黃道均，馬 凱，高 燃，王志鹍，束 暢

(國網(wǎng)安徽省電力有限公司檢修分公司，安徽 合肥 230009)

1 有載調壓變壓器

電力變壓器按其調壓方式可分為有載調壓和無載調壓，其中有載調壓變壓器的有載分接開關內絕緣油與變壓器本體油是密封隔離的。有載分接開關設有獨立的儲油柜，與變壓器本體儲油柜隔離，其有獨立的呼吸器，有載開關變壓器如圖1所示。與本體之間發(fā)生滲漏油是有載分接開關比較常見的一種缺陷，如不正確處理將可能導致嚴重后果[1-4]。

氣體繼電器是油浸式變壓器上的重要安全保護裝置，在變壓器嚴重滲漏油、內部故障產生氣體或油流作用下接通信號或跳閘回路，發(fā)出警報信號或使變壓器從電網(wǎng)中切除，達到保護變壓器的作用。按照氣體繼電器的動作方式可以分為輕瓦斯保護(發(fā)報警信號)和重瓦斯保護(發(fā)跳閘命令)。氣體繼電器可以安裝在變壓器本體與本體儲油柜之間的連管上，也可以安裝在有載分接開關與分接開關儲油柜之間的連管上[5-8]。

對于每一起由于有載分接開關故障導致氣體繼電器動作的案例均應進行細致全面的分析，為油浸式變壓器運行維護提供參考。

2 設備及故障情況

某500 kV變電站3號主變由烏克蘭扎布羅日變壓器廠生產，其型號為АОДЦТН-267000/500/220-y1，投運日期為1995年。2019年6月9日03：36：41該變電站3號主變B相本體輕瓦斯保護動作。03：40：50本體重瓦斯保護動作，3號主變跳閘停止。運檢人員立即到達主變B相現(xiàn)場后發(fā)現(xiàn)：有載開關呼吸器正在向外流油；本體油枕油位指示為零，本體瓦斯繼電器內部無油。運檢人員迅速將其有載開關呼吸器上的閥門關閉，油流停止。

3 故障原因分析

3.1 氣體繼電器動作原理

氣體繼電器一般安裝在油箱和儲油柜之間的管道上。在正常的工作狀態(tài)下，瓦斯繼電器內部充滿了絕緣液體，此時雙浮球式瓦斯繼電器的2個浮球借助浮力處在其最高位置。

當變壓器內部出現(xiàn)故障時，變壓器內部的絕緣油發(fā)生裂解產生氣體，氣體逐漸聚集在瓦斯繼電器內部并擠壓變壓器液面下降，上浮球也一同下降。通過上浮球的運動將啟動一個磁觸點式干簧管的開關接點，由此發(fā)出報警信號，如圖2所示。此時下浮球不受任何影響，因為當氣體超過300 mL后可以通過管道流向儲油柜。

當變壓器本體由于一個突發(fā)性的內部故障產生向儲油柜方向運動的壓力波流，該壓力波流沖擊到瓦斯繼電器的擋板(該擋板受永磁體控制)，當壓力波流超過擋板的動作值時(如流速到達1.0 m/s時)，擋板順著波流的方向運動并將下浮球壓下，下浮球啟動一個磁觸點式干簧管的開關接點(如圖3所示)，接通變壓器跳閘回路，變壓器各側開關跳閘斷開。

當變壓器發(fā)生滲漏油時，變壓器的油位會下降。當油位下降至上浮球位置時，上浮球也會跟隨油位的降低而下降，此時將啟動磁觸點式干簧管的開關接點，由此發(fā)出報警信號。如果變壓器油位繼續(xù)降低，當瓦斯中的液面下降到一定程度時，下浮球將下降，此時將啟動磁觸點式干簧管的開關接點，由此發(fā)出變壓器跳閘命令。變壓器滲漏油導致氣體繼電器輕重瓦斯動作如圖4所示。

3.2 虹吸現(xiàn)象原理

虹吸現(xiàn)象是利用液面高度差的作用力現(xiàn)象，液體充滿一根倒U形的管狀結構后，將開口高的一端置于裝滿液體的容器中，容器內的液體會持續(xù)通過虹吸管從開口于更低的位置流出。裝置中管內最高點液體在液體壓強和大氣壓強的作用下往低位管口處移動，如圖5所示。虹吸現(xiàn)場在日常生活及工業(yè)生產中較為常見，既可以利用虹吸現(xiàn)象，也要防止虹吸導致的不利情形[9-10]。

圖5中，h1為A點與B點高度差；h2為A點與C點高度差；P1為B點大氣壓；P2為C點大氣壓。虹吸的實質是因為液體壓強和大氣壓強而產生，因為h1p2-ρgh2，那么在A左端的壓強就大于A右端的的壓強，在大氣壓和液體壓強的共同作用下，水朝一個方向移動。

3.3 跳閘原因分析

進一步對B相瓦斯繼電器進行檢查，發(fā)現(xiàn)B相本體瓦斯繼電器內油位已降至下浮球以下；變壓器本體油位計指示到最低刻度，有載開關油位計指示為滿刻度?，F(xiàn)場分別對主變三相本體及B相有載開關分別取油樣進行化驗，色譜正常，未發(fā)現(xiàn)乙炔，總烴含量均在15 μL/L以下；同時對B相進行了直阻、絕緣電阻、介損、電壓比等常規(guī)電氣試驗，各項結果均正常。

考慮到該變壓器于1995年投運，已到了大修年限，運檢單位結合此次事故跳閘開展主變返廠大修。吊罩檢查如圖6所示，檢查發(fā)現(xiàn)有載切換開關室的密封狀況不良，技術人員發(fā)現(xiàn)切換開關室底部的密封墊老化受損導致，本體與有載開關內部形成油通道。

根據(jù)現(xiàn)場檢查、各項試驗結果及吊罩檢查分析，主變內部不存在放電故障，造成主變跳閘的原因為：隨著地區(qū)氣溫升高(事故發(fā)生地進入6月以來氣溫持續(xù)升高)，主變負荷和油溫增長較快，變壓器油體積膨脹、油位上升，由于有載開關油枕內沒有膠囊，當油位升高達到有載開關呼吸器連管口位置時，變壓器油通過有載開關呼吸器向外泄漏，由于變壓器本體與有載開關之間存在滲漏，變壓器油通過切換開關進入有載開關油枕內并溢出。由于有載開關呼吸器低于變壓器油位，故在變壓器內部形成虹吸通道，導致變壓器油不斷通過此通道從有載開關呼吸器流出。在虹吸現(xiàn)象的作用下，主變本體內的變壓器油不斷向有載開關切換筒滲漏并通過有載開關呼吸器向外泄漏，油流路徑如圖7所示。該變壓器為雙浮球式瓦斯繼電器，根據(jù)雙浮球瓦斯繼電器動作原理，當變壓器持續(xù)漏油時，氣體繼電器先發(fā)輕瓦斯報警，再發(fā)重瓦斯報警，動作順序正確。

為徹底消除該缺陷，運維單位聯(lián)系密封圈制造廠家，在檢修車間內現(xiàn)場訂做密封圈更換，更換后主變壓器恢復持續(xù)穩(wěn)定運行。

4 防事故措施

本次有載分接開關與本體之間密封失效，本體變壓器油在虹吸作用下通過有載分接開關的呼吸器噴出，導致本體輕重瓦斯動作跳閘，嚴重影響了正常的電力安全生產秩序。為防止類似事故發(fā)生，應采取以下措施。

a.按照規(guī)程規(guī)定定期進行有載開關的檢修。例如有載調壓變壓器檢修時，進行有載開關相應檢修。有載開關新投運1～2年或分接變換5000次，切換開關或選擇開關應吊芯檢查1次。根據(jù)廠家技術說明書推薦要求也應定期、規(guī)定次數(shù)或規(guī)定年限進行吊芯檢查。對檢修過程中使用過的密封墊應嚴格要求進行更換，防止密封墊變形導致密封不嚴。吊芯檢修時嚴格按照工藝及檢修環(huán)境要求開展檢修工作。

b.加強變壓器油溫升高時設備巡視，重點觀察并記錄變壓器上層油溫，觀察本體以及有載開關油枕油位隨負載及溫度變化情況，呼吸器硅膠變色及呼吸暢通情況，嚴格落實主變運行監(jiān)測措施。