近年来各电力企业时常发生由于变压器本体瓦斯保护误动而引起变压器跳闸的故障，使电力系统和变压器可靠性运行水平以及电力用户供电可靠性都受到影响；同时瓦斯保护装置对反映变压器绕组匝间短路或内部绝缘电弧故障具有高度灵敏性和重要作用，一旦误动必须彻底查清误动原因，变压器本体无故障后方可投运，增加了大量现场工作，因此必须采取措施杜绝瓦斯保护误动。
1 瓦斯保护原理及装置
1.1工作原理
变压器油箱内发生任何一种故障（包括轻微的放电）时，由于短路电流和短路点电弧的作用，使变压器油及其它绝缘材料受热而分解产生气体，气体因其较轻可从油箱流向油枕的上部，当故障严重时，油会迅速膨胀并有大量气体产生。此时会有剧烈油流和气流冲向油枕。利用油箱内部故障时的这一特点，由安装于变压器油箱与油枕之间的联接管道中的气体继电器构成反应气体变化来实现保护的装置，称之为瓦斯保护。瓦斯保护分轻瓦斯保护和重瓦斯保护，轻瓦斯保护适用于轻度故障，重瓦斯保护适用于较严重的故障。在安装具有瓦斯继电器的变压器时变压器顶盖与 水平面间应具有 1%~1.5%的坡度，这样，当变压器发生生内部故障时，可使气流易于进入油枕，并能防止气泡积聚在变压器的顶盖内。
QJ1-80型瓦斯继电器是较有代表性的产品，该继电器的动作原理是：正常运行时，开口杯浸在油内开口杯的外壳和附件在油内的重量所产生的力矩，比平衡重锤所产生的力矩小因而开口杯处于向上倾斜位置，干簧接点均断开。当变压器内部发生轻微故障时，所产生的气体聚集在继电器上部，迫使继电器内油面下降或因漏油导致油面下降，则开口杯侧所产生的力矩超过平衡重锤所发生的力，使上开口杯下降并带动永久磁铁，使干簧接点闭合发出信号，此信号称轻瓦斯信号。当变压器内部发生严重故障时，油流冲动挡板，当挡板运动到某一限
定位置时，永久磁铁使另一对干簧接点闭合，接通 跳闸回路，称为重瓦斯保护。
1.2 保护接线
瓦斯保护接线简单，动作可靠、灵敏。是反应变压器所有内部故障的一种重要保护。其原理接线图如图1所示。
当变压器内部发生轻微故障使油位降低时，瓦斯继电器KG的上接点KG1动作，接通信号继电器1KS发出信号。当变压器内部发生严重故障，瓦斯继电器KG的下接点KG2动作，接通信号继电器2KS和中间继电器KM，发出信号并使断路器跳闸[1]。容量为1000kVA及以上的变压器应装设瓦斯保护。
2瓦斯保护动作情况
主要的导致瓦斯保护动作的情况有以下几种：
1）变压器内部进入空气。
①变器在换油、补充油时，欲换或补加的油未彻底进行真空脱气处理或未严格按真空注油
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运后，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，引起瓦斯信号动作。
②变压器热虹吸器更换吸附剂后，油侵及静置时间短，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。
2）发生穿越性短路故障。
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。
3）二次回路短路。
瓦斯继电器二次信号回路故障，包括信号缆绝缘损坏短路、端子排接点短路，引起干簧触电点闭合，造成瓦斯信号动作。
4）油位降至瓦斯继电器以下。
环境温度骤然下降，变压器油很快冷缩造成油位降低，或者变压器本体严重漏油导致变压器内油位降低，即所谓油流，引起瓦斯继电器信号动作。
3 瓦斯信号动作的处理对策
3.1 分析诊断的基本原则与处理对策
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置是否正常，油道是否阻塞。如不正常，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，需检查消除二次回路缺陷。
判断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：1）是否因为换油或补加油时空气进入变压器本体后没有排净或更换变压器热虹吸器吸附剂时净置时间短空气未彻底排净若是，则采取从继电器放气嘴排气，监督变压器运行；2）是否因为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，判断空气是从哪台泵处进入，申请停泵检修。若继电器内的气体是可燃性气体，则变压器内部可能存在过热、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（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。鉴定继电器内的气体是空气，还是可燃性气体的方法是收集这些气 体，并做点燃试验和色谱分析。
3.2 继电器中气体的鉴别
3.2.1 瓦斯气的点燃
继电器内有气体，应记录气量，观察气体的颜 色及试验是否可燃，并取气样及油样做色谱分析[2]。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。
3.2.2 点燃试验与色谱分析
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，但目的是一致的。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的一种方法，较简易、粗略。它判断的准确性与试验人员的素质与经验有关，不能判断故障的性质。自采用色谱法后变压器运行规程中没有取消该方法，其本意是想在现场快速的判断变压器有无故障，但受现场人员能否正确收集气体、正确点燃、准确判断等因素的限制，有时达不到预期效果。瓦斯继电器信号动作容积整定值是250~300 ml，从理论上讲，只要信号动作就能收集到大约250~300 ml的气体。用100 ml注射器可收集到两管，此时可用一管在现场做点燃另一管做色谱分析。变压器内部故障有时发展很快，产生的气体还未在油中达到饱和便上升聚集到继电器内。若信号动作后没有及时收集，时间太长则部分气体将向油中回溶和逸散损失，所收集气体可能不足100 ml，若用一只100 ml注射器收集，就不应做点燃试验，应迅速做色谱分析。
4 防范措施
变压器在运行过程中，瓦斯保护误动涉及到设计制造、运行维护、
瓦斯继电器运行的可靠性等多方面因素，因此必须采取有力的措施进行全方位、全过程、各环节的有效管理，从而最大限度的杜绝瓦斯保护误动作的产生。下面只针对实际工作常操作的方面进行防范措施阐述。
安装与投运。
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首先将气体继电器管道上的碟阀关严。如碟阀无法关严或有其他情况，必要时可放掉油枕中的油，以防在工作中溢出大量的油。
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。
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%。
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，应慎重选择充油放气的方法，尽量减少和避免气体进入油枕
⑤进行保护接线时，应防止接错和短路，避免带电操作，同时要防止导电杆转动和小瓷头漏油。
⑥投入运行前，应进行绝缘摇测及传动试验。
5、结论
电力系统变压器瓦斯保护误动作，由多种因素引起。在充分理解瓦斯保护工作原理以及具有丰富的现场跟踪数据记录后，准确分析其具体原因并采取相应的有效防范措施，可以大大减少变压器本体瓦斯保护误动导致变压器跳闸的现象。
论文作者:高晋晔1,苏金星2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/17
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