一种瓦斯继电器校验装置的理论研究

一种瓦斯继电器校验装置的理论研究

按照中华人民共和国电力行业标准DL/T 504-94 QJ-25/50/80 型气体继电器校验规程的规定，设计了一种简易变压器气体继电器校验装置，并进行了相关的理论研究推导。

标签：气体继电器；变压器；校验装置

1 瓦斯保护原理

气体继电器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均能灵敏动作。变压器正常运行时，继电器内一般是充满变压器油的。如果变压器内部发生轻微故障，内部变压器油分解产生气体聚集在上部气室内，使得其油面下降，当下降到某一限定位置时便产生动作于信号；若变压器因漏油而使油面降低，同样动作于信号。这便是经常所说的“轻瓦斯”。如果变压器内部发生严重故障，油箱内压力瞬间升高，形成油的浪涌，在连接管路中产生一定流速的油流，当该瞬时流速达到或超过设定值时动作于跳闸，切断与变压器连接达到所有电源，保护变压器。这就是经常所说的“重瓦斯”。

2 装置结构预想

对于三项检测试验而言，“重瓦斯”试验是最为复杂的，需要有一个简单的测量方法与流速计算模型。因此，新装置考虑使用U形管的原理，让油面自然回流到充满气体继电器腔体，然后，通过固定容积的压缩空气储存气缸、一个能快速开启的压缩空气释放阀和一个较大的缓冲腔体，将压缩空气能量快速、稳定的释放到油面上，使油体产生流速。具体结构构想如图1所示：

3 数学模型建立

本装置工作时使用的是压缩空气，为简化计算过程，做如下假定：（1）缓冲腔内的气体状态时均匀的，缓冲腔内各点的压力、温度完全相同。（2）压缩空气为理想气体，比热、内能仅与气体温度有关。（3）气体流入缓冲腔为准稳定流动。（4）进口的动能忽略不计。（5）装置工作过程中无泄漏。

在上述假定下，对于该热力学系统在装置工作过程中气体状态变化应满足以下能量守恒方程：

dU=dQ+dW+hEdmE （1）

式中：U-气体内能；Q-通过系统边界交换的热量；W-机械功；hE-进气气体比焓；mE-进气气体质量；

一般情况下，缓冲腔内气体的比内能u和质量m同时变化，因此有：

这样便组成了本装置的热力学模型，可以求解装置内油体任一瞬时速度时缓冲腔内的压力P、温度T和质量m。由于我们只需判定气体能量释放后油体加速冲动挡油板的单一过程，只需考虑储气缸和缓冲腔内气体的初态和终态，所以，假设温度T不变，为室温值，知道初态和终态压力P和质量m的情况下，容易反推出油体的瞬时速度。

4 结束语

通过本文研究的瓦斯继电器校验装置，利用数学建模推导出的压力——流速试验曲线，能达到缩小装置体积，操作简单，精确完成瓦斯继电器的重瓦斯校验试验的目的，在便携式现场测试设备研究领域具较大意义，有较高的经济效益。

参考文献

[1]中国电力工业部.QJ-25/50/80型气体继电器校验规程（DL/T504.94）.北京：中国电力出版社，1994.

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