主变区外故障重瓦斯保护误动作原因分析

赵伟刚

摘要：本文主要对主变区外故障重瓦斯保护误动作原因以及预防措施进行相应的阐述，便于电网工作的安全可靠运行。

关键词：主变区外;故障;重瓦斯;误动作;原因

对于变压器的保护主要是差动和重瓦保护两种，重瓦斯误动事故产生的主要原因是穿越性冲击大电流穿过变压器所致。近些年来发生最大的事故就是广东电网某500k V变电站的主变区外故障即重瓦斯保护动作跳闸，本文就根据发生的案件结合现场提出具体的预防办法和方案。

一、主变瓦斯保护原理分析

在变压器的储油柜和油箱之间的管道内安装的瓦斯继电器，主要运用了变压器内部的故障将油分解之后产生的气体或者是涌动的油，促使接点动作发生在气体继电器上，将指定的控制回路接通，启动报警器或者对原件自動切除变压器进行进一步的保护。一个密封的浮球存在在瓦斯保护继电器上部，下部时一块金属挡板，密封的水银接点都安装在这两个容器上。围绕各自的轴自由旋转的是浮球和档板。主变正常运作的时候，继电器充满了油，浮球在浸油中处的状态是上浮状态，此时的水银接点是断开的;因为本身重量而下垂的原因，挡板的水银接点也是断开的。轻微故障发生在变压器内部时，产生气体的速度并不是很快，瓦斯继电器的上部空间完全充斥着气体，在压力下油面逐步下降，这就导致了浮球也下降了位置，促进水银接点接通后发出信号，即“轻瓦斯”;当严重故障发生在变压器内部的时候，瓦斯气体产生的非常强烈，瞬间突增的是油箱内压力，油流的产生也很大，挡板受到油流的冲击，弹簧的阻力被挡板克服，挡板带动磁铁移动至干簧点方向，闭合了水银触点，对跳闸回路进行接通，即重瓦斯。重瓦斯的动作，需要将变压器连接的所有电源立即进行切断，从而进一步将事故扩大的可能性降低，对于变压器的保护也是起到了一定的作用。站在瓦斯保护的原理上讲，当浮子或档板位置（存在于斯继电器内的）产生了变化，瓦斯保护就会有一定的输出，瓦斯继电器内的油流速度决定了浮子或档板的位置的变化。线圈绕组在主变正常运行时产生的热量，以相对较缓的速度在流动在变压器内部，倘若主变内部发生故障的时候，局部放电主要是由于故障电流产生的，高温短路电弧就会相应的产生，主变的主绝缘就会被损坏，使周围的油产生高温的是短路电弧，温差就形成了，这就加速了主变内部油流，对主变瓦斯继电器的流量档板进行冲击，干簧继电器的弹力远远小于档板的推力，动作跳闸就由重瓦斯产生了。

二、主变区外故障重瓦斯保护误动作原因

2.1主变绕组受“外力”失衡

穿越性大电流流经主变的时候，故障发生时原来电流方向与故障电流的流向是相反的，这就使得常侧线圈流过的电流方向和故障电流侧线圈内流过的电流流向相反，以左手定则来判断，受到向外的作用力主要作用在穿越电流流过的线圈绕组，不断地向外拉伸，这也就是所谓的“外力”，主变内部各结构件之间在外力的作用下相互碰擦和挤压，损坏了绕组的匝间绝缘，积累效应经过之后，当损坏达到一定程度时绕组匝间短路就会导致主变重瓦斯保护动作的发生。因为损坏了绕组匝间绝缘，发电现象发生在绕组和主变油之间，大大降低了主变油的绝缘，大量气体也由此产生，主变重瓦斯保护动作跳闸动作的产生。

2.2油流涌动

在绕组间“外力”作用下的“空隙”的产生，变压器内油流方向瞬间发生变化主要是因为这些“空隙”。流过绕组的较大的穿越性的故障电流，热效应的原因，迅速升高的绕组温度，迅速升温的绕组周围的绝缘油导致了温差产生在变压器内绝缘油之间。剧烈的油流因为温差较大而产生，导致了重瓦斯保护动作跳闸的产生。

2.3重瓦斯保护整定值没有达到标准

检验气体继电器主要是在重瓦斯保护动作后，普通体继电器重瓦斯保护整定值一般都处于1.0m/s的平均水平，而根据《电力变压器检修导则》的规定，整定值应该在1.2～1.5m/s左右是标准。

三、预防重瓦斯保护误动的控制措施

3.1 主变性能设计的提升

问题的根本上，对于变压器结构设计的优化，主要研究在大电流冲击下所受电动力模型的变压器绕组，对于变压器绕组振动的稳定性进行相应的试验，得出的是稳定区域和不稳定区域的绕组受力。在设计的同时要充分考虑系统潮流带来的冲击，对于变压器本体的抗震性进行相应的提高，主变的生产工艺和绕组临界挤压应力值相应的提高，新型导线材料进行采用。变压器绕组振动和位移进行相应的降低。

3.2 瓦斯继电器性能进行相应的提高

气体继电器在新装的时候必须经过校验合格之后才会使用，尽量设置重瓦斯保护整定值在标准定值的上限，对于在受到大电流冲击过程的变压器产生误动也是一种预防。安装油流测速装置在变压器瓦斯继电器内，在数据积累的前提下重要依据斯继电器流速整定，反映了变压器绕组的稳定性。

3.3 主变运输及安装标准的准确掌握

各项检测试验合格在经过厂家验证后出厂，整个运输过程中起吊、装卸、振动、碰撞等，都会对构件造成一定程度的损伤，使得性能下降。而且厂家试验和现场安装环境的实验条件各有不同，大气成份、温湿度等等因素不同程度的影响导致不同性能的降低。尽可能的对厂家提出要求对主变出厂标准进行适当的提高，现场实际需求的满足。

3.4 主变受大电流冲击数据库的构建

以设备的浴盆曲线理论为依据，达到一定年限以后的主变运行时间，主变的各项性能会逐渐的呈现下降的趋势，以运行经验所知，主变经流穿越性大电流的冲击时不同的电流数值会导致不同程度的跳闸，对主变绕组造成的损伤却在逐渐叠加的是每次大电流的冲击，量变引起质变，当损伤累积到一定程度之后，即便在以后的某一次冲击电流并不是巨大的，主变重瓦斯保护的动作跳闸也会发生。所以，需要对主变受大电流冲击数据库进行相应的建立和维护，对于主变冲击次数和每次的冲击电流数值进行记录，变化管理需要做到实处，更新需要及时，将数据反馈给专业人员，必要时可以请实验人员到现场进行技术支持，采用最先进的技术进行深入了解，对于主变内的受冲击的损伤情况进行详细的了解。

参考文献

[1] 章裕文，主变区外故障重瓦斯保护误动作原因分析与预控措施[J].中国高新技术产业.2014（32）.

[2]张丽 杨东宁.关于防止变压器区外故障瓦斯保护误动作控制措施研究[J].工程技术.2016.4.