劉新龍

摘要：氣體繼電器保護(hù)是電力變壓器的一種主保護(hù)。它能反應(yīng)電力變壓器油位下降、絕緣擊穿、鐵芯和繞組等受潮、發(fā)熱或放電故障等，而這些故障都是電量保護(hù)所不能反應(yīng)的。氣體繼電器保護(hù)的靈敏度取決于氣體繼電器的重瓦斯流速和輕瓦斯容積的檢測和整定。但由于檢測設(shè)備和檢測手段的局限，因多種原因?qū)е職怏w繼電器重瓦斯異常動作而引起的事故時有發(fā)生，為確保變壓器的安全運(yùn)行，如何更為準(zhǔn)確的檢測和調(diào)整氣體繼電器重瓦斯整定值成為廣泛關(guān)注的問題。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù);瓦斯保護(hù);檢驗(yàn)

中圖分類號：TM586文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-9129（2020）13-0048-01

1瓦斯繼電器結(jié)構(gòu)

現(xiàn)階段，在國內(nèi)電力系統(tǒng)中，QJ型瓦斯繼電器使用最為普遍。變壓器通常接受瓦斯保護(hù)，該保護(hù)具有多方面優(yōu)勢，例如：可以高效、快捷地折射出變壓器中存在的故障問題。瓦斯繼電器又有輕、重之分，前者主要結(jié)構(gòu)包括：開口杯、干簧觸點(diǎn)等，發(fā)揮信號功能，后者則包括擋板、彈簧等結(jié)構(gòu)部件，發(fā)揮跳閘功能。當(dāng)變壓器處于常規(guī)工作狀態(tài)時，瓦斯繼電器也正常運(yùn)轉(zhuǎn)，其中會充滿油，開口杯則浸泡于其中，并為上浮狀態(tài)，干簧觸點(diǎn)處于斷開狀態(tài)。

2瓦斯繼電器檢測案例研究

2.1輕瓦斯保護(hù)動作。

（1）實(shí)例簡介。

案例1：某變壓器運(yùn)行中發(fā)出輕瓦斯動作信號，當(dāng)天安排取油、氣樣分析，結(jié)。后經(jīng)吊罩檢查，發(fā)現(xiàn)該變壓器B相高壓套管均壓球與導(dǎo)管接觸不良，造成均壓球與導(dǎo)管之間產(chǎn)生懸浮電位放電。

案例2：某非電力企業(yè)變壓器投運(yùn)不久就出現(xiàn)輕瓦斯保護(hù)動作，這一情況一直持續(xù)數(shù)年，因輕瓦斯動作太過頻繁，才取油樣和瓦斯氣體送電力部門分析。之后對該變壓器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)其中一相分接頭因接觸不良導(dǎo)致過熱，在長期運(yùn)行中故障持續(xù)發(fā)展，造成分接頭嚴(yán)重?zé)齻?/p>

（2）實(shí)例分析。對于能量較大、產(chǎn)氣速度較快的某些高溫過熱或火花放電等故障，當(dāng)產(chǎn)氣速率大于氣體溶解于油中的速率時，就會形成氣泡。在氣泡上升過程中，一部分氣體溶解于油中并與油中原來的溶解氣體進(jìn)行交換，改變了所生成氣體的成分和濃度;未溶解的氣體和油中被置換出來的氣體一起最終進(jìn)入瓦斯繼電器而積累下來，當(dāng)氣體積累到一定程度后繼電器將動作發(fā)出信號（即輕瓦斯動作）。

案例1是一起火花放電故障，產(chǎn)生的故障氣體主要是氫和乙炔，其次是甲烷和乙烯。瓦斯氣中的故障氣體換算到油中的理論值低于油中實(shí)測值。其原因是故障持續(xù)時間不長，產(chǎn)氣速度不是很高，油中氣體未達(dá)到飽和，故障氣體在進(jìn)入瓦斯繼電器的行程中，與油中的非故障氣體發(fā)生互換而改變了瓦斯氣中的故障氣體濃度。

案例2是一起高溫過熱故障，故障氣體主要是乙烯和甲烷，其次是乙烷、乙炔和氫。故障氣體含量很高，而且瓦斯氣換算到油中的理論值高于油中實(shí)測值。這一點(diǎn)與案例1相反，其原因是該變壓器故障持續(xù)時間已有數(shù)年，溶解于油中的氣體早已飽和，由于故障越來越嚴(yán)重，故障氣體成分發(fā)生了變化（如乙炔比例增加），故障氣體的產(chǎn)氣速率增快，新產(chǎn)生的故障氣體形成氣泡后在進(jìn)入繼電器過程中與油中溶解氣體幾乎無交換。如上所述，根據(jù)故障氣體含量的大小、及瓦斯氣中的故障氣體換算到油中的理論值與油中實(shí)測值的比較，可以判斷出故障的發(fā)展程度。

2.2重瓦斯保護(hù)動作。

（1）實(shí)例簡介。

案例3：某主變在運(yùn)行中發(fā)生本體重瓦斯保護(hù)動作，主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘。開關(guān)跳閘后約1h從主變底部取油樣進(jìn)行分析（未取瓦斯氣體），發(fā)現(xiàn)氫和乙炔等氣體比半年前有較大幅度增長;次日再次取油樣分析（變壓器在停運(yùn)中），結(jié)果故障氣體含量比前日又大幅增加。后經(jīng)吊罩檢查，查明故障是由于該變壓器A相調(diào)壓繞組的絕緣受潮，導(dǎo)致調(diào)壓繞組不同部分的匝間、層間發(fā)生電弧放電。

案例4：某變壓器在運(yùn)行中發(fā)生重瓦斯保護(hù)動作，主變跳閘。吊罩后發(fā)現(xiàn)B相線圈上壓環(huán)與上夾件之間的連接片燒斷，B相上壓環(huán)與上夾件制位釘之間的絕緣穿透，并有嚴(yán)重放電痕跡。

（2）實(shí)例分析。對于高能量的電弧放電故障，大量氣體迅速生成，所形成的氣泡快速上升并聚集在繼電器里;同時油箱內(nèi)壓力瞬時突增，形成油流通過瓦斯繼電器向油枕方向沖擊，引起重瓦斯保護(hù)動作使開關(guān)跳閘。

電弧放電產(chǎn)生的故障氣體主要是氫和乙炔，含量常高達(dá)數(shù)千μL/L，其次是甲烷、乙烯及乙烷。由于故障時產(chǎn)氣劇烈，生成的氣體很難與油中溶解氣體進(jìn)行交換就進(jìn)入瓦斯繼電器，因此故障氣體在油中以及在氣、液兩相間遠(yuǎn)不能達(dá)到溶解平衡。而且這類故障持續(xù)時間很短，當(dāng)變壓器跳閘后，變壓器油將停止流動循環(huán)，故障點(diǎn)附近油中高濃度故障氣體向四周擴(kuò)散速度就變得很慢。有人曾做過試驗(yàn)，在油自然循環(huán)的變壓器中，滿載時注入乙烯作為被測氣體，空載時注入甲烷作為被測氣體;結(jié)果表明，滿載時約需5h、空載時約需30h，氣體在油中才大致混合均勻。可見，當(dāng)故障點(diǎn)距離取油樣部位較遠(yuǎn)時，在所取的油樣中故障氣體濃度與取樣時間有很大關(guān)系。另一方面，如果變壓器停運(yùn)后氣體長時間留在繼電器中，故障氣體組分，特別是油中溶解度大的組分很容易回溶于油中，從而改變故障氣體組分在瓦斯氣體中濃度和在油中濃度。由此可見，變壓器停運(yùn)后，若油樣采集點(diǎn)與故障點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，則取樣與跳閘間隔時間越短，油樣中故障氣體濃度就越低，瓦斯氣中的故障氣體濃度則越高，反之亦然。

在案例3中，跳閘后1h取油樣分析，乙炔含量為66μL/L，氫含量也不很高，這與電弧放電故障特征不是很相像;但在第二天再次取油樣分析，結(jié)果故障氣體含量大幅增加，完全反映出了電弧放電故障的特征。如果在取油樣的同時也取瓦斯氣進(jìn)行分析（繼電器中有氣體時），就能避免像案例3那樣因取油樣時間距跳閘時間近而使得分析結(jié)果不能反映出設(shè)備的真實(shí)狀況。此外，如果變壓器有多個取樣口，變壓器跳閘后應(yīng)在上、中、下各處多取幾個油樣，以反映故障氣體在油中是否溶解平衡及故障點(diǎn)的大致位置。如在案例4中，從變壓器上部取的油樣，故障氣體含量比底部取的油樣要高得多，表明故障部位應(yīng)在變壓器上部;而且，瓦斯氣中的故障氣體換算到油中的理論值高于油中實(shí)測值，表明故障性質(zhì)屬產(chǎn)氣速率非常高的高能量放電故障。

參考文獻(xiàn)：

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