变压器油质对瓦斯保护的影响

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【摘要】电力企业这些年以来经常发生变压器本体瓦斯保护误动而引起变压器跳闸的故障，供电可靠性和变压器可靠性运行水平普遍下降。由于瓦斯保护装置对反映内部绝缘电弧的故障高度灵敏性或变压器绕组匝间短路具有指导性意义，动作后就必须分析判断并确认误动原因，在确保变压器本体无故障后方可将其投入运行。本文阐述了油浸式电力变压器瓦斯保护装置的基本工作原理，并从几个方面同时采取措施，杜绝瓦斯保护误动。

【关键词】油质瓦斯保护措施

一、概述

由于变压器本体瓦斯保护误动而引起变压器跳闸的故障，供电可靠性和变压器可靠性运行水平普遍下降。由于瓦斯保护装置对反映内部绝缘电弧的故障高度灵敏性或变压器绕组匝间短路具有指导性意义，动作后就必须分析判断并确认误动原因，在确保变压器本体无故障后方可将其投入运行。几个方面同时采取措施，杜绝瓦斯保护误动。

瓦斯保护是变压器的主保护之一，它反映了油箱内的所有故障。包括：油箱内的多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或与外壳间的短路、铁芯故障、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等。瓦斯保护动作快速、灵敏性可靠性高。但它无法判断油箱外部电路上的问题，故瓦斯保护无法作为保护变压器内部故障的唯一保护。另外，瓦斯保护的误动作易受外在因素的影响下产生，对此必须采取必要的措施。

引起瓦斯保护误动的原因多种多样。变压器的瓦斯保护是变压器内部故障的主要保护零件，对变压器匝间和层间短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面下降等故障都能灵敏动作。当油浸式变压器发生内部故障时，由于电弧将使绝缘材料分解并产生大量的气体，其强烈程度随故障的严重程度不同而发生改变。瓦斯保护就是利用反应气体状态的瓦斯继电器（又称气体继电器）来保护变压器内部故障的。需要有针对性地采取防范措施。

2002年5月珠树桥水电电厂投运以来，每当到夏天，因6.3KV线路故障速断跳闸或110kV线路开关合闸引起的主变瓦斯保护多次动作，但对主变压器各个部件进行检查均未发现问题。组织检修人员多次查找与分析，始终没有得到有效的根治，无形当中加大了劳动强度和精神负担。后来在低谷进行消缺时，通过翻阅一次设备的图纸，现地核对铭牌参数，结果发现高低压套管有气体，是导致主变瓦斯保护误动作多次的关键因素。

二、故障后检查过程

1、该厂瓦斯继电器采用许昌继电器厂生产的产品。

2、对瓦斯保护进行详细排查。

⑴校准瓦斯继电器，并将更换无故障的继电器模块。

⑵检查主变瓦斯保护跳闸矩阵，核对定值通知单的矩阵与实际相符。

⑶对瓦斯保护二次回路接线进行检查，确保二次回路绝缘与规程相符。

⑷测量相位角与差流均正常。

⑸对瓦斯保护进行传动试验，差动继电器动作正确，信号正确，保护出口继电器动作正确，未发生保护装置无误动及拒动情况。

⑹对瓦斯继电器进行检查，密封的浮筒在上方，金属档板在下方，密封的水银接点装在两头。浮筒和档板围绕自身的轴进行旋转。在正常工作时，绝缘油充满在继电器内，浮筒也在其中并处在上方，然而档板由于自身的重量处于下方位置，其水银接点也是断开的。

对上述各项目进行检查未发现问题，可以证明差动保护装置及二次回路正常。对主变压器等一次设备的检查也未发现异常。

三、综合原因分析

用常规的方式进行检查故障点，均未发现明显问题，因此我们翻查了继电保护各类书籍以及继电保护装置及二次回路故障检修丛书等。我们判断：瓦斯保护装置各项检查都合格，那么只能对瓦斯作进一步分析，看变压器是否存在问题。但从历史统计数据来看，瓦斯保护从未因6.3KV起过误动，所以没有引起足够关注。但从故障性质进行分析，特别是在夏天，因为6.3kV线路速断动作或110kV线路开关合闸引起的误动。造成变压器气体过多，产生瓦斯保护动作。因此，我们又查阅了关于瓦斯保护的反事故措施，要求表明：

（1）将瓦斯继电器的触点更换为竖立式，下浮筒更换为档板式，增加重瓦斯保护动作可靠性。

（2）在瓦斯继电器接线端上采取防水措施用来防止其由于渗水而引发短路等故障。

（3）用防油线作为瓦斯继电器的连接线。

（4）在电缆引线端子箱内的端子上分别连接瓦斯继电器的引出线和电缆。

（5）瓦斯保护二次回路接线方式不当。

上述完善后，再对高低压套管进行了现地查看，结果发现，高压低套管内有很多气体，通过套管的玻璃口看到气体不停地在冒气泡。

原因是变压器的油质有问题，不知何故将其作为主变开关用，因变压器的油含有大量的水分，故进行替换，替换后厂家判断：一是误将油更换成了绝缘油；二是没有更换设备铭牌，导致数据错误。工作人员将其作为绝缘油进行了更换。这样以来当外部产生较大的短路电流时，高低压侧TA的饱和状态与饱和程度成正比，因此产生较大的气体，造成瓦斯保护动作。

问题分析确认后，我们将变压器的油更换为绝缘油，瓦斯保护误动作的问题得到了有效的解决。

变压器的油对瓦斯保护的影响根据不断的尝试最终可以确定为：

⑴当发生轻微故障在油箱内部时，瓦斯继电器上开口杯旋转干簧触点触合，发“轻瓦斯”动作告警。

⑵当变压器发生严重故障在本体内部时，瓦斯继电器内油流速度大于1.0～1.4m/s，即油流冲击挡板干簧触点触合，发“重瓦斯”动作告警并发出跳闸脉冲信号。

⑶对于复合式瓦斯继电器（有上下开口杯与挡板），当油面由于变压器出现严重漏油而降低时，上开口杯、下开口杯相继露出油面，从而导致“轻瓦斯”、“重瓦斯”先后动作告警并发出跳闸脉冲信号，用来保护变压器。

（4）潜油泵型号：扬程2.5m、流量50m3/h以及扬程15m、流量40m3/h，作为变压器冷却器PC型片散式冷却器。

（5）自动/手动控制的区分。自动：片散式冷却器分组对称间歇启/停用、过载、过热时仅辅助冷却器，当有一组工作冷却器故障时备用冷却器；手动控制：管式冷却器正常负荷状态下，这为多台不同组合方式同时启动冷却器提供了可能。

（6）变压器的油质中含有大量水分子，这样在高温下分解出很多气体，各种条件均会对瓦斯继电器内部油流状态产生影响，如：瓦斯继电器安装点和油枕高程；油泵的流量和扬程；冷却器进出油道的安装；主变绕组散热管道的排序；油枕到油箱的管道油流流速；变压器发生内部故障；潜油泵的投运或停止；是否正确的进行检修维护等操作。

（7）穿越性短路故障发生在变压器内部后，变压器内部油流流速加快，导致压力差（油隙与绕组外侧）产生剧烈变化，气体继电器可能误动作。当故障电流上升后，变压器绕组发热，温度与油的体积成正比，体积的增加造成气体继电器误动作的结果。

（8）因滤油、加油或冷却系统严密以至空气不能进入变压器。

四、故障结论

主变瓦斯保护装置动作，主要由变压器所用的油质不合格所造成的，造成变压器内部气体过多。

五、防范措施

电力变压器运行规程DL/T572-95（以下简称“规程”）规定在变压器的日常巡视项目中首先应检查有无气体存在于气体继电器内，巡视要着重关注以下几点：

（1）气体继电器连接管上的阀门在全开位置。

（2）变压器的油枕呼吸器无异常。

（3）变压器保护柜内的连接片应正确投入瓦斯保护。

（4）绝缘油应充满继电器内，油枕油位在允许范围内。

（5）气体继电器防水罩须固定在指定范围。

（6）要定期对变压器进行滤油工作，防止油质含水量过多。

（7）在春、秋安全检查时着重进行防油、水、冻检查。在日常运行过程中，做好必要的三防措施。