变压器瓦斯保护及误动作防范

1、 变压器瓦斯保护及误动作防范【摘要】变压器作为电力系统输电不可或缺的装置，其可靠性和安全性对整个电网的持续供电起着关键作用。本文介绍了电力变压器在运行过程中的一些常见故障，根据不同的故障现象，装设不同的变压器保护装置。对变压器的瓦斯保护装置作了比较详细的分析，对变压器的安全运行和安全生产具有一定的指导意义。首先，本文阐述了变压器故障范围，故障分类及相应的保护装置，重点阐述了油浸式电力变压器瓦斯保护装置，包括其基本工作原理、保护范围。从宏观上对变压器瓦斯保护作介绍，为变压器瓦斯保护动作及误动作的叙述奠定了基础。其次，本文从变压器瓦斯保护原理及瓦斯产生的渠道着手，提出了变压器保护动作的主要原因，瓦

2、斯保护装置动作的处理及瓦斯动作信号处理对策，着重区别了轻瓦斯保护和重瓦斯保护，阐述了瓦斯气体点燃及色谱分析等。最后，在瓦斯保护动作的基础上，提出了防止变压器瓦斯保护误动作的措施，变压器瓦斯信号动作后，运行人员必须对变压器进行检查，查明动作的原因，及时到现场提取继电器气样、油样和本体油样分别作色谱分析。并针对由于运行、维护不当等多种原因造成变压器本体瓦斯保护误动而导致的变压器跳闸问题，进行全面、深入的分析，从安装、投运、检修、运行、检验等方面提出了治理措施。【关键词】： 变压器 瓦斯保护 误动作 色谱分析 【ABSTRACT】Power System transformer,as an inte

3、gral transmission device,its reliability and security of the entire network of reliable, continuous power supply plays a key role. This paper introduces a power transformer in running some of the common faults,the installation of a different transformer protection devices. Gas protection device on t

4、he Transformer made a more detailed analysis of the safe operation of the transformer and production safety have some significance.First of all,fault classification and the corresponding protection device.Gas from the macro on the transformer protection is introduced, in order to protect the motor a

5、nd transformer gas malfunction laid the foundation for the narrative.Secondly, this article from the transformer protection principle of gas and gas produced channels to start with the action proposed main transformer protection,focusing on a distinction between light and heavy gas to protect the ga

6、s protection, elaborated Methane gas ignited and the chromatographic analysis.Finally, in the gas protection on the basis of action is proposed to prevent the transformer malfunction of gas protection measures, the operating personnel must inspect the transformer to identify the reasons for the acti

7、on in time to the scene to extract the relay gas samples, Oil samples and bulk oil sample, respectively, for chromatographic analysis.In response to operation, maintenance and other causes of improper body transformer malfunction caused the gas to protect the transformer tripping problem, a comprehe

8、nsive, put into operation, maintenance, operation, inspection of the control measures put forward.【KEY WORDS】：transformer gas protection malfunction Chromatography目 录第一章 绪 论51.1 课题的背景及意义51.2变压器故障保护发展现状71.3变压器瓦斯保护8瓦斯保护概述8瓦斯保护的控制91.4本文主要工作10第二章 变压器瓦斯保护112.1瓦斯保护工作原理112.2变压器瓦斯保护范围13 2.3变压器瓦斯保护检验132.3.1

9、瓦斯继电器内部和机械部分的检验13瓦斯继电器的密封试验14瓦斯继电器定值整定检验14瓦斯继电器接点工作可靠性检验14 2.4变压器瓦斯保护优缺点15瓦斯保护的优点是：15瓦斯保护其缺点是：15 2.5几种常见的瓦斯继电器15第三章 瓦斯保护动作23轻瓦斯动作主要原因24重瓦斯动作原因243.2变压器后备保护和瓦斯保护动作后的处理26变压器气体保护动作后的处理26 3.2.2 变压器差动保护动作后的处理27定时限过电流保护、零序保护动作的处理28 3.3继电器中气体的鉴别28第四章 变压器瓦斯保护误动作防范措施30 4.1安装与投放30 4.2运行操作与维护30 4.3检修工作31 4.4变压器

10、瓦斯保护的反事故措施314.5瓦斯电器安装方式32 4.6变压器瓦斯保护日常巡视项目32第五章 毕业设计结论33参考文献35第一章 绪 论1.1 课题的背景及意义电力变压器作为联系不同电压等级网络的设备，是电力系统中极其重要的组成部分，它在电力系统的发电、输电、配电等各个环节中被广泛使用。随着近些年来，电力系统规模的不断扩大，电压等级的提高，增加了很多大容量的变压器，因而它的安全运行与否，是整个电力系统能否连续稳定工作的关键，也是电力系统可靠工作的必要条件。而且电力变压器本身造价昂贵，一旦发生故障而遭到破坏，将给维修带来很大困难，造成大的经济损失。因此，必须根据变压器的容量和重要程度，并考虑到

11、可能发生的各种故障类型和不正常运行状态，来装设性能良好、工作可靠的继电保护装置。分析电力变压器的故障，可分为短路故障和不正常运行状态两种，而变压器的短路故障，又可按发生在变压器的内外部情况分为内部故障和外部故障。变压器的内部故障主要是指各相绕组之间发生的相间短路、绕组的线匝之间发生的匝间短路、绕组或引出线通过外壳发生的接地短路故障等。变压器的外部故障主要是指外部绝缘套管和引出线上发生相间短路和直接接地短路故障。变压器的不正常运行状态主要有:由于外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油造成的油面降低；由于外加电压过高或频率降低

12、引起的过励磁；变压器油温升高和冷却系统故障等。根据上述故障类型和不正常运行状态，变压器应装设以下保护：(1)瓦斯保护对于变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作，同时也能反映绕组的开焊故障。(2)纵联差动保护或电流速断保护为反应变压器绕组和引出线的相间短路故障、中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路故障以及绕组匝间短路故障，应装设纵联差动保护或电流速断保护。保护动作后，跳开变压器各电源侧的断路器。(3) 反映外部相间短路的后备保护动作于变压器的外部故障和作为主保护的后备保护，根据变压器的容量和应用情况，可分别采用过电流保护、复合电压起动的过

13、电流保护、负序电流及单相式低电压起动的过电流保护、阻抗保护。(4) 反映外部接地短路的接地保护对中性点直接接地电力网内，由外部接地短路引起过电流时，应装设零序电流保护。当电力网中部分变压器中性点接地运行，应根据具体情况，装设专用的保护装置，如零序过电压保护，中性点装放电间隙加零序电流保护等。 (5) 过负荷保护对0.4MVA以上的变压器，当数台并列运行，或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。过负荷保护接于一相电流上，并延时作用于信号。(6) 过励磁保护高压侧电压为500kV及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护

14、。(7) 非电量保护对变压器本体和有载调压部分的温度、油箱内压力升高以及冷却系统的故障，应按现行变压器标准的要求，装设可作用于信号或动作于跳闸的装置。为实现上述保护内容的功能，适应当今大容量变压器应用的日益增多以及电力系统网络日益复杂化的趋势，并伴随着计算机技术的迅速发展，微机继电保护装置在高压电网中得到了广泛的应用，成为目前继电保护中最重要的保护形式。微机保护相比与传统的保护装置，具有更高的可靠性、快速性和灵敏度，可更大限度的保证电力系统和变压器的安全运行，减少事故的损失。1.2 变压器故障保护发展现状追溯变压器保护的发展历史，以1931年R.E.Cordray提出比率差动的变压器保护标志着

15、差动保护作为变压器主保护时代的到来。电流差动保护也以其原理简单、选择性好、可靠性高的特点在变压器保护中获得了极其成功的应用。但由此带来的技术难题是如何将变压器的励磁涌流与内部故障区分开来。变压器保护的发展史也自此成为一部变压器励磁涌流鉴别技术发展史。1941年，C.D.Hayward首次提出了利用谐波制动的差动保护，将谐波分析引入到变压器差动保护中，并逐渐成为国外研究励磁涌流制动方法的主要方向。1958年,R.L.Sharp和W.E.GlassBurn提出了利用二次谐波鉴别变压器励磁涌流的方法，并在模拟式保护中加以实现，同时，还提出了差动加速的方案，以差动加速、比率差动、二次谐波制动来构成整个

16、谐波制动式保护的主体，并一直延续至今。微机变压器保护的研究开始于60年代末70年代初。1969年，Rockerfeller首次提出数字式变压器保护的概念，揭开了数字式变压器保护研究的序幕，之后，O.P.Malik和Degens对变压器保护的数字处理和数字滤波做出了研究；1972年，Skyes发表了计算机变压器谐波制动保护方案，使得微机式变压器保护的发展向实用化方向迈进。变压器保护在进入数字微机时代后，利用微机强大的运算和处理能力，新的励磁涌流鉴别方法不断被提出，在国内外形成研究热潮。间断角原理从分析励磁涌流波形本质出发，为励磁涌流的鉴别提供了新思路，沿着这个思路，波形比较法、波形对称法和积分型

17、波形对称法相继被提出。现在实用的微机变压器保护中识别励磁涌流的方法也主要是：二次谐波闭锁、间断角闭锁、波形对称原理等。实践表明，在过去几十年间，上述原理基本上能达到继电保护要求。然而，随着电力系统以及变压器制造技术的日益发展，利用涌流特征的各种判据在实用中均遇到了一些无法协调的矛盾。为了保障变压器安全、可靠地运行，电力工作者不断深入分析其运行特性，研究新原理，新方法提高变压器保护的性能，对其理论探讨与装置研制一直在不断进行。针对差动保护中的励磁涌流问题，国内外积极研究各种原理予以解决，如：二次谐波制动、间断角、电压制动、磁通特性原理和等值电路法等。另外，将新兴学科和方法（如模糊集合论、专家系统

18、、人工神经网络等）运用到变压器的保护中也是研究的热点之一。而随着计算机及网络技术的迅猛发展，高性能的微处理器芯片层出不穷，微机变压器保护装置的性能不断得到改善，整个微机保护系统正向傻瓜化，人工智能化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化，标准化方向发展。1.3 变压器瓦斯保护瓦斯保护概述瓦斯保护是变压器内部故障的基本保护，它的主要器件是瓦斯继电器，安装的位置在油箱与油枕之间的联接管道中。为了能使该变压器内部积聚的气体经过与瓦斯继电器联接的管道，并顺利流入油枕，根据变压器安装的相关规程规定，应当把变压器靠油枕一侧的位置垫高，使变压器的大盖沿瓦斯继电器的方向上高出有1 %1. 5 %的升高坡度

19、，另一个是变压器油箱到油枕联接管的坡度为2 %4 %(这个坡度是由厂家制造好的) 。变压器大盖坡度要求在安装变压器时从底部垫好。这2 个坡度都是为了防止在变压器内贮存空气以及故障时，便于使气体迅速可靠地冲入瓦斯继电器，保证瓦斯继电器灵敏的动作。当变压器油箱内部发生相间、层间或匝间短路故障时，伴随有电弧产生，或某些部件严重发热，导致油箱内绝缘油和其他绝缘材料受热分解并产生挥发性气体(即瓦斯) 。因为气体比油轻，气体就会很快上升到变压器的最高部分油枕内。在严重故障时，大量气体会产生很大的压力，使油迅速向油枕流动。根据这一特性，我们可以通过变压器油箱内的气体或油，向油枕方向流动的情况，来判断变压器内

20、部故障的状态。利用这些性质构成的变压器保护称为瓦斯保护，在瓦斯保护装置中，反应这些特性的基本器件是瓦斯继电器。在变压器正常工作时，瓦斯继电器的容器内一般是充满变压器油的，它的两对灵敏水银触点是断开的。如果变压器内部出现轻微故障，则因油分解而产生的气体聚集在容器的上部时，此时迫使油面下降，使上面一对水银触点闭合，接通信号回路，发出报警信号，即继电器轻瓦斯动作。如果变压器内部发生严重故障，将会产生强烈的气体，并出现变压器油的涌浪，迫使油猛烈地由油箱进入油枕，通过联接管道的时候，要经过瓦斯继电器，这时强大的油流冲击瓦斯继电器的挡板，使下面一对水银触点闭合，接通跳闸回路，切断与变压器连接的所有电源，从

21、而起到保护变压器的作用，即继电器重瓦斯动作。瓦斯保护的控制瓦斯继电器的一对接点动作于信号，发出报警信号，另一对接点接通信号继电器和出口中间继电器，作用于跳闸。继电器作用于信号的接点，反映了变压器的轻微故障，故称为轻瓦斯保护。作用于跳闸的接点，反映了变压器的严重故障，故称为重瓦斯保护。变压器在充油或新注入油后，应当经常打开瓦斯继电器内的放气阀门，防止油中的空气在变压器带负载受热上升。为了防止断路器或信号的误动作，可以利用压板，将瓦斯保护切换至作用信号，直至不再存在空气逸出为止。瓦斯继电器的接点，是由于油的流动或气流的冲击而闭合。因此，接点的闭合，是有冲击性，为了使接点发出的脉冲有足够时间跳断路器

22、，出口中间继电器应有自保持回路。1.4本文主要工作阐述了电力变压器瓦斯保护装置的基本工作原理、保护范围、安装方式、日常巡查项目、运行状态和瓦斯保护装置信号动作的原因及其事故分析诊断的基本原则与处理方法，并提出了反事故措施。提出防止变压器瓦斯保护误动作的措施，变压器瓦斯信号动作后，运行人员必须对变压器进行检查，查明动作的原因，及时到现场提取继电器气样、油样和本体油样，分别作色谱分析。第二章 变压器瓦斯保护2.1瓦斯保护工作原理瓦斯保护是变压器内部故障的主要保护元件，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均能灵敏动作。当油浸式变压器的内部发生故障时，

23、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不同。瓦斯保护就是利用反应气体状态的瓦斯继电器来保护变压器内部故障的。在瓦斯保护继电器内，上部是一个密封的浮筒，下部是一块金属档板，两者都装有密封的水银接点。浮筒和挡板可以围绕各自的轴旋转。在正常运行时，继电器内充满油，浮筒浸在油内，处于上浮位置，水银接点断开；档板则由于本身重量而下垂，其水银接点也是断开的。当变压器内部发生轻微故障时，气体产生的速度较缓慢，气体上升至储油柜途中首先积存于瓦斯继电器的上部空间，使油面下降，浮筒随之下降而使水银接点闭合，接通延时信号，这就是所谓的“轻瓦斯”；当变压器内部发生严重故障时，则产生

24、强烈的瓦斯气体，油箱内压力瞬时突增，产生很大的油流向油枕方向冲击，因油流冲击档板，档板克服弹簧的阻力，带动磁铁向干簧触点方向移动，使水银触点闭合，接通跳闸回路，使断路器跳闸，这就是所谓的“重瓦斯”。重瓦斯动作，立即切断与变压器连接的所有电源，从而避免事故扩大，起到保护变压器的作用。瓦斯继电器有浮筒式、档板式、开口杯式等不同型号。瓦斯保护的动作又可分为以下几类：(1)空气进入变压器逐渐聚集在瓦斯继电器上部，迫使继电器内油面下降。这时，开口杯在空气中的重量加上杯内油重所产生的力矩使开口杯下降并使干簧触点闭合，发出轻瓦斯动作信号。空气进入运行中的变压器有三种途径。一是变压器在换油、补充油时，欲换或补

25、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，变压器铁心的磁致伸缩，逐渐汇集、上升到瓦斯继电器内，引起瓦斯保护动作，发出信号。二是变压器热虹吸器更换吸附剂(如硅胶)后，油侵及静置时间短，空气未彻底排净，由热虹吸器进入本体循环，进而进入瓦斯继电器引起瓦斯保护动作，发出信号。三是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，聚集在瓦斯继电器内造成瓦斯保护动作，发出信号；(2)环境温度骤然下降，变压器本体油很快冷缩造成油位降低，或者变压器本体

26、严重漏油引起变压器内油位降低，即所谓油流引起瓦斯继电器动作，发出信号；(3)瓦斯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，造成瓦斯保护动作，发出信号；(4)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大气泡并上升聚集在瓦斯继电器上部，迫使继电器内油面降低，引起瓦斯保护动作，发出信号。瓦斯保护接线原理如图2-1所示：图2-1 瓦斯保护原理接线图当变压器内部发生轻微故障，使油位降低时，瓦斯继电器KG的上接点KG1动作，接通信号继电器1K

27、S发出信号。当变压器内部发生严重故障，使瓦斯继电器KG的下接点KG2动作，接通信号继电器2KS和中间继电器KM，发出信号并使断路器跳闸。容量为1000kVA及以上的变压器应装设瓦斯保护。目前大多采用QJ280 型继电器，其信号回路接上开口杯，跳闸回路接下档板。所谓瓦斯保护信号动作，即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， 光字牌灯亮。2.2变压器瓦斯保护范围瓦斯保护是变压器的主要保护，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。瓦斯保护动作迅速、灵敏可靠而且结构简单。但是

28、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（如地震）的干扰下误动作。变压器有载调压开关的瓦斯继电器与主变的瓦斯继电器作用相同、安装位置不同，型号不同。2.3变压器瓦斯保护检验瓦斯保护是电力变压器内部故障检测的主要保护，其安装和瓦斯继电器质量的好坏，决定着瓦斯保护的运行效果。因此，必须认真进行检验。 瓦斯继电器内部和机械部分的检验（1）玻璃窗、放气阀、探针处和引出线端子等应完整不渗油。拆、接引线时，防止引线端子跟随一起转动；（2）浮筒无裂纹及凹凸处、玻璃窗应完整清晰明亮无裂纹线；（3）水银接点的水银面应清洁光亮，摇动

29、分、合时水银流动灵活，不应挂在玻璃壁和电极上，电极和极尖应光亮呈银白色；（4）水银接点柱焊接牢固，根部套软塑料管加固；接点引线长短应合适，能任意弯曲，无断股现象；瓷珠应完整光滑无毛刺；（5）水银接点应固定牢固。接点距离正常时，有一极浸入水银中的长度应不小于4mm。其它类型继电器的接点正常时，两极应断开。接点引钱的极性，为经常浸入水银中的接点接正极。若未经常浸入水银中接点接正极时，由于水银蒸气是导体的原故，长期运行，接点可能损坏，甚至可能使瓦期保护动作；（6）可动部分应灵活，动作可靠，返回无卡住现象；（7）浮筒型瓦斯继电器水银接点的位置应调整在当浮简浮起时，接点之间的距离不小于4mm。当浮筒下沉

30、使水银接点恰好接触闭合时，浮筒尚能继续向下沉方向偏转约50，以保证接点闭合可靠。瓦斯继电器的密封试验（1）在密封试验前检查水银接点有无因水银蒸气所造成的通路，可用2500V摇表测量接点间绝缘电阻应不小于50M，且无瞬间闪光和放电发光现象。若用交流1000V耐压时，良好的接点不发光，不良的接点则发出强烈的紫光。 （2）将浮筒与水银、干簧接点放人注有变压器油的试验器内，加15个大气压在保持油温在9095C的情况下，连续24h的密封性试验。浮筒重量试验前后相差不大于0·1g；观察判断接点的完好性，轻轻摇动水银接点，如发现水银面上出现细长薄膜或水银分裂成小珠，则是接点有渗油现象。瓦斯继电器的

31、接点蒸发试验用玻璃烧杯，注入适量变压器油，将水银接点置于油的上部，接点处于断开位置，软线露出油面，用电炉加热保持油温在70800C，连续2h，水银应无蒸发现象。若电极和玻璃管壁上附有水银珠或负极上挂有水银霜，则是接点有蒸发现象。2.3.3瓦斯继电器定值整定检验（1）轻瓦斯整定：当壳内聚积250300cm3的空气时，应能可靠动作。 （2）重瓦斯整定：自然油冷却的变压器为08l0ms油流速，能可靠动作；强迫油循环冷却的变压器为10l2ms油流速，能可靠动作。瓦斯继电器接点工作可靠性检验（1）接点连续断开和闭合额定电压和电流10次，应无弧光和烧焦点痕迹。 （2）接点接触电阻不大于1。2.4变压器瓦斯

32、保护优缺点瓦斯保护的优点是：不仅能反映变压器油内部各种故障，而且还能反映差动保护所不能反映的不严重的匝间短路和铁芯故障。此外，当变压器内部进入空气时也有所反映。因此，是灵敏度高、结构简单、动作迅速的一种保护。瓦斯保护其缺点是：（1）不能反映变压器外部故障（套管和引出线），因此瓦斯保护不能作为变压器各种故障的唯一保护。（2）瓦斯保护抵抗外界干扰的性能较差，例如发生地震时就容易误动作。（3）如果在安装瓦斯继电器时未能很好地解决防油问题或瓦斯继电器不能很好地防水，就不可能漏油腐蚀电缆绝缘或继电器进水而造成误动作。2.5几种常见的瓦斯继电器浮筒挡板式瓦斯继电器挡板式瓦斯继电器是将浮筒式瓦斯继电器的下浮

33、筒换成挡板，而上浮筒仍保留，经这种改进后，耐震性能较好，并且克服了下浮筒密封不良的缺点，继电器的运行比较稳定，可靠性也大大提高，因而得到广泛的应用。浮筒挡板式瓦斯继电器的内部构造如图。它由两部分组成，即上部的密封浮筒5和下部的金属挡板6。浮筒和挡板固定在轴上，可以绕轴转动，在它们上面各附有一个水银接点7。顶盖上面装有放气阀2和接线端子3、4等。继电器外壳上有油面监视玻璃窗8，观察继电器油位和气体的容积。瓦斯继电器能反应气体容积及油流速度的大小。其动作过程如下：变压器正常运行时，继电器外壳内充满了油，浮筒受油的浮力而浮起，挡板由于自身的重量而下垂。这时，装在浮筒和挡板上的水银接点处于断开位置（水

34、平位置）。变压器内部故障时，产生气体的强烈程度取决于故障的严重情况。发生轻微故障时，产生的气体较少且速度慢，气体上升到油面后，聚集在继电器顶部，占去了充油的空间，一部分油被挤入油枕。由于气体的压力使油面下降，上浮筒随着油面的降低而下沉。当油面下降到预定高度时，装在浮筒上的水银接点接通，即轻瓦斯保护动作，发出警告信号。变压器内部发生严重故障时，故障点周围的温度剧增，变压器油和绝缘材料分解并产生大量瓦斯气体，变压器内部压力升高，迫使变压器油从油箱向油枕方向冲击。挡板受油流冲动，转动到一定位置时，使水银接点接通，即重瓦斯保护动作，瞬时作用于跳闸回路，切断变压器电源，以防止事故扩大。变压器油箱发生严重

35、漏油故障时，变压器油面降低，瓦斯继电器内的油面跟随下降。瓦斯继电器的上浮筒下沉，使水银接点闭合发出“轻瓦斯动作”信号运行经验表明，采用密封浮筒和水银接点的瓦斯继电器存在一定的缺陷，特别是上浮筒的存在，使它仍保留了浮筒式瓦斯继电器的部分缺点。首先是抗震能差，一般在五级以上地震时就可能发生误动作。浮筒虽然经过加温加压的密封试验，但仍不能完全防止长期运行中由于浮筒渗油发生的误动作。水银接点质量不良（如密封性、真空度、绝缘电阻、遮断容量等指标不能保证）也容易造成瓦斯保护误动作。因此，提高瓦斯继电器动作的可靠性是一个重要问题。此外，原有瓦斯继电器的动作流速整定值只能在0.61m/s范围内调整，而强迫油循

36、环冷却变压器的瓦斯保护，要求动作流速整定值不小于1.2m/s。由于以上原因，要求研制性能良好的新型瓦斯继电器。目前应用的瓦斯继电器，用开口杯代替密封浮筒，克服了浮筒渗油的缺陷；用干簧接点代替水银接点，防止震动时误动作，是一种有较好抗震结构的瓦斯继电器。开口杯挡板式瓦斯继电器现以性能较好的开口杯挡板式瓦斯继电器的结构和工作原理介绍如下，开口杯挡板式气体继电器的结构如图所示（QJ180型）。上部有一个附带永久磁铁4的开口杯5，下部有一面附带永久磁铁11的挡板10。正常情况下，继电器内及上开口杯内充了满油，在轴一侧的开口杯，同时受到杯内油的重力及油对开口杯浮力的作用。在轴另一侧的平衡重锤6，有重锤的

37、重力及油对重锤的浮力。这些力平衡的结果，使开口杯侧产生的力矩小于平衡锤的力矩，开口杯处于上翘位置。和开口杯定在一起的永久磁铁4位于干簧接点15的上方，干簧接点15可靠断开。挡板10在弹簧9的保持下，处于正常位置，其附带的永久磁铁11远离干簧接点13，干簧接点13可靠断开。当变压器内部发生轻微故障时，产生少量气体，汇集在瓦斯继电器的上部，迫使瓦斯继电器内油面下降，使开口杯露出油面。由于物体在气体中所受浮力比在油中受到的浮力小，开口杯及附件在气体中的重量加上杯内油的重量产生的力矩大于重锤所产生的力矩，因而开口杯失去平衡，使开口杯随着油面降低而下沉，绕轴落下，永久磁铁4随之落下，靠近干簧接点时，接通

38、干簧触点，发生轻瓦斯动作信号。当变压器严重漏油使油面降低时，开口杯下沉到一定位置，干簧接点闭合，同样会发生“轻瓦斯动作”信号。移动重锤6的位置，可以调整轻瓦斯保护的动作气体容积。轻瓦斯保护动作气体容积的调节范围在250300cm3之间。当变压器油箱内部发生严重故障时，油箱内产生大量的气体，形成强烈油流，油流从油箱通过瓦斯继电器冲向油枕，强烈油流将冲击挡板10，若油流速度达到一定值，该油流速度将超过重瓦斯（下挡板）整定的油流速度（在0.71.5m/s范围内），油流对挡板的冲击力将克服弹簧的反作用力而被推向前，挡板被冲到一定位置，使固定在挡板上的永久磁铁11靠近干簧触点13，将干簧触点13吸合，发

39、出跳闸脉冲，发出跳闸脉冲，断开变压器各电源侧的断路器，称为重瓦斯保护动作。松动调节螺杆14，改变弹簧9的长度，可调整重瓦斯动作的油流速度。螺杆12用于调整永久磁铁11与干簧触点13之间的距离（一般为0.51mm），螺杆固定后，不随意变动。调整好后，将继电器装于油箱与油枕之间的连接管道上。安装时，应将继电器上的箭头指向油枕。安装好后，打开导油管上的连接阀，使继电器充油。打开排气口17处的帽子，松动顶针2，使空气排出，直至排气口连续冒油为止。从排气口17打进空气，可以检查轻瓦斯保护动作的可靠性。检查重瓦斯保护触点动作是否可靠，可把罩l取下，按动波纹管，通过探针7来实现。开口杯挡板式瓦斯继电器具有较

40、大的流速整定范围，能满足大型变压器和强迫油循环变压器的需要，并具有很好的防震性能，从而得到广泛应用，瓦斯保护的原理接线如图所示。瓦斯继电器WSJ（或KG）的上触点为轻瓦斯保护触点，动作于发信号。轻瓦斯保护触点（上触点）闭合时，延时发出“轻瓦斯动作”信号。瓦斯继电器的下触点为重瓦斯保护触点，通过切换压板QP接向出口中间继电器BCJ（或KPO）时，重瓦斯保护投入工作。重瓦斯触点（下触点）闭合后，经信号继电器XJ（或KS）、切换压板，起动出口中间继电器BCJ（KPO），作用于跳开变压器断路器。重瓦斯保护触点在油流冲击下可能时通时断，为了使重瓦斯保护能可靠动作必须选用具有自保持线圈的出口中间继电器，即

41、借助具有串联电流自保持线圈的中间继电器来实现。断路器跳闸后，出口回路的自保持状态靠断路器的辅助接点解除。切换压板的作用是改变重瓦斯的动作方式。当变压器换油、气体继电器试验、变压器重新安装或大修后投入运行之初，为防止重瓦斯保护误动作，通过切换压板QP，将保护换接于电阻R回路，即将重瓦斯保护投入信号，以防重瓦斯误动作跳闸。R的电阻值应按信号继电器XJ（KS）能可靠动作的条件选择。复合式瓦斯继电器目前推荐采用开口杯和挡板构成的复合式瓦斯继电器。复合式瓦斯继电器的结构图。在复合式瓦斯继电器内部的上下方各有一个带磁力接点的开口杯1、2。正常运行时，上、下开口杯2和l都浸在油中，由于开口杯及附件在油内的重

42、力所产生的力矩比平衡锤4产生的力矩小。因此，开口杯处于上升位置，磁力接点（干簧触点）3断开。当油箱内部发生轻微故障时，产生较少的气体（称轻瓦斯），此气体上升到油面并聚集在继电器上部，使油面下降，上开口杯即露出油面。开口杯及附件在空气中的重力加上杯内油的重量，所产生的力矩大于平衡锤4所产生的力矩，于是上开口杯2顺时针方向转动，带动永久磁铁靠10近下部干簧的触点3，使上方的磁力接点闭合，发出“轻瓦斯”信号。当变压器油箱内部发生严重故障时，产生大量的气体（称重瓦斯），大量气体和油流的冲击档板8，挡板带动下开口杯1顺时针方向转动，带动永久磁铁3使下磁力接点闭合，发出断路器跳闸脉冲。当变压器严重漏油而使

43、油面极度降低时，首先是上开口杯露出油面，与上开口杯动作原理相同，发出报警信号；当出现严重漏油而使油面逐渐降低时，继之下开口杯露出油面后亦能动作，发出跳闸脉冲。瓦斯保护的原理接线图如图所示。瓦斯继电器3的上接点由上开口杯控制，叫轻瓦斯，动作后，发出延时信号。继电器3的下接点由下开口杯控制，叫重瓦斯，动作后，经信号继电器6起动出口中间继电器4，跳开断路器1DL、2DL。由于重瓦斯是按油流流速的大小而动作的，而油的流速在故障过程中往往很不稳定，此时为使断路器能可靠跳闸，重瓦斯动作后必须有自保持回路，即借助具有串联电流自保持线圈的中间继电器来实现自保持功能，以保证有足够的时间使断路器跳闸，动作后由断路

44、器的辅助触点来解除出口回路的自保持。此外，为防止瓦斯保护在变压器换油或作瓦斯继电器试验时引起重瓦斯保护误动作跳闸，可利用切换片（QP）5，使重瓦斯跳闸回路暂时切换到信号回路运行。瓦斯保护的主要优点是动作快、灵敏度高（对缓慢发展的故障、其灵敏性比变压器的差动保护优越，能够反应变压器油箱内部各种类型的故障如铁芯局部烧坏、绕组匝间短路、内部断线、绝缘逐渐老化及油面下降等）、结构简单、并能反映变压器油箱内的各种短路、故障，运行比较稳定，可靠性比较高、安装很简单。但由于不能反应油箱外套管及连接线上的故障，对绝缘突发性击穿的反应不及差动保护快；而且在强烈地震预报期间和变压器新投入时，瓦斯保护不能投到跳闸位

45、置，所以不能完全取代差动保护的作用。因此瓦斯保护可作为变压器的主保护之一，与纵差动保护相互配合、相互补充，实现快速而灵敏地切除变压器油箱内飞外及引出线上发生的各种故障。重瓦斯的动作值是用油流的速度来整定的，对一般变压器通常整定在0.61米秒，对于强迫油循环的变压器整定为1.11.2米秒。瓦斯保护动作后，应立即通过继电器上的透明玻璃观察气体的数量和颜色，并在继电器顶部的排气口处把气体取出收集起来进行分析化验，根据气体的数量、颜色、化学成分、可燃性等，判断保护动作的原因和故障的性质。第三章 瓦斯保护动作3.1瓦斯保护动作主要原因（1） 空气进入变压器逐渐聚集在瓦斯继电器上部，迫使继电器内油面下降。

46、这时，开口杯在空气中的重量加上杯内油重所产生的力矩使开口杯下降导致触点闭合，发出轻瓦斯信号。        空气进入运行中的变压器有三种途径：一是变压器在换油、补充油时，被换或补加的油未彻底进行真空脱气处理，或者未严格按真空注油工艺进行，使油中的空气附着在铁心、绕组、附件表面上及有机固体绝缘材料孔隙中，这些气体在变压器投入运行后通过油的对流循环、变压器铁心的磁滞现象，逐渐汇集、上升到瓦斯继电器内，引起信号动作。二是变压器呼吸器更换吸附剂（如硅胶）后，静置时间较短，空气未彻底排净，由呼吸器进入本体循环，进而进入瓦斯继电器引起信

47、号动作。三是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，聚集在瓦斯继电器内造成瓦斯信号动作。（2）环境温度骤然下降，变压器的本体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，即所谓油流引起瓦斯继电器信号动作。（3）瓦斯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原因引起触点闭合，造成瓦斯信号动作。 （4）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，并产生氢气、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大气泡并上升聚集在瓦斯继电器上部，迫使继

48、电器内油面降低，引起瓦斯信号动作。轻瓦斯动作主要原因（1）因滤油、加油或冷却系统不严密以至空气进入变压器；（2）因温度下降或漏油致使油面低于气体继电器轻瓦斯浮筒以下；（3）变压器故障产生少量气体；（4）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；气体继电器或二次回路故障。重瓦斯动作原因（1）变压器内部发生严重故障(变压器内部绕组发生多相短路、单相匝间短路、单相接地短路；变压器外部绝缘套管及引出线上

49、的多相短路、单相接地短路等)，引起油分解出大量气体；（2）二次回路故障；（3）变压器油箱严重漏油，导致油面急剧下降；（4）变压器绝缘老化， 铁芯故障等。以上所述因素均可能引起瓦斯保护信号动作。瓦斯保护装置动作的处理变压器瓦斯保护装置动作后，应马上进行认真检查、仔细分析、正确判断，立即采取处理措施。瓦斯保护信号动作时，立即对变压器进行检查，查是否因积聚空气、油面降低、二次回路故障或变压器内部邦联造成的。如气体继电器内有气体，则应记录气体量， 观察气体的颜色及试验是否可燃，并取气样及油样做色谱分析，根据相关规程和导则判断变压器的故障性质。色谱分析是指对收集到的气体用色谱仪对其所含的氢气、氧气、一氧

50、化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等气体进行定性和定量分析，根据所含组分名称和含量准确判断邦联性质、发展趋势和严重程度。若气体继电器内的气体无色、无臭且不可燃，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且油中溶解气体色谱分析结果异常，则应综合判断确定变压器是否停运。瓦斯继电器动作跳闸时， 在查明原因消除故障。瓦斯动作信号处理对策瓦斯信号动作后，继电器内是否有气体聚集，是区别信号动作原因的最基本原则。因二次回路故障、油位降低引起瓦斯信号动作不可能产生气体，所以当继电器内无气体聚集时，应逐步判断。首先巡视检查变压器是否有严重漏油点，若是，应立即向上级调

51、度和主管领导汇报，采取堵漏措施；若不是，则应判断是否因环境温度骤然下降引起油位降低。此时必须观察变压器油枕油位指示位置是正常，油道是否阻塞。如不正常，应采取相应措施。若不是上述原因引起，则二次信号回路故障的可能性较大，需检查消除二次回路缺陷。判断继电器内聚集的气体是空气还是可燃性气体。若继电器内的气体是空气，则应依次判断：（1）是否因为换油或补加油时空气进入变压器本体后没有排净或更换变压器热虹吸器吸附剂时净置时间短空气未彻底排净，若是，则采取从继电器放气嘴排气，监督变压器运行；（2）是否因为空气从潜油泵进入本体引起信号动作，若是，要用逐台停运试验的方法，判断空气是从哪台泵处进入，申请停泵检修。

52、若继电器内的气体是可燃性气体，则变压器内部可能存在过热、放电性故障，或过热兼放电性故障。此时应从继电器处同时取气样和油样(从本体下部取油样)做色谱分析，根据变压器油中溶解气体分析和判断导则，判断故障的性质、发展趋势、严重程度，根据分析结论采取继续监督运行或停运吊检处理。鉴定继电器内的气体是空气，还是可燃性气体的方法是收集这些气体，并做点燃试验和色谱分析。3.2变压器后备保护和瓦斯保护动作后的处理3.2.1变压器气体保护动作后的处理变压器运行中如发生局部发热，在很多情况下，没有表现为电气方面的异常，而首先表现出的是油气分解的异常，即油在局部高温作用下分解为气体，逐渐集聚在变压器顶盖上端及瓦斯继电

53、器内。区别气体产；生的速度和产气量的大小，实际上是区别过热故障的大小。 （1）轻瓦斯动作后的处理。轻瓦斯动作发出信号后，首先应停止音响信号，并检查瓦斯继电器内气体的多少，判明原因。 1）非变压器故障原因。如：空气侵入变压器内(滤油后)；油位降低到气体继电器以下(浮子式气体继电器)或油位急剧降低(挡板式气体继电器)；瓦斯保护二次回路故障(如气体继电器接线盒进水、端子排或二次电缆短路等)。如确定为外部原因引起的动作，则恢复信号后，变压器可继续运行。 2）主变压器故障原因。如果不能确定是由于外部原因引起瓦斯信号动作，同时又未发现其他异常，则应将瓦斯保护投入跳闸回路，同时加强对变压器的监护，认真观察其

54、发展变化。 （2）重瓦斯保护动作后的处理：运行中的变压器发生瓦斯保护动作跳闸，或者瓦斯信号和瓦斯跳闸同时动作，则首先考虑该变压器有内部故障的可能。对这种变压器的处理应十分谨慎。 故障变压器内产生的气体是由于变压器内不同部位判明瓦斯继电器内气体的性质、气体集聚的数量及速度程度是至关重要的。不同的过热形式造成的。因此，对判断变压器故障的性质及严重程度是至关重要的。 1）集聚的气体是五色无臭且不可燃的，则瓦斯动作的原因是因油中分离出来的空气引起的，此时可判定为属于非变压器故障原因，变压器可继续运行；， 2）气体是可燃的，则有极大可能是变压器内部故障所致。对这类变压器，在未经检查并试验合格前，不允许投

55、入运行： 变压器瓦斯保护动作是一种内部事故的前兆，或本身就是一次内部事故。因此，对这类变压器的强送、试送、监督运行，都应特别小心，事故原因未查明前不得强送。3.2.2 变压器差动保护动作后的处理差动保护是为了保证变压器的安全可靠的运行，即当变压器本身发生电气方面的故障(如层间、匝间短路)时尽快地将其退出运行，从而减少事故情况下变压器损坏的程度。规程规定，对容量较大的变压器，如并列运行的6300kVA及以上、单独运行的10000kVA及以上的变压器，要设置差动保护装置。与瓦斯保护相同之处是这两种保护动作都比较灵敏、迅速，都是保护变压器本身的主要保护。与瓦斯保护不同之处在于瓦斯保护主要是反映变压器

56、内部过热引起油气分离的故障，而差动保护则是反映变压器内部(差动保护范围内)电气方面的故障。差动保护动作，则变压器两侧(三绕组变压器则是三侧)的断路器同时跳闸。（1）运行中的变压器，如果差动保护动作引起断路器跳闸，运行人员应采取如下措1）首先拉开变压器各侧闸刀，对变压器本体进行认真检查，如油温、油色、防爆玻璃、瓷套管等，确定是否有明显异常。2）对变压器差动保护区范围的所有一次设备进行检查，即变压器高压侧及低压侧断路器之间的所有设备、引线、铝母线等，以便发现在差动保护区内有无异常。3）对变压器差动保护回路进行检查，看有无短路击穿以及有人误碰等情况。4）对变压器进行外部测量，以判断变压器内部有无故障

57、。测量项目主要是摇测绝缘电阻。（2）差动保护动作后的处理。1）经过上述检查后，如确实判断差动保护是由于外部原因，如保护误碰、穿越性故障引起误动作等，则该变压器可在重瓦斯保护投跳闸位置情况下试投。2）如不能判断为外部原因时，则应对变压器进行更进一步的测量分析，如测量直流电阻、进行油的简化分析、或油的色谱分析等，以确定故障性质及差动保护动作的原因。3）如果发现有内部故障的特征，则须进行吊芯检查。4）当重瓦斯保护与差动保护同时动作开关跳闸，应立即向调度员汇报，不得强送。5） 对差动保护回路进行检查，防止误动引起跳闸的可能。3.2.3定时限过电流保护、零序保护动作的处理当主变压器由于定时限过电流保护动

58、作跳闸时，首先应解除音响，然后详细检查有无越级跳闸的可能，即检查各出线开关保护装置的动作情况，各信号继电器有无掉牌，各操作机构有无卡死等现象。如查明是因某一出线故障引起的越级跳闸，则应拉开出线开关，将变压器投入运行，并恢复向其余各线路送电；如果查不出是否越级跳闸，则应将所有出线开关全部拉开，并检查主变压器其他侧母线及本体有无异常情况，若查不出明显的故障，则变压器可以空载试投送一次，运行正常后再逐路恢复送电。当在送某一路出线开关时，又出现越级跳主变压器开关，则应将其停用，恢复主变压器和其余出线的供电。若检查中发现某侧母线有明显故障征象，而主变压器本体无明显故障，则可切除故障母线后再试合闸送电，若检查时发现主变压器本体有明显的故障征兆时，不允许合闸送电；应汇报上级听候处理。当零序保护动作时，一般是系统发生单相接地故障而引起的，事故发生后，立即汇报调度听候处理。3.3继电器中气体的鉴别瓦斯气的点燃与色谱分析 电力变压器运行规程规定