气体继电器的保护动作分析

该文阐述了油浸式电力变压器气体继电器的工作原理、保护范围 、保护动作的原因分析及发生故障后的处理及安全措施。

【关键词】变压器；保护动作；气体继电器

1. 气体继电器的工作原理及保护范围

1.1 气体继电器的工作原理

气体继电器用于800kVA及以上的变压器中，它可以在变压器内部发生故障时产生气体或油面过度降低时发出报警信号，严重时将变压器切断电源，是变压器的一个重要保护装置。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。

1.2 气体继电器的保护范围

气体保护是变压器内部故障的主要保护之一，它能反映变压器油箱内部的任何故障。变压器油箱内的故障可以分为：绕组匝间或相间绝缘损坏造成的短路；高压绕组对地绝缘损坏造成的单相接地；铁芯局部发热或烧坏；分接开关接触不良或导线焊接不良等，上述故障气体保护都能通过正确反映。瓦斯保护动作迅速、灵敏可靠而且结构简单。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）一台断路器控制两台主变时，当其中一台变压器转入备用，则应将安装在备用变压器上的重瓦斯改接信号。

（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呼吸系统有异常现象，需要打开放气或放油阀门时。

2.保护装置动作原因分析

气体继电器是变压器内部故障的一种基本保护。正确地分析气体继电器动作的原因，判断故障性质，正确地进行处理，是保证变压器可靠运行的基础。

2.1 变压器内部故障

当变压器内部出现匝间短路、绝缘损坏、接触不良、铁心多点接地等故障时，都将产生大量的热能，使油分解出可燃性气体，向油枕方向流动。当流速超过气体继电器的整定值时，气体继电器的挡板受到冲击，使断路器跳闸，从而避免事故扩大，这种情况通常称之为重瓦斯保护动作。当气体沿油面上升，聚集在气体继电器内部超过30mL时，就可以使气体继电器的信号接点接通，发出警报，通常称之为轻瓦斯保护动作。

2.2 变压器附件或辅助设备异常

（1）呼吸系统不畅通 运行经验表明，呼吸系统不畅或堵塞会造成轻、重瓦斯保护动作，并大多伴有喷油或跑油现象。

（2）冷却系统漏气 当冷却系统密封不严进入了空气，或新投入运行的变压器脱真空不彻底时，都会引起气体保护的动作。

（3）冷却器入口阀门或散热器上部进油阀门关闭也会引起气体继电器的频繁动作。

（4）变压器进气 轻瓦斯动作的原因绝大多数是变压器进气造成的。造成进气的原因主要有：密封垫老化和破损、法兰结合面变形、油循环系统进气、潜油泵滤网堵塞、焊接处砂眼进气等。

（5）變压器内部出现负压区 变压器在运行中有的部位的阀门可能被误关闭，如：①油枕下部与油箱连通管上的蝶阀或气体继电器与油枕连通管之间的蝶阀；②安装时，油枕上盖关得很紧而吸湿器下端的密封胶圈又未取下。由于上述阀门被误关闭，当气温下降时，变压器主体内油的体积缩小，进而缺油又不能及时补油，致使油箱顶部或气体继电器内出现负压区，有时在气体继电器中还会形成油气上下浮动。油中逸出的气体向负压区流动，最终导致气体继电器动作。

（6）油枕油室中有气体 装有胶囊隔膜式油枕的变压器，胶囊将油枕分为气室和油室两部分，若油室中有气体，当运行时油面升高就会产生假油面，严重时会从呼吸器喷油或防爆膜破裂。此时变压器油箱内的压力经呼吸器法兰突然释熬，在气体继电器管路产生油流，同时套管升高座等死区的气体被压缩而积累的能量也突然释放，使油流的速度加快，导致气体保护动作。

（7）忽视气体继器防雨 气体继电器的接线端子有的采用圆柱形瓷套管绝缘。固定在气体继电器顶盖上的接线盒里，避免下雨时油枕上的雨水滴进接线盒内。该接线盒盖子盖好后还应当用外罩罩住。没安装防雨罩的气体继电器有可能在大雨时接线端子和地之间的电阻短接，使跳闸回路接通。当出口继电器两端电压达到其动作电压时，导致变压器两侧的断路器跳闸。

2.3 气体保护发生误动作及实例分析

2.3.1气体保护电缆损伤短路发生误动作。由于气体继电器装在变压器本体上，接点信号需要通过电力引到保护屏，该电缆在变压器本体保护管处容易产生损伤，如产生气体保护正负极间短路，则会导致重瓦斯保护动作跳闸。

2.3.2在二次系统上工作误碰发生误动作。在运行的变压器二次回路作业时，由于信号不清、工作人员疏忽、设计缺陷等原因，误将正电源短接到重瓦斯启动回路，导致重瓦斯保护动作误跳闸。

2.3.3放气操作不当。运行的变压器放气时，必须是缓慢地打开放气阀，而不要快速大开阀门，以防止因油枕空间压力骤然降低，油箱的油迅速涌向油枕，而导致重瓦斯保护动作，引起跳闸。

3.故障判断、处理及安全措施

3.1故障判断及处理

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。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）是否存在排气未尽造成呼吸不通畅造成误动作

（2）保护及直流等二次回路是否正常，是否存在二次接线受潮短路造成误动作

（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

3.2 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%的升高斜度。通往继电器的导管应有2%～4%的斜度。

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。

气体继电器安装时应加装防雨罩。

4.结束语

气体继电器是变压器一个重要的保护装置，其动作后，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，防止事故发生和误动作，保证变压器安全经济运行，可靠供电。