变压器的气体保护

【摘要】该文阐述了油浸式电力变压器气体保护的工作原理、保护范围、运行状态和气体保护装置动作的原因及处理。

【关键词】变压器；气体保护；气体继电器

1.气体保护的工作原理及保护范围

1.1气体保护的工作原理

气体保护的主要元件是气体继电器，气体继电器安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道中。

变压器正常运行时，气体继电器内部充满变压器油。当变压器内部故障时，由于电弧原因将使绝缘介质分解产生大量气体，其强烈程度随故障的严重程度不同而不同。气体保护就是利用反映气体状态的气体继电器来保护变压器发生内部故障的。

1.2气体保护的保护范围

气体保护是变压器的主要保护之一，它可以反映油箱内的一切故障。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问的短路、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。瓦斯保护动作迅速、灵敏可靠而且结构简单。但是它不能反映油箱外部电路（如引出线上）的故障，所以不能作为保护变压器内部故障的唯一保护装置。另外，瓦斯保护也易在一些外界因素的干扰下误动作，对此必须采取相应的措施。

2.运行状态

变压器运行时气体保护应接于信号和跳闸，有载分接开关的瓦斯保护接于跳闸。

变压器在运行中进行如下工作时应将重瓦斯保护改接信号：

（1）用一台断路器控制两台变压器时，当其中一台转入备用，则应将备用变压器重瓦斯改接信号。

（2）滤油、补油、换潜油泵或更换净油器的吸附剂和开闭气体继电器连接管上的阀门时；

（3）在瓦斯保护及其二次回路上进行工作时。

（4）除采油样和在气体继电器上部的放气阀放气处，在其他所有地方打开放气、放油和进油阀门时。

（5）当油位计的油面异常升高或吸吸系统有异常现象，需要打开放气或放油阀门时。

3.气体保护装置动作原因

若气体保护动作，变压器开关跳闸，一般情况下，其事故过程已结束，后果比较严重。因此，必须在轻瓦斯信号动作时，认真检查，仔细分析，正确判断，立即采取措施。所谓瓦斯保护信号动作，是指因各种原因造成继电器内上开口杯的信号回路接点闭合，轻瓦斯信号动作。

接点闭合的原因一般有以下几方面：

空气进入变压器逐渐聚集在气体继电器上部，迫使继电器内油面下降，使干簧触点闭合，发出轻瓦斯信号。空气进入运行中的变压器有3种途径：

（1）变压器在换油、补充油时，欲换或补加的油未彻底进行真空脱气处理与严格按真空注油工艺进行，使油中的空气，附着在铁心、绕组，附件表面的空气及有机固体绝缘材料孔隙中的空气，在变压器投入运行后通过油的对流循环，变压器铁心的磁路伸缩，逐渐汇集，上升到气体继电器内，引起信号动作。

（2）变压器热虹吸器更换吸附剂（如硅胶）后，油浸及静置时间短，空气未彻底排净，由热虹吸器进入本体循环，进入气体继电器引起信号动作。

（3）强油循环的变压器潜油泵密封不良，因油泵工作时产生的微负压导致空气进入变压器本体循环，聚集在气体继电器内造成瓦斯信号动作。

环境温度骤然下降，变压器油很快冷缩造成油位降低，或者变压器本体严重漏油引起变压器内油位降低，即所谓油流引起气体继电器信号动作。

气体继电器二次信号回路故障，包括信号电缆绝缘损坏短路、端子排接点短路，个别在信号回路中所接信号等引起干簧触点闭合，造成瓦斯信号动作。

变压器内部存在放电或过热故障，引起固体绝缘材料分解，变压器油分解，产生氢气、一氧化碳、二氧化碳，低分子烃类气体，这些气体随油的对流循环逐渐变成气泡并上升聚集在气体继电器上部，迫使继电器内油面降低，引起轻瓦斯信号动作。

变压器发生穿越性短路故障。在穿越性故障电流作用下，油隙间的油流速度加快，当油隙内和绕组外侧产生的压力差变化大时，气体继电器就可能误动作。穿越性故障电流使绕组动作发热，当故障电流倍数很大时，绕组温度上升很快，使油的体积膨胀，造成气体继电器误动作。

以上所述因素均可能引起轻瓦斯保护信号动作。

变压器重瓦斯保护动作跳闸的原因可能是变压器内部发生严重故障，内部发生穿越性短路故障或二次保护回路有故障，保护误动作。

4.动作后的处理及安全措施

4.1动作后的处理

气体保护动作后，应立即对其进行认真检查，仔细分析，正确判断，并采取措施处理。

气体保护动作于信号时：应立即对变压器进行检查，查明动作原因，区分看是否因积聚空气、油面降低、二次回路故障或变压器内部故障造成。如气体继电器内有气体，则应记录气体量，观察气体颜色及试验是否可燃，并取气样及油样做色谱分析。可根据有关规程和导则判断变压器的故障性质。若气体继电器内的气体无色无味且不可燃，色谱分析判断为空气，则变压器可继续运行，并及时消除进气缺陷；若气体继电器内的气体可燃，有种溶解气体色谱分析结果异常，应综合判断确定变压器是否继续运行。

气体保护动作跳闸时说明是重瓦斯保护动作：处理的原则是对变压器变压器上层油面、外部特征、防爆喷油膜和各侧开关跳闸情况、停电范围等进行检查，如有备用变压器应立即投入恢复供电，并报告有关领导。为查明跳闸原因应重点考虑分析以下因素、做出综合判断：

（1）是否排气未尽造成呼吸不通畅

（2）保护及直流等二次回路是否正常

（3）变压器外观有明显故障或异常

（4）气体继电器中的气体是否可燃

（5）气体继电器中的气体和油中溶解气体的色谱分析结果

（6）必要的电气试验结果

（7）其它继电保护装置的动作情况

（8）在未查明原因消除故障前不得将变压器再次投入运行

4.2安全措施

为了保证气体继电器的灵敏与可靠性，必须使变压器油箱内部产生的气体全部顺利地进入气体继电器，当气体继电器内充满气体后，又可通畅地进入油枕中去。为此，需要执行以下安全技术措施。

变压器顶盖沿气体继电器方向与水平应有1%～1.5%的升高坡度。通往继电器的导管应有2%～4%的坡度，油枕处较高，使气体容易流入气体继电器。

气体继电器的引出线应采用防油线或塑料线，通过端子排和电缆连接在端子箱内端子排的两侧，绝对不能使用橡胶绝缘线以防变压器油对电缆绝缘的腐蚀。

5.结束语

变压器气体保护动作后，必须对变压器进行检查，查明动作原因。应定期对运行中的变压器进行维护和检查，及时发现隐患，做出相应处理，达到防止事故发生的目的，保证变压器安全经济运行，使系统可靠供电。

参考文献：

[1]谷水清.《电力系统继电保护》

[2]贾正春.《电力变压器运行规程》