500KV变压器瓦斯继电器误动作原因分析

500KV变压器瓦斯继电器误动作原因分析
摘要：变压器是电力系统最为常用的设备之一，也是极为常见的电力设备，无
论是工业也是民用，都离不开变压器在其中发挥的极其重要的作用，正因为如此，变压器的安全成为了电气专家克难公关的一个主要课题。

文中介绍一起500 kV 变
压器重瓦斯保护动作的经过，对500kV瓦斯继电器的动作情况进行了说明，最终
分析出该次重瓦斯保护动作是由于励磁涌流过大、变压器内部存在气体以及重瓦
斯保护整定值偏低等综合原因造成的误动作，同时针对此次的误动作在变压器的
使用、维护、试验和检修等方面提出了相应建议。

关键词：气体继电器；变压器；误动作
瓦斯继电器（又称气体继电器）来保护变压器内部的故障。

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，两部都有装密封的水银接点。

浮筒和档板都可以围着各自的轴旋转。

一般在正常运行时，继电器内充满油，浮筒浸在油内，基于上浮位置，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“轻瓦斯”：当变压器内部发生
严重故障时，则产生强烈的瓦斯气体，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“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。

1、500KV变压器瓦斯继电器动作情况
以双浮子瓦斯继电器为例说明瓦斯继电器的动作原理。

双浮子瓦斯继电器的
保护功能一共有三种：①轻瓦斯动作(报信号)；②重瓦斯动作(正常运行中投跳闸)；③低油面动作(与重瓦斯共用接点，正常运行中投跳闸) 。

1.1信号 (轻瓦斯)保护动作原理
轻瓦斯保护动作于信号，其动作值按气体容积整定，整定值范围200～300ｍL。

在正常运行情况下，瓦斯继电器内部充满变压器油，轻瓦斯接点断开。

当变压器运转过程中需要换油或补充加油时，没有采取彻底真空脱气处理，从而导致油
中的含有的空气，以及覆盖在铁心、附件表面、绕组、有机固体绝缘材料缝隙等
中的空气，当变压器处于运转状态时，内部油出现对流循环，而变压器的铁心出
现磁致伸缩，进而汇集、上升至瓦斯继电器内，导致瓦斯保护动作产生，从而发
出信号。

气体继电器的设计是使其只能容纳一定量的气体体积。

若气体继续产生，后续的气体便可能继续往上流动流向油枕并积存在油枕的集气盒内，同时还会继
续向上流动并在油枕的集气盒内积存，不过下浮子不会受此影响，位置将保持不动。

轻瓦斯工作原理如图1所示。

图1轻瓦斯工作原理图
1.2 跳闸 (重瓦斯)保护动作原理
重瓦斯保护动作于跳闸，多采用挡板式结构，其动作值根据油流速度整定，整定值范围
为1.5ｍ/ｓ±15％。

当变压器内部发生严重故障时，会产生强烈的瓦斯气体，使油箱内压力瞬
时突增，从而向油枕方向产生压力波流。

压力波流冲击安装在流动液体中的挡板，当流速超
过挡板的动作灵敏度时，挡板会顺压力波流的方向运动，开关元件因此被启动，接通跳闸回
路使变压器三侧开关跳闸。

重瓦斯工作原理如图2所示。

图2重瓦斯工作原理图
1.3低油面动作原理
低油位动作是由于变压器油严重渗漏导致油面过低所致。

当变压器发生渗漏，造成变压
器油流失时，轻瓦斯动作浮子随着油位的下降而下降，到达整定值时发出报警信号。

当液体
继续流失，油枕、管道和瓦斯继电器的变压器油逐渐被排空，随着油面的继续下降，下浮子
也下沉。

通过下浮子的运动，带动开关元件，接通跳闸回路使变压器三侧开关跳闸。

低油面
动作工作原理如图3所示。

图 3低油面动作工作原理图
2、500KV变压器瓦斯继电器误动的原因
2.1强油循环的变压器潜油泵密封不良，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轻瓦斯保护动作。

2.2二次回路缺陷导致瓦斯继电器信号误动。

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继电器故障等引起干簧触点闭合，造成瓦斯信号动作。

2.3呼吸器下端的密封胶垫未拆除造成变压器内部存在负压，瓦斯继电器内油气浮动，可引
起轻瓦斯动作报警。

2.4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
造成轻瓦斯保护动作。

2.5双浮子瓦斯继电器的反向动作值低，反向油流较大引起重瓦斯保护动作
2.6励磁涌流过大。

在对变压器冲击送电时的励磁涌流的录波波形进行分析，可以看出C相
的励磁涌流明显较A、B相偏大，达到2883A，见图4。

而较大的励磁涌流也会造成变压器内
部油流向油枕方向流动，造成油流挡板动作，从而触发重瓦斯动作接点动作。

该次检修中2
号主变进行了直流电阻测试，在测试中通入了10A的测试电流，而且在测试结束之后未采取
消磁措施，变压器内剩磁过大极有可能引起冲击送电时励磁涌流过大，从而引起变压器重瓦
斯保护动作。

2.7变压器的穿越性短路。

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。

2.8瓦斯继电器内的绝缘油温度过低而凝固，当变压器负载增大后，推动气体继电器及联管
内已经凝结的油向储油柜移动，凝结的油带动气体继电器档板，造成重瓦斯保护动作。

2.9瓦斯继电器本身的问题
瓦斯继电器探针设计不合理导致主变重瓦斯保护误动作。

瓦斯继电器中的干簧接点玻璃
管破碎、接线盒密封不良导致重瓦斯保护动作；金属波纹式储油柜的内波纹管滑道卡涩引起
油流突变造成瓦斯继电器动作。

图4 励磁涌流波形图
3、500KV变压器瓦斯继电器误动作的处理对策
3.1分析诊断程序
瓦斯继电器内有无气体凝聚→对瓦斯继电器内凝聚气体进行收集→点燃实验和色谱分析。

3.2判断继电器内是否有气体
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---油位降低、二次回路
故障和空气进入变压器、变压器内部发生故障的最基本原则。

因为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，应逐步判断。

首先巡视检查变压器是否有严重漏点，若是，应立即问上级调度和主管领导汇报，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否正常。

若不正常，应采取相
应措施。

如果不是上述原因引起，则二次信号回路故障的可能性较大，须检查消除二次回路
缺陷。

3.3继电器中气体的鉴别
若继电器内的气体是空气，则应依次判断：是否因换油或补加油时空气进人变压器本体
后没有排净；是否因更换变压器热虹吸器吸附剂时静置时间短，空气未彻底排净。

若继电器
内的气体是可燃性气体，则变压器内部存在过热、放电性故障。

此时应从继电器处同时取气
样和油样做色谱分析，点燃试验，是将注射器收集到的气体，用火柴从放气嘴点火，若气体
本身能自燃，火焰呈浅兰色，则是可燃性气体，说明变压器内部有故障；若不能自燃，则是
空气，说明信号动作属空气进人造成。

根据分析结论采取继续监督运行或停运吊检处理。

3.4设备安装与投运
变压器在运行过程中，瓦斯保护误动涉及到设计制造、运行维护、瓦斯继电器运行的可
靠性等多方面因素，因此必须采取有力的措施进行全方位、全过程、各环节的有效管理，从
而最大限度的杜绝瓦斯保护误动作的产生。

瓦斯继电器安装在变压器到储油柜的连接管路上，安装时应注意：
①首先将气体继电器管道上的碟阀关严。

②新气体继电器安装前，应检查有无检验合格证明，口径、流速是否正确，内外部件有无损坏，并关好放气阀门。

③气体继电器应水平安装。

④打开碟阀向气体继电器充油，充满油后从放气阀门放气。

⑤进行保护接线时，应防止接
错和短路，避免带电操作，同时要防止导电杆转动和小瓷头漏油。

⑥投入运行前，应进行绝
缘摇测及传动试验。

4、结语
随着我国国民经济的发展，电力设备制造业的进步，社会用电的需要，电力变压器朝着
高电压、大容量、超大容量方向。

新材料、新工艺在变压器设备制造中不断应用，新的制造
企业不断涌现，国内变压器制造质量参差不齐。

运行中变压器内部故障时有发生，轻着变压
器内部发热，局部放电，扎间、层间短路，重着变压器烧毁。

目前，瓦斯继电器是变压器本
体的主要保护之一，在变压器内部故障时能有效、迅速、准确地动作。

对500KV变压器瓦斯
继电器误动作的分析，找出误动作原因及时采取有针对性的应对措施，可以很好的应对变压
器故障的再次发生，确保电力系统安全稳定供电。