■浙江華能玉環(huán)電廠 鐘天翔 金樹(shù)軍

0 前言

氣體繼電器動(dòng)作情況氣體繼電器保護(hù)是電力變壓器內(nèi)部的一種基本保護(hù)。容量在800 kV·A及以上的電力變壓器均應(yīng)裝設(shè)氣體繼電器作為電力變壓器主保護(hù)運(yùn)用的非電量保護(hù)[1]。氣體繼電器能反映電力變壓器油位下降、絕緣擊穿、鐵心、繞組等受潮發(fā)熱或放電等故障。

變壓器使用的氣體繼電器型號(hào)很多,從早期的仿蘇產(chǎn)品NT-22、GR-3到國(guó)產(chǎn)的FJ-22、FJ3-80，到目前大量采用的QJI-25、50、80,QJ2-80等。同時(shí)也還有部分隨變壓器從國(guó)外進(jìn)口的EMB、COMEN等公司的產(chǎn)品。筆者對(duì)某電廠發(fā)生的一起進(jìn)口雙浮球氣體繼電器誤動(dòng)作的原因進(jìn)行了分析[2]，提出了電力企業(yè)在進(jìn)行氣體繼電器選型校驗(yàn)和維護(hù)時(shí)的注意事項(xiàng)。

1 氣體繼電器工作情況

1.1 設(shè)備概況

某電廠裝機(jī)容量為4×l000 MW，每臺(tái)機(jī)組的主變壓器采用單相雙繞組低損耗油浸升壓變壓器，強(qiáng)迫油循環(huán)強(qiáng)迫風(fēng)冷(FOA)，無(wú)載調(diào)壓。額定容量為l110 MW·A(3×370 MV·A)。主變額定變比為525±2×2.5%/27 kV，接線組別為YNdl1。主變配備的瓦斯繼電器為德國(guó)EMB生產(chǎn)的BF-80型氣體繼電器。

1.2 事件經(jīng)過(guò)及檢查結(jié)果

2010年5 月24日17 :30，該電廠3號(hào)主變檢修結(jié)束后進(jìn)行主變沖擊送電，在送電過(guò)程中主變C相重瓦斯保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)500 kV側(cè)開(kāi)關(guān)，故障發(fā)生后立即組織有關(guān)人員對(duì)變壓器一二次設(shè)備進(jìn)行檢查，檢查結(jié)果見(jiàn)表1。

在進(jìn)行以上檢查后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果初步判斷變壓器內(nèi)部無(wú)明顯故障和異常，為了保證氣體繼電器動(dòng)作的正確性將原氣體繼電器更換備品后再次對(duì)3號(hào)主變進(jìn)行沖擊送電，主變受電正?；謴?fù)運(yùn)行。

2 氣體繼電器動(dòng)作原因分析

2.1 氣體繼電器結(jié)構(gòu)

3號(hào)主變配備的氣體繼電器為德周EMB生產(chǎn)的BF-80型氣體繼電器，具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

該型號(hào)氣體繼電器安裝在變壓器主油箱和油枕之間的建管上，為雙浮球結(jié)構(gòu)，雙浮球氣體繼電器的下浮于其位于油流主通道上部。正常運(yùn)行時(shí)，氣體繼也囂內(nèi)充清變壓器油。由于浮力，兩個(gè)浮子都浮起從而使浮子位于其最上部。該種類(lèi)型的氣體繼電器保護(hù)功能有3個(gè)：①輕瓦斯動(dòng)作(報(bào)信號(hào))；②重瓦斯動(dòng)作(正常運(yùn)行中投跳閘)；③低油面動(dòng)作(與重瓦斯共用接點(diǎn)，正常運(yùn)行中投跳閘)[4]。如果變壓器內(nèi)部發(fā)生故障，氣體繼電器的動(dòng)作情況如下。

2.1.1 輕瓦斯動(dòng)作

輕瓦斯動(dòng)作是由于變壓器內(nèi)部產(chǎn)生氣體所致動(dòng)作過(guò)程見(jiàn)圖2。動(dòng)作過(guò)程：變壓器內(nèi)產(chǎn)生氣體向上游動(dòng)，集聚在氣體繼電器內(nèi)并排除其內(nèi)部的變壓器油。液面下降至輕瓦斯浮子下部導(dǎo)致浮子隨之落下，和該浮子連在一起的永久磁鐵沿接點(diǎn)滑下。當(dāng)浮子到達(dá)其整定位置，永久磁鐵立即使接點(diǎn)動(dòng)作，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。氣體繼電器的設(shè)計(jì)是使其只能容納一定量的氣體體積。若氣體繼續(xù)產(chǎn)生，后續(xù)的氣體便可能繼續(xù)往上流動(dòng)流向油枕井積存在油枕的集氣盒內(nèi)同時(shí)下浮于位置保持不動(dòng)。

2.1.2 重瓦斯動(dòng)作分析

重瓦斯動(dòng)作是由于變壓器內(nèi)部存在高能量放電產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣體分解，由此產(chǎn)生的壓力導(dǎo)致變壓器產(chǎn)生由本體向油枕方向的強(qiáng)力油流所致，動(dòng)作過(guò)程見(jiàn)圖3。動(dòng)作過(guò)程：強(qiáng)力涌流沖向路中的擋板，如果流速超過(guò)擋板的整定值，擋板即向油流方向翻到，致使接點(diǎn)動(dòng)作，跳閘信號(hào)被釋放。

2.1.3 低油位動(dòng)作

低油位動(dòng)作是由于變壓器油嚴(yán)重滲漏導(dǎo)致油面過(guò)低所致，動(dòng)作過(guò)程見(jiàn)圖4。動(dòng)作過(guò)程：當(dāng)變壓器油嚴(yán)重滲漏，輕瓦斯動(dòng)作浮子隨著油位的下降而下降，下降至一定程度后導(dǎo)致輕瓦斯接點(diǎn)動(dòng)作。如果變壓器油連續(xù)流失，油面繼續(xù)下降造成重瓦斯動(dòng)作浮子位置下降當(dāng)浮子位置到達(dá)其整定位置時(shí)，低油位浮子上的動(dòng)作磁鐵使接點(diǎn)動(dòng)作，發(fā)出跳閘信號(hào)。

2.2 氣體繼電器誤動(dòng)作分析

根據(jù)3號(hào)主變重瓦斯動(dòng)作后對(duì)一二次設(shè)備的檢查可以排除氣體繼電器絕緣受潮或二次接線錯(cuò)誤引起保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)對(duì)變壓器本體進(jìn)行檢查以及對(duì)變壓器油取樣進(jìn)行色譜分析后可以判斷變壓器本體內(nèi)部無(wú)造成重瓦斯動(dòng)作的短路放電現(xiàn)象。造成重瓦斯保護(hù)動(dòng)作的原因可以從以下幾十主要方面進(jìn)行分析。

1）勵(lì)磁涌流過(guò)大。在對(duì)變壓器沖擊送電時(shí)的勵(lì)磁涌流的錄波波形進(jìn)行分析，可以看出C相的勵(lì)磁涌流明顯較A、B相偏大，達(dá)到2883 A，見(jiàn)圖5。而較大的勵(lì)磁涌流也會(huì)造成變壓器內(nèi)部油流向油枕方向流動(dòng)，造成油流擋板動(dòng)作，從而觸發(fā)重瓦斯動(dòng)作接點(diǎn)動(dòng)作。該次檢修中3號(hào)主變進(jìn)行了直流電阻測(cè)試，在測(cè)試中通過(guò)了10 A的測(cè)試電流，而且在測(cè)試結(jié)束之后未采取消磁措施，變壓器內(nèi)剩磁過(guò)大極有可能引起沖擊送電時(shí)勵(lì)磁涌流過(guò)大，從而引起變壓器重瓦斯保護(hù)動(dòng)作。

2）變壓器內(nèi)部存在氣體。重瓦斯動(dòng)作后對(duì)變壓器本體檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)油枕集氣室內(nèi)存在氣體，對(duì)該氣體化驗(yàn)無(wú)異常。3號(hào)主變?cè)跈z修中未進(jìn)行任何油處理工作該氣體應(yīng)是變壓器內(nèi)部殘留的氣體或者是由于部分負(fù)壓區(qū)（如潛油泵等）滲油導(dǎo)致外部空氣進(jìn)入，而該氣體可能在變壓器沖擊的過(guò)程中由變壓器本體隨沖擊產(chǎn)生的油流經(jīng)過(guò)氣體繼電器，而由于沖擊油流較快，夾雜在油流中的氣體不會(huì)積聚在氣體繼電器上部，而是經(jīng)過(guò)氣體繼電器直接到達(dá)油枕集氣盒內(nèi)，而氣體在經(jīng)過(guò)氣體繼電器時(shí)授有可能造成下部的重瓦斯動(dòng)作浮子的下降從而引起重瓦斯動(dòng)作接點(diǎn)的動(dòng)作。

3)重瓦斯保護(hù)整定值偏低。在重瓦斯保護(hù)動(dòng)作后將原氣體繼電器拆除井送檢發(fā)現(xiàn)該氣體繼電器重瓦斯保護(hù)整定值為1.1 m/s，而根據(jù)《電力變壓器檢修導(dǎo)則》中的相關(guān)規(guī)定，120 MV·A以上的變壓器氣體繼電器流速整定值應(yīng)為1.2～l.3 m/s[5]。在主變沖擊送電的時(shí)候，由于勵(lì)磁涌流較大造成主變本體至油枕之間的油流流速也較大，此時(shí)如果重瓦斯保護(hù)整定值偏低也極易造成重瓦斯動(dòng)作。

2.3 分析結(jié)論

根據(jù)對(duì)3號(hào)主變C相檢查分析后可以判斷變壓器本體及內(nèi)部未發(fā)生短路和放電等故障，而重瓦斯保護(hù)動(dòng)作是由于C相在沖擊送電時(shí)勵(lì)磁涌流過(guò)大、變壓器內(nèi)部存在氣體以及重瓦斯保護(hù)整定值偏低等綜臺(tái)原因造成的誤動(dòng)作。

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)對(duì)該次氣體繼電器重瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作的分析，對(duì)氣體繼電器及相關(guān)附件的使用和維護(hù)建議如下：

1）合閘勵(lì)磁涌流偏大是造成變壓器沖擊送電時(shí)重瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作的一個(gè)主要原因，合閘勵(lì)磁涌流偏大不會(huì)立即對(duì)變壓器繞組及器身結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的不良影響，但容易造成變壓器的早期失效、壽命減少，同時(shí)也經(jīng)常造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作、運(yùn)行機(jī)組的功率異常波動(dòng)等，所以可以考慮在今后增設(shè)勵(lì)磁涌流抑制裝置來(lái)減少這方面的影響[6]。

2）對(duì)3號(hào)主變定期取油樣進(jìn)行色譜分析和變壓器油含氣量測(cè)試，關(guān)注變壓器本體尤其是潛油泵等負(fù)壓區(qū)是否有滲油情況，防止外部空氣滲入變壓器內(nèi)部[7]。

3）新安裝的氣體繼電器、壓力釋放裝置和溫度計(jì)等非電量保護(hù)裝置必須經(jīng)校驗(yàn)合格后方可使用[8]，重瓦斯保護(hù)整定值應(yīng)盡量設(shè)置在標(biāo)準(zhǔn)定值的上限，防止變壓器在沖擊送電過(guò)程中發(fā)生誤動(dòng)。

4）500 kV變壓器的高壓繞組直阻測(cè)試電流一般以不超過(guò)3～5 A為宜，如果測(cè)試電流過(guò)大應(yīng)采取去磁試驗(yàn)等消磁措施，控制變壓器內(nèi)部剩磁防止造成沖擊合閘時(shí)勵(lì)磁涌流過(guò)大[9]。

5）變壓器在進(jìn)行油處理的過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行真空注油和排氣[10]，防止油處理過(guò)程中有氣體遺留在變壓器內(nèi)部從而對(duì)變壓器的安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。

[1]GB 6451.1.1-86.三相油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求[S].

[2]李璐,陳正鳴,鄺石,等.氣體繼電器誤動(dòng)作分析及處理[J].高壓電器,2009,45(6):145-147.

[3]GB 7252-87.變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則[S].

[4]EMB變壓器氣體繼電器使用說(shuō)明書(shū)[K].德國(guó)EMB公司,2004.

[5]DI/T 684-1999.大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則[S].

[6]王金笙,李秋林,郭春時(shí).變壓器檢修[M].北京:中國(guó)電力出版社,2007.

[7]江慶霞,韓鳳玲,劉兵.變壓器瓦斯繼電器動(dòng)作原因分析[J].內(nèi)蒙古電力,2007(6):44-45.

[8]GB 147-90.電力變壓器、油浸式電抗器、互感器施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[9]何文林,李宏雯,余睿,等.500 kV變壓器重瓦斯動(dòng)作原因分析[J].華東電力,2006(6):72-74.

[10]DL/T 573-95.電力變壓器檢修導(dǎo)則[S].