瓦斯继电器检测方法研究

刘新龙

摘要：气体继电器保护是电力变压器的一种主保护。它能反应电力变压器油位下降、绝缘击穿、铁芯和绕组等受潮、发热或放电故障等，而这些故障都是电量保护所不能反应的。气体继电器保护的灵敏度取决于气体继电器的重瓦斯流速和轻瓦斯容积的检测和整定。但由于检测设备和检测手段的局限，因多种原因导致气体继电器重瓦斯异常动作而引起的事故时有发生，为确保变压器的安全运行，如何更为准确的检测和调整气体继电器重瓦斯整定值成为广泛关注的问题。

关键词：继电保护;瓦斯保护;检验

中图分类号：TM586文献标识码：A文章编号：1672-9129（2020）13-0048-01

1瓦斯继电器结构

现阶段，在国内电力系统中，QJ型瓦斯继电器使用最为普遍。变压器通常接受瓦斯保护，该保护具有多方面优势，例如：可以高效、快捷地折射出变压器中存在的故障问题。瓦斯继电器又有轻、重之分，前者主要结构包括：开口杯、干簧触点等，发挥信号功能，后者则包括挡板、弹簧等结构部件，发挥跳闸功能。当变压器处于常规工作状态时，瓦斯继电器也正常运转，其中会充满油，开口杯则浸泡于其中，并为上浮状态，干簧触点处于断开状态。

2瓦斯继电器检测案例研究

2.1轻瓦斯保护动作。

（1）实例简介。

案例1：某变压器运行中发出轻瓦斯动作信号，当天安排取油、气样分析，结。后经吊罩检查，发现该变压器B相高压套管均压球与导管接触不良，造成均压球与导管之间产生悬浮电位放电。

案例2：某非电力企业变压器投运不久就出现轻瓦斯保护动作，这一情况一直持续数年，因轻瓦斯动作太过频繁，才取油样和瓦斯气体送电力部门分析。之后对该变压器进行检查，发现其中一相分接头因接触不良导致过热，在长期运行中故障持续发展，造成分接头严重烧伤。

（2）实例分析。对于能量较大、产气速度较快的某些高温过热或火花放电等故障，当产气速率大于气体溶解于油中的速率时，就会形成气泡。在气泡上升过程中，一部分气体溶解于油中并与油中原来的溶解气体进行交换，改变了所生成气体的成分和浓度;未溶解的气体和油中被置换出来的气体一起最终进入瓦斯继电器而积累下来，当气体积累到一定程度后继电器将动作发出信号（即轻瓦斯动作）。

案例1是一起火花放电故障，产生的故障气体主要是氢和乙炔，其次是甲烷和乙烯。瓦斯气中的故障气体换算到油中的理论值低于油中实测值。其原因是故障持续时间不长，产气速度不是很高，油中气体未达到饱和，故障气体在进入瓦斯继电器的行程中，与油中的非故障气体发生互换而改变了瓦斯气中的故障气体浓度。

案例2是一起高温过热故障，故障气体主要是乙烯和甲烷，其次是乙烷、乙炔和氢。故障气体含量很高，而且瓦斯气换算到油中的理论值高于油中实测值。这一点与案例1相反，其原因是该变压器故障持续时间已有数年，溶解于油中的气体早已饱和，由于故障越来越严重，故障气体成分发生了变化（如乙炔比例增加），故障氣体的产气速率增快，新产生的故障气体形成气泡后在进入继电器过程中与油中溶解气体几乎无交换。如上所述，根据故障气体含量的大小、及瓦斯气中的故障气体换算到油中的理论值与油中实测值的比较，可以判断出故障的发展程度。

2.2重瓦斯保护动作。

（1）实例简介。

案例3：某主变在运行中发生本体重瓦斯保护动作，主变三侧开关跳闸。开关跳闸后约1h从主变底部取油样进行分析（未取瓦斯气体），发现氢和乙炔等气体比半年前有较大幅度增长;次日再次取油样分析（变压器在停运中），结果故障气体含量比前日又大幅增加。后经吊罩检查，查明故障是由于该变压器A相调压绕组的绝缘受潮，导致调压绕组不同部分的匝间、层间发生电弧放电。

案例4：某变压器在运行中发生重瓦斯保护动作，主变跳闸。吊罩后发现B相线圈上压环与上夹件之间的连接片烧断，B相上压环与上夹件制位钉之间的绝缘穿透，并有严重放电痕迹。

（2）实例分析。对于高能量的电弧放电故障，大量气体迅速生成，所形成的气泡快速上升并聚集在继电器里;同时油箱内压力瞬时突增，形成油流通过瓦斯继电器向油枕方向冲击，引起重瓦斯保护动作使开关跳闸。

电弧放电产生的故障气体主要是氢和乙炔，含量常高达数千μL/L，其次是甲烷、乙烯及乙烷。由于故障时产气剧烈，生成的气体很难与油中溶解气体进行交换就进入瓦斯继电器，因此故障气体在油中以及在气、液两相间远不能达到溶解平衡。而且这类故障持续时间很短，当变压器跳闸后，变压器油将停止流动循环，故障点附近油中高浓度故障气体向四周扩散速度就变得很慢。有人曾做过试验，在油自然循环的变压器中，满载时注入乙烯作为被测气体，空载时注入甲烷作为被测气体;结果表明，满载时约需5h、空载时约需30h，气体在油中才大致混合均匀。可见，当故障点距离取油样部位较远时，在所取的油样中故障气体浓度与取样时间有很大关系。另一方面，如果变压器停运后气体长时间留在继电器中，故障气体组分，特别是油中溶解度大的组分很容易回溶于油中，从而改变故障气体组分在瓦斯气体中浓度和在油中浓度。由此可见，变压器停运后，若油样采集点与故障点距离较远，则取样与跳闸间隔时间越短，油样中故障气体浓度就越低，瓦斯气中的故障气体浓度则越高，反之亦然。

在案例3中，跳闸后1h取油样分析，乙炔含量为66μL/L，氢含量也不很高，这与电弧放电故障特征不是很相像;但在第二天再次取油样分析，结果故障气体含量大幅增加，完全反映出了电弧放电故障的特征。如果在取油样的同时也取瓦斯气进行分析（继电器中有气体时），就能避免像案例3那样因取油样时间距跳闸时间近而使得分析结果不能反映出设备的真实状况。此外，如果变压器有多个取样口，变压器跳闸后应在上、中、下各处多取几个油样，以反映故障气体在油中是否溶解平衡及故障点的大致位置。如在案例4中，从变压器上部取的油样，故障气体含量比底部取的油样要高得多，表明故障部位应在变压器上部;而且，瓦斯气中的故障气体换算到油中的理论值高于油中实测值，表明故障性质属产气速率非常高的高能量放电故障。

参考文献：

[1]汪一帆，黄杰，吴华.主变轻瓦斯动作故障的排查处理[J].农村电工，2020，28（05）：50.

[2]南江，孙改兰.变压器气体继电器检验流程优化探讨[J].电工技术，2020（03）：74-75+77.