论如何保护220kV变电站的主变压器瓦斯

论如何保护220kV变电站的主变压器瓦斯

李旻

（河南送变电工程公司，河南郑州450000）

摘要：变压器中有两个形成闭合回路的线圈，两个线圈传输相同频率的静止电器，相互感应，根据线圈的匝数不同，可改变两个线圈所形成的闭合回路中的电压。当前变压器的保护方式主要以气体瓦斯保护为主，通过一定的技术手段，很容易得出变压器出现故障的原因。气体瓦斯保护主要以影响220kV变电站的供电负荷的方式对变压器进行保护，若操作不当，极有可能使全站电力供应停滞，存在相当的风险。因此220kV变电站的正常运行就需要科学的处理方式提供保证。结合实际情况，对220kV变电站的主要保护原理和方法进行探究。

关键词：220kV变电站；瓦斯保护；处理方法

引言

发电厂所产生的高压电往往不能直接供用户使用，需要以变电站作为两者的枢纽，变电站将发电厂所产出的高压电转换成用户能够直接使用的电压并对电能起到了分配作用。高压输电能减少运输过程中电能的消耗，因此变压器作为其中间枢纽，其作用不可或缺。因此，供电部门也将如何维持变压器的正常运行作为其努力的方向。瓦斯保护是利用气体形态的瓦斯继电器对变压器的内部故障进行维护，与其它保护方式相比优势显而易见，安装接线更为简单，灵敏度也更高，保护动作更为迅速，对变压器内部出现的各种问题有着较为明显的显现。

1基本思路

1.1变压器是如何实现变压的

变压器的基本工作思路是法拉第的电磁感应原理——

—放在变化磁通量中的导体，会产生电动势。这里的电动势被称作感应电动势，也可叫做感生电动势。在运动中的导体形成一个闭合回路时，闭合电路中的电子形成固定的流动方向，就形成了感应电流[1]。变压器在传输过程中起到改变交流电压和电流的作用，减少其在运输过程中的损耗。（如图1）

1.2瓦斯保护是如何起到预警和保护作用的

变压器实现自我保护的重要方式是瓦斯保护。瓦斯保护使得变压器内部出现的问题得到明显地显现，有利于检查维修过程中做出重要判断。轻瓦斯继电器可以改变压器的信号，其主要构成部件是干簧触点、开口杯等。而重瓦斯继电器是通过跳闸对电路进行保护，其主要构成部件是干簧触点、弹簧，档板等。

当变压器投入工作时，干簧触点是断开状态，开口杯悬浮于油上，气体继电器油是饱和状态。当变压器内部温度过高或局部出现漏电，使变压器油温升高，油等物质电离产生气体，在继电器内集聚到一定程度后触动继电器，发出信号，这种方式即为轻瓦斯。变压器内严重短路后，对变压器油产生对继电器档板产生冲击，使变压器跳闸，这种方式叫重瓦斯[2]。一旦变压器不能正常工作时，短路位置出现温度剧烈升高现象，其周围的变压器油受到高温影响，体积变大，油和油内的杂质被电离，便形成瓦斯气体为主要成分的气泡。当变压器故障不是很严重时，瓦斯气体不断上升，到达气体继电器内，使得油面下降，开口杯以支点为轴，向逆时针方向转动，干簧触点接通闭合，引发变压器发出故障信号。而当变压器故障较为严重时，瓦斯气体产生量更大，其内部压力快速增大，使得挡板被巨大的油流冲击，磁铁受到挡板冲击，向干簧触点方向移动，干簧触点闭合，于是变压器跳闸。（如图2）

发生轻瓦斯保护时，其发出警报，提示事故处理人员对变压器进行故障排查及维修。重瓦斯保护时则立即停止供电，使该地区的电力供应停滞，影响居民生活和劳动生产过程，为防止瓦斯保护的频繁发生，可采用以下方式减少瓦斯保护动作的发生：可以通过改进下浮筒和触点结构进行改进，减少误报现象的发生；对电缆引线和其端子等采取防雨措施，防止瓦斯继电器引漏水而发生故障；瓦斯继电器内的油是导体，因此，采用防油线可以减少瓦斯继电器的发生故障概率；改变瓦斯继电器的引出线和电缆的连接方法，采用分开连接的方式。

1.3瓦斯保护的误动分析及解决方法

1-铭牌；2-信号式温度计；3-吸湿器；4-油差；5-储油柜6-安全气道；7-气体继电器；8-高压套管；

9-低压套管；10-分接开关；11-油箱；12-放油阀门；13-器身；14-接地板；15-小车。

图1电力变压器结构图1-罩；2-顶针；3-气塞；4-磁铁；5-开口杯；6-重锤；7-探针；8-开口销；9-弹簧；10-挡板；11-磁铁；12-螺杆；13-干簧触点（重瓦斯用）；14-调节杆；15-干簧触点（轻瓦斯用）；16-套管；17-排气口。

图2QJ1-80型复合式瓦斯继电器结构图

电力建设

44

广东科技２０１３．１．第２期

变压器的瓦斯保护比较灵敏，能够比较直观的反映出变压器的内部情况和故障发生的原因。但因其过于灵敏，也经常会出现一些误动作。变压器的瓦斯保护可以分为一次设备和二次保护接线两种情况：

（1）瓦斯保护二次电缆绝缘被击穿可能导致系统误动。

瓦斯保护二次绝缘被击穿，极可能造成瓦斯保护的回路的闭合，形成误动作。解决该问题可以从变电站的设备维护管理制度方面着手，加强其执行力度，尤其是要注意应将设备置于不易于触及的地方，并对特殊部位二次设备应增加其绝缘性的检查，及时将安全隐患扼杀。在变压器的安装过程中，绝对不允许将两根电缆连接在一起然后使用，一旦绝缘物破损，则易出现瓦斯保护的误动。

（2）冷却系统的潜油泵未完全密封，空气进入油泵。

当变压器工作时，空气由油泵进入变压器油箱，在气体继电器中逐渐积累，最后造成误动故障，瓦斯保护频繁启动。冷却器的入口阀门不通畅，亦会造成变压器内进入空气，使得瓦斯保护误动。因此需要严格做好密封工作，避免空气进入而引起变压器的误跳闸。在变压器投入工作之前，应先将内部空气排除干净，可以采用多种方法，如高压升高后座，油管路中死区等等，也可采用启动油泵的方法，让空气随着油循环的运行而排出[3]。

（3）特定情况下，油枕内的胶囊安装不到位，也会造成瓦斯保护误动。

胶囊安装不到位，易造成呼吸系统工作异常。工作一段时间后，油温升高，油受热膨胀，将呼吸器冲开，使气体继电器受到油流的冲击，造成误跳闸，而且经常会出现漏油或喷油现象，极易造成火灾，安全隐患较大。

（4）应避免使地展、施工爆破等工程在临近变压器的地方实施。

变压器的瓦斯保护动作比较灵敏，当变压器受到剧烈震动之后，使气体继电器因震动而接触，使得变压器瓦斯保护启动。地震引发的震荡也可能导致变压器瓦斯保护的误启动，因此，地震预告期间，需根据综合因素判断该变压器是否属于误报[4]。

（5）应对值班人员进行电力知识和实际工作能力进行培训，加强事故处理人员的素质，使其能够了解并熟悉事故的应急处理预案，当故障发生时能及时处理。

2了解变压器瓦斯保护动作产生原因并对其进行变压器事故处理

（1）当变压器内部出现的问题不是很严重时，比如：变压器内部进入了空气；铁芯局部温度过高，匝间金属不绝缘、油和变压器油箱壁纸因漏磁而产生少量气体；变压器绕组接触未连接牢固；变压器绕组接触使得电阻太大进而温度过高等。变压器之所以掉闸，往往是因为变压器内部出现了较大的问题，极可能是因为近区穿越性短路。

（2）处理变压器事故的方式方法

当变压器出现事故之后，事故人员应认真检查，仔细分析，正确判断，尽快采取处理措施。事故处理人员应及时向调度中心通说明故障的情况；保证自身安全，迅速断开与变压器的接触；防止事故进一步恶化，最大程度保证人身和设备的安全；尽最大努力使未出现故障的设备能够正常运行，在保证安全的前提下尽可能使停电事故发生在最小范围；对出现事故的变压器不能长时间不进行处理，增加风险。

轻瓦斯和重瓦斯对变压器的保护基本思路大同小异，当变压器出现故障并出现保护动作之后，事故处理人员应及时对变压器的外部进行全面查看。包括：查看其是否出现冷却系统是否破损出现漏油现象；变压器声音是否正常；温度是否过高；是否出现高负荷；继电器是否破损，进入了空气；查看油的颜色和油位是否正常等。如果外部检查未能查明原因，应获取少量瓦斯气体样本，对其进行专业的化学检测。根据所收集样品的特征即可判断出变压器内部是否出现问题：若瓦斯气体是无色无味的，且不可燃，说明轻瓦斯启动保护作是由于设备有破损，导致空气漏入，或者是因为二次回路发生两地接地，属于信号的误报；若瓦斯是灰黑色的，且有一定的臭味，气体可燃，则说明变压器出现了故障，多是因放电导致油分解；如果气体呈黄色，且不可燃，说明变压器内部出现了木质材料故障，如木质支架出现问题；如果气体呈灰白色，发出恶臭且气体可燃，可有是因变压器内部出现了绝缘故障。

还有一点需要提出，变压器在故障初始阶段，气体较少出现异常，大都是无色不可燃状态。也可对变压器内的油进行抽样，将其与气相色谱比较，分析判断，综合结合各种因素，对事故类型进行判断。色谱分析是将所得到的样本进行成分鉴定，对其性质和含量进行分析，从而得出变压器所出问题和问题严重程度的方法[5]。

3检查维修过程中需引起重视的问题

进行变压器的检查和维修时首先应注意的就是安全问题，事先应将变压器由工作状态转变为检修状态，做好充足准备工作，检查故障主变各侧是否有明显断开的迹象；避免水分进入设备内部；若是新装变压器，应将油从变压器的底部注入，然后将散热器、瓦斯继电器以及强迫油循环装置调换；须先将里面的空气全部排出，确保重瓦斯保护能够跳闸才能使用；当变压器的油位出现异常时，应及时查明原因；当瓦斯跳闸连接片连接出现错误，未将其改接至信号位置前，如果打开各种气放油阀门，会出现误跳闸现象；在继续监督运行或停运吊检处理过程中，事故处理人员应明白自身工作职责，对变压器应的各部位带电情况十分熟悉，不得干自身职责之外的事，在不能攀登的电气设备上悬挂警示牌，而产生安全隐患。当电站的总降压变压器进行高压试验时，应在试验场周围设置护拦，或者安全网，防止他人进入，并悬挂“禁止入内”的标志，确保试验的安全进行。

4结语

对220kV变电站变压器气体瓦斯保护的基本工作思路、原因查明方法和维修应注意的安全问题的分析，有助于对变压器的故障进行事前预防，事中判断和事后维修处理工作的展开，有助于改进电力的运输工作，有利于中国的电气事业的蓬勃发展。

参与文献：

[1]宋志学，杜道奎．变压器的瓦斯保护[J]．农村电气化，2009，7（6）：12~ 13.

[2]张慧萍，高宏．变压器瓦斯保护浅谈[J]．山西电力，2009，6（2）：34~35.

[3]王建兵.浅谈配电变压器瓦斯保护的原理与防护[J].中国水能及电气化，2010，8（4）：36~38.

[4]H L Willis，H Tram，M V Engel，eral.Optimizarions to Power Distribution [J].IEEEComputer Applications in Power，2009，8（4）：25~31.

[5]J V Oldfield，T Lang.The long term planning of electrical power disrti－bution systems[J].Proc IEEE PICA Conf，2010，6（5）：134~135.

45

广东科技２０１３．１．第２期