变压器气体保护动作原因分析刘波

变压器气体保护动作原因分析刘波

刘波

特变电工股份有限公司新疆变压器厂新疆昌吉831100

摘要：气体变压器有着很多的优点，在工作中有很大的作用。变压器气体保护是变压器内部故障的主保护，对变压器匝间和层间短路、铁心故障、套管内部故障、绕组内部断线、绝缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。下面介绍一起变压器因缺油油面下降引起的气体保护动作案例，给出缺油原因，提出防范措施，供参考。

关键词：热能与动力工程；应用；环境影响

引言

气体继电器具有灵敏度高、动作迅速、接线简单等优点，可以用来反映变压器油箱中的故障和油面降低等问题。当绕组轻微匝间故障、局部放电等低能量故障及铁芯发热等非电气网络故障时，瓦斯保护针对变压器内部轻微故障较电量保护具有更高的灵敏度及快速性。然而近年来变压器非电量保护继电器相关的缺陷和事故事件时有发生，其中一部分原因则是由于气体继电器误动故障造成的。因此，本文就气体继电器误动原因进行分析并提出相应的防范措施。

1.气体变压器的主要功能

（1）轻瓦斯保护。轻瓦斯保护是指变压器内部过热，或局部放电，使变压器油温上升而分解，产生一定的气体，汇集于继电器内，达到了一定量后触动继电器，发出预警信号。正常工作中，有足够的油在气体继电器里面，在油中会有一个上浮球，也叫浮子，上浮位置处，将会断开干簧的触点。如果变压器出现的运行中故障，会有异常热出现在故障点的局部，在其周围的变压器油，会有一定改变，那就是受热膨胀，油出现了溶解，并会有空气出来，变成气泡上到上面，发生这样变化的过程中，油还会同其他材料受到放电与电弧的影响，发生电离反应，产生出瓦斯。假设故障不严重，瓦斯气体会尽到气体继电器中，降低油面高度，上浮求出现了下沉运动，接通了干簧触点，有危险信号发出。（2）重瓦斯保护。重瓦斯保护是指变压器内发生严重短路后，将对变压器油产生冲击，作用到油，其会朝着继电器挡板做流冲运动，这时发生跳闸动作。假设变压器出现的严重故障，瓦斯气体数量较多，就会突然之间变压器内增加更大的压力，油朝向油枕做冲击运动，挡板护受到油的冲击，但是挡板还需要去对抗磁铁阻力，为了能带起磁铁，移动到干簧触点，促使其接通，促使跳闸出现。（3）绝缘油泄露保护。当变压器油箱发生泄露故障时，气体继电器中的油面会随着绝缘油泄露而下降。当油面下降到一定程度时，上浮球下沉转动，使簧触点接通，发出轻瓦斯报警信号。随着油面进一步下降，当油面降至接近油道底部时表示绝缘油已严重流失，下浮球下沉转动，使簧触点接通，发出重瓦斯报警信号。此项功能只有双浮球/浮子型气体继电器可以实现。

2.案例分析

2.1现场情况

变压器型号：SFSZ9－180000/220，储油柜为全密封结构，配装的胶囊型号为STP5000－1300。变压器于2006年11月出厂，2009年6月投运。2016年1月的一个凌晨，天气晴，气温0℃，寒冷。变压器气体保护动作前电网运行正常，无操作。04：43，一变压器本体轻瓦斯动作发信，05：27，变压器本体重瓦斯动作跳闸。

2.2检查分析

分析变压器保护动作行为变压器故障后，现场检查非电量保护逻辑及回路正确。调取故障录波图分析，重瓦斯动作前，录波二次采样及保护差流正常，判断变压器保护动作由气体继电器动作引起，保护动作行为正确。

2.2.2变压器电气试验

进行变压器本体电气、油气试验，数据正常。

2.2.3检查变压器渗漏油、阀门情况

变压器本体、气体继电器、压力释放阀、排油注氮机构箱、事故油池及有载开关均未发现渗漏油。储油柜与本体间的阀门指标均在开启状态，排油注氮的断流阀在开启状态，储油柜与呼吸器间畅通。

2.2.4检查变压器气体继电器

现场检查变压器本体气体继电器内油位在最低位置。打开集气盒放气阀时，气体继电器内气体无法排出，只能用针筒气管直接从取气口抽气。气体色谱检测分析，未发现异常气体成分。

2.2.5检查变压器储油柜

变压器本体储油柜油位计指示在4格位置，本体油温16℃。用U形管分别对储油柜、油箱的油位高度进行检测，储油柜油位在最底部的死油区位置，本体油箱油位在本体气体继电器下方25cm处。对储油柜胶囊充氮后，胶囊能保持压力，但油位指示仍在4格（油位指示卡死）。打开储油柜人孔，储油柜内没有变压器油。综合以上检查，判断变压器保护动作行为正确，排除变压器内部故障及渗漏油因素。本次变压器气体保护动作的原因为储油柜缺油引起气体继电器动作。

2.3现场处置

现场当天连夜组织备品油，过滤后重新补注油，恢复送电，一切正常。

2.4变压器缺油原因

该变压器2007年建设、安装。2008年，变压器局部放电试验不合格，现场处理后再次试验，合格。2015年，进行变压器本体例检，对油位计、气体继电器加装防雨罩，排油注氮例检合格。核查投运后历史缺陷记录，未发现足以导致油位明显减少的渗漏油缺陷。经排查分析，确认变压器气体保护动作跳闸原因是变压器基建安装时原储油柜内部缺油，且油位表指示不正确，存在假油位现象（油位计下限卡死在4格）。受此次低气温因素影响，变压器油位下降，储油柜、气体继电器内的变压器油回流至变压器本体，导致本体气体继电器缺油保护动作跳闸。未能及时发现变压器缺油问题的原因如下。

2.4.1基建安装

基建安装施工工艺不规范，关键工序未严格把控是造成变压器储油柜缺油的直接原因。

2.4.2竣工验收

基建工程竣工验收存在死角，未能及时发现变压器储油柜缺油。

2.4.3运维检修

设备运维巡视未能及时发现油位指示不正确，无法与温度曲线相对应。设备例检时未能发现储油柜油位异常、假油位。经核查，例检时，对变压器本体储油柜油位计只进行外观检查，记录“油位指示1/2，合格”，未采取有效措施落实变压器检修导则中油位计“应无假油位现象”及作业卡“油位指示应与温度值对应，油位计动作正常，无假油位”工艺要求。原作业卡内容不够细化，未明确如何判断无假油位，可操作性不够。

2.5变压器缺油的防范措施

（1）督促建设单位、监理单位严格按基建工程安装规范、工艺施工，做好关键工序的监理。同时，业主要参与关键工序的见证、检查，从源头防范施工工艺疏忽造成变压器缺油。（2）严格规范基建工程竣工验收工作，督促落实，验收卡逐项核实、签名，做好验收把控工作。（3）严格规范设备巡视要求，巡视时要核对油位指示与温度曲线是否一致，存在偏差及时排除。为防患于未然，宜安排变压器本体最高油温、最低油温及与油位曲线对应情况的排查，如有异常，及时消除隐患。（4）严格规范设备检修要求，进一步细化作业卡工序步骤和内容，方便现场作业。同时，检修作业人员要加强检修导则、作业卡内容的学习，保证现场作业时检修导则、作业卡的工序要求得到有效落实，保证检修后设备正常可靠。

3.结束语

气体继电器作为变压器的非电量保护装置，在变压器内部故障报警和保护方面起着重要的作用。而气体继电器的误动则影响电网运行的可靠性，因此本文针对气体继电器的误动原因提出了相应的防范措施，将极大地提高电网运行的可靠性，并对电力企业的社会效益和经济效益产生深远的影响。

参考文献

[1]变压器油中溶解气体分析和判断导则：DL/T722—2014[S].

[2]输变电设备状态检修试验规程：Q/GDW1168—2013[S].