关于变压器的论文

第 1 章变压器瓦斯保护的概述 在变压器油箱内部发生故障 包括轻微的匝间短路和绝缘破坏引起的经电弧电阻 接地短路时由于故障点电流和电弧的作用将使变压器油及其他绝缘材料因局部 受热而分解产生气体 因气体比较轻 它们将从油箱流向油枕的上部。 当严重事故时 油会迅速膨胀并产生大量的气体此时将有剧烈的气体夹杂着油流冲向油枕的上部。 利用油箱内部故障的上述特点可以构成反应于上述气体而动作的保护装置称为瓦 斯保护。新安装或大修后的变压器在加油、滤油过程中稍不注意就会将空气带入 变压器的油箱内。 投运前如果未将空气及时排出 则在变压器投运后 由于油温上升 油箱内的油将形成对流将空气“赶出”油面从而使瓦斯继电器动作。通常内部 存有的气体越多瓦斯断电器的动作越频繁。 1.1 变压器瓦斯保护的工作原理 斯保护原理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、套瓦管内部故障、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 斯继电器又称气体继电器来保护变压器内部故障的。 瓦斯继电器有浮筒式、档板式、开口杯式等不同型号。目前大多采用 QJ-80 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。瓦斯继电器的动 作原理 当变压器出现内部故障时产生的气体将聚集在瓦斯继电器的上部使油 面降低。当油面降低到一定程度后上浮筒便下沉使水银接点接通发出信号。如 果是严重故障油流会冲击挡板使之偏转并带动挡板后的连动杆向上转动挑动 与水银接点卡环相连的连动环使水银接点分别向与油流垂直的两侧转动两水银接 点同时接通使开关跳闸或发出信号。 常用的瓦斯继电器有两种一是浮子式 二是挡板式。挡板式瓦斯继电器是将浮子式的下浮子改为挡板结构。两者的区别是 挡板式的挡板结构不随油面下降而动作 而是在油的流速达到 0.61.0m/s 时才动作 所以挡板式瓦斯继电器遇到油面下降或严重缺油时不会造成重瓦斯误动跳闸。 1 术学院毕业论文 1.2 变压器瓦斯保护的范围 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。 瓦斯保护的优点是不仅能反映变压器油箱内部的各种故障 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心故障。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。 其缺点是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。瓦斯保护抵抗外界干扰的性能较差例如剧烈的震 动就容易误动作。 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 能很好地防水就有可能漏油腐蚀电缆绝缘或继电器进水而造成误动作。 瓦斯继电器动作后如果不能明确判别是不是变压器内部故障所致就应 立即收集瓦斯继电器内聚积的气体通过鉴别气体的性质做进一步判别。 一般将专用玻璃瓶倒置使瓶口靠近瓦斯继电器的放气阀来收集气体。如 果收集到的气体无色无味且不能点燃说明瓦斯继电器动作是油内排出空气所致。 如果收集到的气体为黄色且不易点燃说明变压器的木质部分出现了故障如果所 收集的气体为淡黄色并带强烈臭味又可燃烧则表明是纸质部分故障如果气体为 灰色或黑色易燃气体则为绝缘油故障。 判别气体是否可燃时对室外变压器可 直接打开瓦斯继电器的放气阀点燃从放气阀排出的气体若为可燃气体沿气流方 向将看到明亮的火焰。试验时应注意为了确保安全在油开始外溢前必须及时关闭 放气阀。 从室内变压器收集的气体应置于安全地点进行点燃试验。判别气体有颜 色时动作必须迅速否则颜色很快就会消失从而得不到正确结果。 1.3 变压器瓦斯保护的安装方式 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首先将气体继 电器管道上的碟阀关严。如碟阀关不严或有其他情况必要时可放掉油枕中的油以 防在工作中大量的油溢出。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 内部如有临时绑扎要拆开 最后检查浮筒、 档板、 2 术学院毕业论文 信号和跳闸接点的动作是否可靠并关好放气阀门。气体继电器应水平安装顶盖上 标示的箭头方向指向油枕工程中允许继电器的管路轴线方向往油枕方向的一端稍 高但与水平面倾斜不应超过 4。打开碟阀向气体继电器充油充满油后从放气阀 门放气。如油枕带有胶囊应注意充油放气的方法尽量减少和避免气体进入油枕。 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使导电杆转动和小 瓷头漏油。投入运行前应进行绝缘摇测及传动试验。 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 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。 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 用一台断路器控制两台变 压器时当其中一台转入备用则应将备用变压器重瓦斯改接信号。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。 在瓦斯保护及其 二次回路上进行工作时。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。 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。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。 1.4 变压器瓦斯保护的检验 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。瓦斯继电器的检 验瓦斯继电器内部和机械部分的检验.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。浮筒无裂纹及凹凸处、玻璃 窗应完整清晰明亮无裂纹线。水银接点的水银面应清洁光亮摇动分、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。 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。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。可动部分应灵活动 作可靠 返回无卡住现象。 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。 3 术学院毕业论文 1.4.1 瓦斯继电器的密封试验 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 50MΩ 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。将浮筒与水银、干簧接 点放人注有变压器油的试验器内 1 个大气压在保持油温在 9095C 的情况下 加 5 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。 1.4.2 瓦斯保护的反事故措施 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 重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。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。瓦斯继电器引出线应采用防油线。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。 瓦斯继电器动作跳闸时在查明原因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是否呼吸不畅或排气未尽保护及直流等二 次回路是否正常变压器外观有无明显反映故障性质的异常现象气体继电器中积聚 的气体是否可燃气体继电器中的气体和油中溶解的气体的色谱分析结果必要的电 气试验结果变压器其它继电保护装置的动作情况。 运行中的变压器瓦斯保护当现场进行哪些工作时重瓦斯保护应由跳闸位置改 为信号位置运行。 进行注油和滤油时。进行呼吸器畅通工作或更换硅胶时。除采油样和瓦斯继电器 上部放气阀放气外在其它所有地方打开放气、放油和进油阀回路上进行工作时。对于充氮变压器当 油枕抽真空或补充氮气时变压器注油、滤油、更换硅胶及处理呼吸器时在上述工作 完毕后经 1h 试运行后方可将重瓦斯投入跳闸。 1.5 瓦斯继电器意义及作用 新安装或大修后的变压器在加油、滤油过程中稍不注意就会将空气带入变压 器的油箱内。投运前如果未将空气及时排出则在变压器投运后由于油温上升油 4 术学院毕业论文 箱内的油将形成对流将空气“赶出”油面从而使瓦斯继电器动作。通常内部存 有的气体越多瓦斯断电器的动作越频繁。 在投运初期如果发现瓦斯继电器动作 频繁应根据变压器的音响、温度、油面以及加油、滤油情况进行综合分析。如果变 压器运行正常则可判定为进入空气所致。否则应取气体做点燃试验以判断变压器 本身是否存在故障以及故障性质从而及时采取相应措施予以消除避免故障扩大 保证变压器安全运行。 5 术学院毕业论文 第 2 章 轻、重瓦斯保护动作的原因 2.1 轻瓦斯保护动作的原因 变压器的轻瓦斯保护动作一般作用于信号以表示变压器运行异常其原因主 要是在变压器的加油、滤油、换油或换硅胶过程中有空气进入油箱。由于温度下降或 漏油油面降低。油箱的轻微故障产生少量气体。轻瓦斯回路发生接地、绝缘损坏 等故障处理的原则是停止音响信号。检查变压器的温度、音响、油面及电压、电流指 示情况。通过第一项检查如未发现异常应收集继电器顶部气体进行故障判别。如 果收集的气体为空气值班人员将继电器内的气体排出变压器可继续运行如果为 可燃气体且动作频繁则应先汇报领导按命令处理。如果无气体变压器也无异 常则可能是二次回路存在故障值班人员应将重瓦斯由掉闸改投信号并将情况报 告有关负责人待命处理。 2.2 重瓦斯保护动作的原因 变压器的重瓦斯保护动作掉闸的原因是变压器内部发生严重故障回路有故 障近区穿越性短路故障。 处理的原则是对变压器上层油温、外部特征、防爆喷油 和各侧开关掉闸情况、停电范围等进行检查如有备用变压器应立即投入并报告 有关领导。收集气体判别故障如果是内部故障则不得试送电应按规定拉开各侧 开关并采取安全措施等待抢修。如果气体不可燃而且表计无摆动则可考虑试 送电。如果瓦斯继电器内无气体外部也无异常则可能是瓦斯继电器二次回路存在 故障但在未证实变压器良好以前不得试送电。 但有时瓦斯继电器会发生误动作 因此应采取一定的反事故措施 将瓦斯继电器的下浮筒式改为挡板式触点改为立 式。这样可以提高重瓦斯动作的可靠性。 瓦斯继电器引出线应采用耐油绝缘线。 斯 继电器的引出线和通往室内的二次电缆应经过接线箱。在箱内端子排的两侧引线应 接在下面电缆应接在上面以防电缆绝缘被油侵蚀引线排列应使重瓦斯跳闸端子 与正极隔开。 处理假油位时注意防止瓦斯继电器误动瓦斯继电器的端盖部分及 电缆接线端子箱应有防雨措施。对新投入的瓦斯继电器的浮筒应作密封试验在其运 行中应进行定期试验。 如果使用塑料电缆应注意检查是否有被老鼠、白蚂蚁咬坏 等情况。 6 术学院毕业论文 参考文献 1袁季修《电力系统安全稳定控制》M.中国电力出版社 1996. 2 周玉兰 王俊永《年全国电网继电保护与安全自动装置运行情况与分析》 M. 电网技术2001 3王梦云. 《110kV 及以上变压器事故统计分析》 M.电力设备 2005 4王维俭《电气主设备继电保护原理与应用第 2 版》M.中国电力出版社 2002. 5张保会 尹项根《电力系统继电保护》M.中国电力出版社 2005. 6 刘介才《工厂供电》第四版M.机械工业出版社2004 7 王葵、孙莹《电力系统自动化》第二版M .中国电力出版社2007 8 黄益庄.《变电所综合自动化技术》M .中国电力出版社2000 2 毛锦庆.《电力系统继电保护实用技术问答》第二版 M.中国电力出版社 1999 3 许建安.《电力系统微机继电保护》M.中国水利水电出版社2001 7 术学院毕业论文 致谢 本论文是在我的指导教师的悉心指导下完成的。从论文的选题论证、设计到论文 的写作、修改和定稿每一步工作都倾注了导师的心血。毕业设计以来导师在学习 等方面给了我大量的帮助。 导师的严谨治学态度和对教学的敬业精神给了我极大的鼓 舞。因此在文的王成之际首先向尊敬的老师表示感谢及帮助过我的同学们。