500 kV变压器瓦斯继电器误动作原因分析

■浙江华能玉环电厂 钟天翔 金树军

0 前言

气体继电器动作情况气体继电器保护是电力变压器内部的一种基本保护。容量在800 kV·A及以上的电力变压器均应装设气体继电器作为电力变压器主保护运用的非电量保护[1]。气体继电器能反映电力变压器油位下降、绝缘击穿、铁心、绕组等受潮发热或放电等故障。

变压器使用的气体继电器型号很多,从早期的仿苏产品NT-22、GR-3到国产的FJ-22、FJ3-80，到目前大量采用的QJI-25、50、80,QJ2-80等。同时也还有部分随变压器从国外进口的EMB、COMEN等公司的产品。笔者对某电厂发生的一起进口双浮球气体继电器误动作的原因进行了分析[2]，提出了电力企业在进行气体继电器选型校验和维护时的注意事项。

1 气体继电器工作情况

1.1 设备概况

某电厂装机容量为4×l000 MW，每台机组的主变压器采用单相双绕组低损耗油浸升压变压器，强迫油循环强迫风冷(FOA)，无载调压。额定容量为l110 MW·A(3×370 MV·A)。主变额定变比为525±2×2.5%/27 kV，接线组别为YNdl1。主变配备的瓦斯继电器为德国EMB生产的BF-80型气体继电器。

1.2 事件经过及检查结果

2010年5 月24日17 :30，该电厂3号主变检修结束后进行主变冲击送电，在送电过程中主变C相重瓦斯保护动作跳开500 kV侧开关，故障发生后立即组织有关人员对变压器一二次设备进行检查，检查结果见表1。

在进行以上检查后，根据现场检查结果初步判断变压器内部无明显故障和异常，为了保证气体继电器动作的正确性将原气体继电器更换备品后再次对3号主变进行冲击送电，主变受电正常恢复运行。

2 气体继电器动作原因分析

2.1 气体继电器结构

3号主变配备的气体继电器为德周EMB生产的BF-80型气体继电器，具体结构见图1。

该型号气体继电器安装在变压器主油箱和油枕之间的建管上，为双浮球结构，双浮球气体继电器的下浮于其位于油流主通道上部。正常运行时，气体继也嚣内充清变压器油。由于浮力，两个浮子都浮起从而使浮子位于其最上部。该种类型的气体继电器保护功能有3个：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)[4]。如果变压器内部发生故障，气体继电器的动作情况如下。

2.1.1 轻瓦斯动作

轻瓦斯动作是由于变压器内部产生气体所致动作过程见图2。动作过程：变压器内产生气体向上游动，集聚在气体继电器内并排除其内部的变压器油。液面下降至轻瓦斯浮子下部导致浮子随之落下，和该浮子连在一起的永久磁铁沿接点滑下。当浮子到达其整定位置，永久磁铁立即使接点动作，发出报警信号。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井积存在油枕的集气盒内同时下浮于位置保持不动。

2.1.2 重瓦斯动作分析

重瓦斯动作是由于变压器内部存在高能量放电产生强烈的气体分解，由此产生的压力导致变压器产生由本体向油枕方向的强力油流所致，动作过程见图3。动作过程：强力涌流冲向路中的挡板，如果流速超过挡板的整定值，挡板即向油流方向翻到，致使接点动作，跳闸信号被释放。

2.1.3 低油位动作

低油位动作是由于变压器油严重渗漏导致油面过低所致，动作过程见图4。动作过程：当变压器油严重渗漏，轻瓦斯动作浮子随着油位的下降而下降，下降至一定程度后导致轻瓦斯接点动作。如果变压器油连续流失，油面继续下降造成重瓦斯动作浮子位置下降当浮子位置到达其整定位置时，低油位浮子上的动作磁铁使接点动作，发出跳闸信号。

2.2 气体继电器误动作分析

根据3号主变重瓦斯动作后对一二次设备的检查可以排除气体继电器绝缘受潮或二次接线错误引起保护动作，同时对变压器本体进行检查以及对变压器油取样进行色谱分析后可以判断变压器本体内部无造成重瓦斯动作的短路放电现象。造成重瓦斯保护动作的原因可以从以下几十主要方面进行分析。

1）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2883 A，见图5。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3号主变进行了直流电阻测试，在测试中通过了10 A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）变压器内部存在气体。重瓦斯动作后对变压器本体检查时发现油枕集气室内存在气体，对该气体化验无异常。3号主变在检修中未进行任何油处理工作该气体应是变压器内部残留的气体或者是由于部分负压区（如潜油泵等）渗油导致外部空气进入，而该气体可能在变压器冲击的过程中由变压器本体随冲击产生的油流经过气体继电器，而由于冲击油流较快，夹杂在油流中的气体不会积聚在气体继电器上部，而是经过气体继电器直接到达油枕集气盒内，而气体在经过气体继电器时授有可能造成下部的重瓦斯动作浮子的下降从而引起重瓦斯动作接点的动作。

3)重瓦斯保护整定值偏低。在重瓦斯保护动作后将原气体继电器拆除井送检发现该气体继电器重瓦斯保护整定值为1.1 m/s，而根据《电力变压器检修导则》中的相关规定，120 MV·A以上的变压器气体继电器流速整定值应为1.2～l.3 m/s[5]。在主变冲击送电的时候，由于励磁涌流较大造成主变本体至油枕之间的油流流速也较大，此时如果重瓦斯保护整定值偏低也极易造成重瓦斯动作。

2.3 分析结论

根据对3号主变C相检查分析后可以判断变压器本体及内部未发生短路和放电等故障，而重瓦斯保护动作是由于C相在冲击送电时励磁涌流过大、变压器内部存在气体以及重瓦斯保护整定值偏低等综台原因造成的误动作。

3 结语

根据对该次气体继电器重瓦斯保护误动作的分析，对气体继电器及相关附件的使用和维护建议如下：

1）合闸励磁涌流偏大是造成变压器冲击送电时重瓦斯保护误动作的一个主要原因，合闸励磁涌流偏大不会立即对变压器绕组及器身结构造成严重的不良影响，但容易造成变压器的早期失效、寿命减少，同时也经常造成差动保护误动作、运行机组的功率异常波动等，所以可以考虑在今后增设励磁涌流抑制装置来减少这方面的影响[6]。

2）对3号主变定期取油样进行色谱分析和变压器油含气量测试，关注变压器本体尤其是潜油泵等负压区是否有渗油情况，防止外部空气渗入变压器内部[7]。

3）新安装的气体继电器、压力释放装置和温度计等非电量保护装置必须经校验合格后方可使用[8]，重瓦斯保护整定值应尽量设置在标准定值的上限，防止变压器在冲击送电过程中发生误动。

4）500 kV变压器的高压绕组直阻测试电流一般以不超过3～5 A为宜，如果测试电流过大应采取去磁试验等消磁措施，控制变压器内部剩磁防止造成冲击合闸时励磁涌流过大[9]。

5）变压器在进行油处理的过程中应严格按照规定进行真空注油和排气[10]，防止油处理过程中有气体遗留在变压器内部从而对变压器的安全运行带来隐患。

[1]GB 6451.1.1-86.三相油浸式电力变压器技术参数和要求[S].

[2]李璐,陈正鸣,邝石,等.气体继电器误动作分析及处理[J].高压电器,2009,45(6):145-147.

[3]GB 7252-87.变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].

[4]EMB变压器气体继电器使用说明书[K].德国EMB公司,2004.

[5]DI/T 684-1999.大型发电机变压器继电保护整定计算导则[S].

[6]王金笙,李秋林,郭春时.变压器检修[M].北京:中国电力出版社,2007.

[7]江庆霞,韩凤玲,刘兵.变压器瓦斯继电器动作原因分析[J].内蒙古电力,2007(6):44-45.

[8]GB 147-90.电力变压器、油浸式电抗器、互感器施工及验收规范[S].

[9]何文林,李宏雯,余睿,等.500 kV变压器重瓦斯动作原因分析[J].华东电力,2006(6):72-74.

[10]DL/T 573-95.电力变压器检修导则[S].