探讨瓦斯变压器瓦斯保护原理及案例学位论文.doc

探讨瓦斯变压器瓦斯保护原理及案例学位论文 内容导读所处工作环境极其恶劣，线圈严重发热，使其周围的变压器油迅速膨胀，油流急速冲向油枕，触发瓦斯继电器，迅速跳开变压器各侧开关。 2.3试验项目 气体继电器在安装使用前应作如下一些检验项目和试验项目 1、一般性检验项目 玻璃窗、放气阀、控针处和引出线端子等完整不渗油，浮筒、开口杯、玻璃窗等完整无裂纹。 摘要变压器的瓦斯保护是反映变压器内部各种故障，与主变二套不同类型的差动保护共同构成完整的变压器主保护。本文对瓦斯保护的工作原理、保护范围、实验项目、运行注意事项进行了分析，并结合黄渡站瓦斯保护的动作案例进行探讨分析，并提出了一定的防误措施。 关键词瓦斯、有载瓦斯、主变、非电气量 1 引言 黄渡站是华东电网中一个超大型枢纽站，总的变电容量为3000MVA。目前有四台为500千伏联变。黄渡站目前使用的电力变压器均为油浸式变压器。本人自工作以来经常参加了5号主变、6号主变的扩建，3号主变的调换，积累了一定关于变压器的安装、调试、启动操作、检修及日常运行工作的知识，现就变压器的瓦斯保护原理作一介绍，并结合瓦斯保护动作案例分析进行探讨，从而明确变电运行工作中的注意事项和处理措施。 2 瓦斯保护原理 2.1 工作原理 瓦斯保护属非电气量保护之一，是大型变压器的主保护之一。能较灵敏的反映变压器内部各类故障，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、绝缘劣化、油面下降、有载调压开关接触不良（有载调压气体保护反映）等故障均能灵敏动作。变压器的绕组装在油箱内，并利用变压器油作为绝缘和冷却介质。当变压器的内部发生故障时，由于故障电流产生的电弧会使绝缘物和变压器油分解，从而产生大量的气体，由于油箱盖沿气体继电器的方向有11.5的升高坡度，连接气体继电器的管道也有24的升高坡度，故强烈的油流和气体将通过连接管冲向变压器油枕的上部，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（又称气体继电器）来保护变压器内部故障的。 用于告警的气体继电器有开口杯、干簧触点等组成。用于跳闸的气体继电器由挡板、弹簧、干簧触点组成。正常运行时，气体继电器中充满油，开口杯浸在油内，处于上浮位置，干簧触点断开。当变压器内部发生故障时，故障点局部变热，引起附近的变压器油膨胀，油内融解的空气被逐出，形成气泡上升，同时油和其 摘自学年论文格式 他材料在电弧和放电作用下电离而产生气体。这就是所谓的“重瓦斯”。当故障轻微时，排出的气体缓慢地上升到气体继电器，使油面下降，开口杯产生以支点为轴逆时针方向的转动，使干簧触点接通，延时发出信号。这就是所谓的“轻瓦斯”。当重瓦斯动作，立即跳开变压器各侧开关，从而避免事故扩大，起到保护变压器的作用。目前黄渡站大多采用QJ80型继电器，瓦斯继电器在变压器运行中有关技术部门的规定执行上浮子接信号、动作于信号，下浮子结跳闸、动作与跳闸。 2.2 瓦斯保护范围 瓦斯保护是变压器的主保护之一，它可以反映油箱内的一切故障。包括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、绝缘劣化、油面下降、有载调压开关接触不良（有载调压气体保护反映）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（如地震）的干扰下误动作，对此必须采取相应的措施。 另外变压器的差动保护不能代替瓦斯保护，单独作为变压器的主保护。因为当变压器内部严重故障时，产生强烈的气体，使变压器内部压力突增，产生很大的油流向油枕方向冲击，因油流冲击挡板，挡板克服弹簧阻力，带动磁铁箱干簧触点方向移动，使干簧触点接通，作用于跳闸。瓦斯保护可以反映油箱内的一切故障包括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、绝缘劣化、油面下降、有载调压开关接触不良（有载调压气体保护反映）等，但差动保护对此无反应。又如变压器绕组产生少数线圈匝地匝间短路，虽然短路匝内短路电流不大，会造成局部绕组的严重过热，产生强烈的油流，向油枕方向冲击，但表现在相电流上并不大，但瓦斯保护对此能灵敏的加以反映，这就是差动保护不能代替瓦斯保护的最主要原因。 实践证明，若在变压器本体外部中、低压侧发生近端相间或三相短路时，变压器所处工作环境极其恶劣，线圈严重发热，使其周围的变压器油迅速膨胀，油流急速冲向油枕，触发瓦斯继电器，迅速跳开变压器各侧开关。 2.3 试验项目 气体继电器在安装使用前应作如下一些检验项目和试验项目 1、一般性检验项目 玻璃窗、放气阀、控针处和引出线端子等完整不渗油，浮筒、开口杯、玻璃窗等完整无裂纹。 2、试验项目 A、密封试验整体加油压（压力为20mPa，持续时间为1h）试漏，应无渗透漏。 B、端子绝缘强度试验出线端子及出线端子间耐受工频 电压2000v，持续1min，也可用2500v兆欧表摇测绝缘电阻，摇测1min代替工频耐压，绝缘电阻应在300mΩ以上。 C、轻瓦斯动作容积试验当壳内聚积250∽300cm3空气时，轻瓦斯应可动作。 D、重瓦斯动作流速试验。 2.4 运行注意事项 变压器在正常运行时，瓦斯继电器工作无任何异常。关于瓦斯继电器的运行状态，规程中对其有如下规定 1、变压器运行时瓦斯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。 2、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 A、在对运行中主变进行滤油、补油、换潜油泵或更换净油器的吸附剂和开闭瓦斯继电器连接管上的阀门时。 B、在瓦斯保护及其二次回路上进行工作时。 C、除采油样和在瓦斯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。 D、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。 E、在地震预报期间，应根据变压器的具体情况和气体继电器的抗震性能确定重瓦斯保护的运行方式。地震引起重瓦斯保护动作停运的变压器，在投运前应对 变压器及瓦斯保护进行检查试验，确认无异常后，方可投入。 3 瓦斯保护动作原因与分析3.1 瓦斯保护动作原因 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 源于论文格式范文模板 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。 5、气体继电器或二次回路故障。 以上所述因素均可能引起瓦斯保护信号动作。本站四台联变均有光示牌亮。四台500千伏联变还有相应的故障相别调牌指示，要求运行人员查找，并要求进行复归。 3.2瓦斯保护动作后处理 变压器瓦斯保护装置动作后，应马上对其进行认真检查、仔细分析、正确判断，立即采取处理措施。 1、瓦斯保护信号动作时，立即对变压器进行检查，查明动作原因，上否因积聚 空气、油面降低、二次回路故障或上变压器内部邦联造成的。如气体继电器 内有气休，则应记录气体量，观察气体的颜色及试验上否可燃（这在现场可以进行），并取气样及油样做色谱分析，可根据的关规程和导则判断变压器的故障性质（一般回公司进行检查）。色谱分析是指对对收集到的气体用色谱仪对其所含的氢气、氧气、一氧化碳、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。 A、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。 B、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。 2、瓦斯继电器动作跳闸时，在未查明故障原因和未消除故障前不得将变压器投入运行。为查明原因应重点考虑以下因素，作出综合判断。 a.是否呼吸不畅或排气未尽； b.保护及直流等二次回路是否正常； c.变压器外观有无明显反映故障性质的异常现象； d.气体继电器中积聚的气体是否可燃； e.气体继电器中的气体和油中溶解的气体的色谱分析结果； f.必要的电气试验结果； g.变压器其它继电保护装置的动作情况。 H.变压器充电时，因躲不过励磁涌流而造成主变重瓦斯误动。 本站四台联变均结有掉牌指示，并且有光示牌亮，投入运行前要求复归，以便在次故障时能准确判别。3号、4号、5号、6号联变还有本体重瓦斯和有载重瓦斯分别装设了相别掉牌指示，变压器的本体保护一般安装在主变的第一套主保护屏中。以便于运行人员进行查找，并要求进行复归，不能复归，应采取措施。在发生主变重瓦斯保护动作跳闸后，将变压器投入运行前，必须将主变跳闸出口进行复归。 3.3瓦斯保护动作案例与分析 例一2004年4月18日黄渡站6号主变重瓦斯跳闸事故经过 按检修计划，6号主变于4月16日1351结束热工工作、4月17日1134结束6号主变本体及5006开关小修预试工作；4月18日结束6号主变保护全部校验工作。保护验收时，运行人员对回路进行过详细检查并将6号主变保护RC1、RC2保护屏上跳闸出口复归。1425汇报总调，6号主变所有工作结束可以投运。 在6号主变改至热备用操作完成后，号主变重瓦斯动作，2046277986号主变重瓦斯动作复归。 事故发生后，在检查过程中发现，本站直流系统一段“”对地电压为20伏，但未达到报警定值。 当值立即汇报总调，市调，高调，及有关领导。并对6号主变本体进行详细检查。瓦斯继电器内部充满油，未见有气体。压力释放器正常，未动作。主变本体及各侧回路，均未发现故障 2042接令进行6号主变5006开关从热备用改运行操作，对主变进行充电。在合开关之前，运行人员又对6号主变保护进行检查、核对、复归，未发现任何异常情况。2043开始正式操作，2046当合上6号主变5006开关时，主控室事故音响报警，6号主变控制屏出现“重瓦斯动作”。现场保护RC1屏“A相本体重瓦斯”掉牌，REL511、RET521液晶屏上绿、红、黄3个指示灯亮，其他所有500/220千伏保护无任何信号，此时系统无突波。自动化后台SOE记录为204627418 6号主变5006开关合闸，204627699 6号主变5006开关分闸，204627690 6号主变重瓦斯动作，204627798 6号主变重瓦斯动作复归。 事故发生后，在检查过程中发现，本站直流系统一段“”对地电压为20伏，但未达到报警定值。 当值立即汇报总调，市调，高调，及有关领导。并对6号主变本体进行详细检查。瓦斯继电器内部充满油，未见有气体。压力释放器正常，未动作。主变本体及各侧回路，均未发现故障点。 例二2004年4月22日黄渡站6号主变重瓦斯跳闸事故经过汇报 4月18日黄渡站6号主变重瓦斯跳闸后，公司对6号主变进行一次、二次设备的检查、本体振动试验、多次油色谱分析、A相瓦斯继电器调换等工作，结论是6号主变正常。由生计科同意，将上述检查内容汇报给网调，6号主变A相瓦斯动作原因不明，现同意6号主变运行。 1744，接令操作6号主变改为运行时，在进行6号主变5006开关合闸前，当值又对6号主变一次、二次回路进行详细的检查，并复归保护屏上的跳闸出口。同时安排运行人员在主变本体、6号主变保护屏、直流绝缘检测屏进行监视。1746当合上6号主变5006开关时，5006开关跳闸。6号主变控制屏出现“重瓦斯动作”。现场保护RC1屏“B相本体重瓦斯”掉牌，REL511、RET521液晶屏上绿、红、黄3个指示灯亮，其他所有500/220千伏保护无任何信号，且系统无突波。 事故发生后。立即汇报总调，市调，高调，及有关领导。并对6号主变本体进行详细检查。瓦斯继电器内部充满油，未见有气体。压力释放器正常，未动作。主变本体及各侧回路，均未发现故障点。 综上所述6号主变这二次重瓦斯保护跳闸事故，找不出任何跳闸原因。经专家分析，在对变压器进行充电时，开关合闸于电流峰值，导致主变重瓦斯躲不过励磁涌流而造成主变跳闸。 举例三2003年南桥站也发生了一次500千伏联变主变重瓦斯动作跳闸的事件。运行人员对该主变一次、二次回路进行详细的检查，均未发现问题，最后生计科发现原来在主变的瓦斯继电器顶部有瓦斯保护出口的机械闭锁指示（保护屏无这指示），运行人员在验收时未发现所造成。因此要求运行人员对500千伏自耦变压器验收时，特别留意对瓦斯机械闭锁进行复归。 4 结论与反措 瓦斯保护动作，轻者发出保护动作信号，提醒维修人员马上对变压器进行处理；或者跳开变压器开关，导致变压器马上停止运行，不能保证供电的可靠性，对此提出了瓦斯保护的反事故措施 1、将瓦斯继电器的下浮筒改为档板式，触点改为立式，以提高重瓦斯动作的可靠性。 2、为防止瓦斯继电器因漏水而短路，应在其端子和电缆引线端子箱上采取防雨措施。 3、瓦斯继电器引出线应采用耐油聚乙烯线。 4、瓦斯继电器的引出线和电缆应分别连接在电缆引线端子箱内的端子上。 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，并立即向上级调度和主管领导汇报，上级主管领导应立即派人去现场提取继电器气样、油样和本体油样，分别作色谱分析。根据有关导则及现场分析结论采取相应的对策，避免事故的发生，以保证变压器的安全经济运行。 【参考文献】 1.黄渡变电站设备现场运行规程 2011.4 3号主变保护运行规程 4号主变保护运行规程 5号主变保护运行规程 6号主变保护运行规程 2.变电运行现场技术问答 张全元 2003.7 中国电力出版社 3.500KV变电站值班人员技能培训教材2004.10 华东电力培训中心 作者简介董银辉，1976年8月，男，本科，助理工程师，黄渡中心站运行组值长