器的管路轴线方向往油枕方向的一端稍高，但与水平面倾斜不应超过 4%
13、。1.6.1.4 打开碟阀向气体继电器充油，充满油后从放气阀门放气。如油枕带有胶囊，应注意充油放气的方法，尽量减少和避免气体进入油枕。1.6.1.5 不应挂在玻璃壁和电极上，电极和极尖应光亮呈银白色1.6.1.6 水银接 5 进行保护接线时，应防止接错和短路，避免带电操作，同时要防止使导电杆转动和小瓷头漏油。1.6.1.7 投入运行前，应进行绝缘摇测及传动试验。1.6.1.8 变压器瓦斯保护的检验第 7 页 共 10 页1.6.2 瓦斯保护瓦斯保护是电力变压器内部故障检测的主要保护，其安装和瓦斯继电器质量的好坏，决定着瓦斯保护瓦斯保护的运行效果。因此，必须认真进行检验。l、瓦斯继电器的检验 1
14、l 瓦斯继电器内部和机械部分的检验1.6.2.1 玻璃窗、放气阀、探针处和引出线端子等应完整不渗油。拆、接引线时，防止引线端子跟随一起转动。1.6.2.2 浮筒无裂纹及凹凸处、玻璃窗应完整清晰明亮无裂纹线。水银接点的水银面应清洁光亮，摇动分、合时水银流动灵活点柱焊接牢固，根部套软塑料管加固；接点引线长短应合适，能任意弯曲，无断股现象；瓷珠应完整光滑无毛刺。水银接点应固定牢固。接点距离正常时，有一极浸入水银中的长度应不小于 4mm。其它类型继电器的接点正常时，两极应断开。接点引钱的极性，为经常浸入水银中的接点接正极。若未经常浸入水银中接点接正极时，由于水银蒸气是导体的原故，长期运行，接点可能损坏
15、，甚至可能使瓦期保护动作。可动部分应灵活，动作可靠，返回无卡住现象。浮筒型瓦斯继电器水银接点的位置应调整在当浮简浮起时，接点之间的距离不小于 4mm。当浮筒下沉使水银接点恰好接触闭合时，浮筒尚能继续向下沉方向偏转约 50，以保证接点闭合可靠。若电极和玻璃管壁上附有水银珠或负极上挂有水银霜，则是接点有蒸发现象。1.6.3瓦斯保护瓦斯保护的安装检验1.6.3.1 变压器顶盖沿瓦斯继电器方向应有 115的升高坡度。1.6.3.2 变压器本体至油枕的油管沿瓦斯继电器方向应有 24 的升高坡度。但瓦斯继电器应保持水平位置。1.6.3.3 变压器的防爆管应与油枕连通。第 8 页 共 10 页1.6.3.4
16、 瓦斯继电器的安装应保证油流箭头方向朝向油枕侧。1.6.3.5 瓦斯继电器两侧油管应为同一内径的管子，与油管用法兰连接处，若使用耐油橡皮衬垫时，其孔径应比油管内径略大，以免防碍油的流速。1.6.3.6 瓦斯继电器通向油枕的阀门应开通，且阀门直采用平板式，不宜用球形阀门。1.6.3.7 瓦斯继电器的引线端子和放气阀门应不渗油。1.6.3.8 瓦斯继电器的安装位置应保证便于观察油面及取气样的电气安全距离。1.6.3.9 瓦斯继电器的引出线应采用防油导线，经过中间端子盒再联至电缆。引出钱应有几个弯曲处，以免油经毛细效应从引出线流到电缆。中间端子盒应有密封良好的防雨措施，电缆应为铠装，埋人地下部分应有
17、铁管保护。1.6.3.10 瓦斯保护瓦斯保护的绝缘检验。1.6.4瓦斯继电器动作跳闸时，在查明原因消除故障前不得将变压器投入运行。为查明原因应重点考虑以下因素，作出综合判断。1.6.4.1 是否呼吸不畅或排气未尽；1.6.4.2 保护及直流等二次回路是否正常；1.6.4.3.变压器外观有无明显反映故障性质的异常现象；1.6.4.4 气体继电器中积聚的气体是否可燃；1.6.4.5 气体继电器中的气体和油中溶解的气体的色谱分析结果；1.6.4.6.必要的电气试验结果；1.6.4.7 变压器其它继电保护装置的动作情况。二 轻、重瓦斯保护动作的原因2.1轻瓦斯保护动作的原因：变压器的轻瓦斯保护动作，一
18、般作用于信号，以表示变压器运行异常，其原因主要是在变压器的加油、滤油、换油或换硅胶过程中有空气进入油第 9 页 共 10 页箱。由于温度下降或漏油，油面降低。油箱的轻微故障，产生少量气体。轻瓦斯回路发生接地、绝缘损坏等故障处理的原则是停止音响信号。检查变压器的温度、音响、油面及电压、电流指示情况。通过第一项检查，如未发现异常，应收集继电器顶部气体进行故障判别。如果收集的气体为空气，值班人员将继电器内的气体排出，变压器可继续运行；如果为可燃气体，且动作频繁，则应先汇报领导，按命令处理。如果无气体，变压器也无异常，则可能是二次回路存在故障，值班人员应将重瓦斯由掉闸改投信号，并将情况报告有关负责人，
19、待命处理。 2.2 重瓦斯保护动作的原因：变压器的重瓦斯保护动作掉闸的原因是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。 处理的原则是对变压器上层油温、外部特征、防爆喷油和各侧开关掉闸情况、停电范围等进行检查，如有备用变压器，应立即投入，并报告有关领导。收集气体判别故障：如果是内部故障，则不得试送电，应按规定拉开各侧开关，并采取安全措施，等待抢修。如果气体不可燃，而且表计无摆动，则可考虑试送电。如果瓦斯继电器内无气体，外部也无异常，则可能是瓦斯继电器二次回路存在故障，但在未证实变压器良好以前，不得试送电。 2.3但有时瓦斯继电器会发生误动作，因此应采取一定的反事故措施：瓦斯继电器引
20、出线应采用耐油绝缘线。 瓦斯继电器的引出线和通往室内的二次电缆应经过接线箱。在箱内端子排的两侧，引线应接在下面，电缆应接在上面，以防电缆绝缘被油侵蚀；引线排列应使重瓦斯跳闸端子与正极隔开。 2.4处理假油位时，注意防止瓦斯继电器误动： 瓦斯继电器的端盖部分及电缆接线端子箱应有防雨措施。 对新投入的瓦斯继电器的浮筒应作密封试验，在其运行中应进行定期试验。 如果使用塑料电缆，应注意检查是否有被老鼠、白蚂蚁咬坏等情况。第 10 页 共 10 页结 论变压器瓦斯信号动作后，运行人员必须对变压器进行检查，查明动作的原因，并立即向上级调度和主管领导汇报，上级主管领导应立即派人去现场提取继电器气样、油样和本体油样，分别作色谱分析。根据有关导则及现场分析结论采取相应的对策，避免事故的发生，以保证变压器的安全经济运行。参考文献：1 高等教育出版社2 尹克宁电力工程师水利电力出版社3 霍小卫最新电力工程标准规范实用全书中国广播电视出版社
