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气体继电器保护动作原因
更新时间:2019-02-08 发布:www.1024sj.com

气体继电器庇护(也称瓦斯庇护)是油浸式电力变压器内部故障的一种基本庇护。近几年来,由于多种缘由致使气体继电器频仍动作,引发运行、检修、实验人员普遍重视,配合关心气体继电器的动作缘由、判断和处置方式,以免误判断酿成的装备损坏某人力、物力浪费。
1、动作缘由
(一)变压器内部故障
当变压器内部泛起匝间短路,尽缘损坏、接触不良、铁芯多点接地等故障时,都将发生年夜量的热能,使油分化出可燃性气体,向油枕(储油柜)标的目的流动。当流速跨越气体继电器的签定值时,气体继电器的档板遭到冲击,使断路器跳闸,从而避免事故扩年夜,这类情况凡是称之为重瓦斯庇护动作。当气体沿油面上升,聚集在气体继电器内跨越30ml时,也能够使气体继电器的旌旗灯号接点接通,发出警报,凡是称之为轻瓦斯庇护动作。例如:
(l)某台220kV、120MVA主变压器瓦斯庇护动作,经实验和吊芯检查判断为35kV侧B相统组上部匝间尽缘损坏,形成层或匝间短路酿成的。
(2)某台220kV、60MVA的主变压器轻、重瓦斯庇护动作,经综合分析和放油检查肯定为63kV侧B相套管均压球对升高座放电酿成的,与揣度吻合,避免了吊芯检查。
(3)某台35kV、4.2MVA的主变压器,轻瓦斯庇护一天接连动作两次,色谱分析为裸金属过热,经测直流电阻力分接开关故障,吊芯检查发现分接开关的消息触点错位2/3,这是引发气体继电器动作的基本缘由。
(二)附属装备异常
1.呼吸系统不顺畅通
变压器的呼吸系统包括气囊呼吸器,防爆筒呼吸器(有的产物两者合一)等。分析讲明,呼吸系统不顺畅或梗塞会造成轻、重瓦斯庇护动作,并年夜多伴有喷油或跑油现象。例如,某台110kV、63MVA主变压器,投运半年后,轻、重瓦斯庇护动作,且压力阀喷油。但色谱分析正常,经检查,轻、重瓦斯庇护动作的缘由为变压器气囊呼吸梗塞。又如某台220kV、120MVA主变压器,在气温为33~35℃下运行,上层油温为75~80℃。在系统无任何冲击的情况下,突然重瓦斯庇护动作跳闸,经实验和检查,证实是呼吸器梗塞。由于它在高温下突通造成油流冲击,致使重瓦斯庇护动作。
2.冷却系统漏气
当冷却系统密封不严进进了空气,或新投进运行的变压器未经真空脱气时,城市引发气体继电器的动作。例如某台主变压器气体继电器频仍动作,经分析是空气进人冷却系统引发的,最后查出第7号风冷器漏气。
3.冷却器进口阀门关闭
冷却器进口阀门关闭造成梗塞也会引发气体继电器频仍动作。例如,某电厂厂用变压器年夜修后,投运一段时间,气体继电器突然动作,但色谱分析正常,经检查发现冷却器进口阀门造成梗塞,相当于潜油泵向变压器注进空气,造成气体继电器频仍动作。
4.散热器上部进油阀门关闭
散热器上部进油阀门关闭,也会引发气体继电器的频仍动作。例如,某220kV、120MVA主变压器冲击送电时,冷却系统投进则发生重瓦斯庇护动作引发跳闸。其缘由是由于变压器第7号散热器上部进油蝶阀被误关闭,而下部出油蝶阀处于正常打开位置,当装于该处的潜油泵通电后,迅速将散热器内的油排进本体,散热器内呈真空状态,本体油量增加时,油便以很快的速度经气体继电器及管路流向油枕,在高速油流冲击下,气体继电器动作致使跳闸。
5.潜油泵有缺陷
潜油泵缺陷对油中气体有很年夜影响,其一是潜油泵自己烧损,使本体油热分化,发生年夜量可燃性气体。例如某110kV、75MVA的主变压器,由于潜油泵严重磨损,在一周内使油中总烃由786ppm增到1491ppm。其二是当窥视玻璃破裂时,由于轴尖处油流急速而造成负压,可以带进年夜量空气。即使玻璃未破裂,也有由于滤网梗塞形成负压空间使油脱出气泡,其成效是使气体继电器动作,这类情况比力常见。例如,某220kV、120MVA强油导向风冷变压器的气体继电器频仍动作,其缘由之一就是潜油泵内分流冷却回路底部的滤网梗塞而酿成的。又如,某220kV、120MVA主变压器轻瓦斯庇护动作,是由于潜油泵负压区漏气酿成的。
6.变压器进气
运行经验讲明,轻瓦斯庇护动作尽年夜大都是由于变压器进进空气而至。造成进气的缘由较多,主要有:密封垫老化和破损、法兰连系面变形、油轮回系统进气、潜油泵滤网梗塞、焊接处砂眼进气等。例如某台220kV、120MVA的主变压器,轻瓦斯庇护频仍动作,用平衡判据分析油样和气样讲明,油中消融气体的理论值与实测值近似相等,且故障气体各组分含量较小,故该变压器内部没有故障。经过频频检查,最后肯定轻瓦斯庇护动作是由于油轮回系统密封不良进气酿成的。
7.变压器内泛起负压区
变压器在运行中有的部位的阀门可能被误关闭,如。①油税下部与油箱连通管上的蝶阀或气体继电器与油枕连通管之间的蝶阀;②安装时,油枕上盖关得很紧而吸湿器下真个密圈又未取下等。由于上述阀门被误关闭,当气温下降时,变压器主体内油的体积缩小,进而缺油又不能实时弥补过来,致使油箱顶部或气体继电器内泛起负压区,有时在气体继电器中还会形成油气上下浮动。油中逸出的气体向负压区流动,最终致使气体继电器动作。例如,某220kV的主变压器,由于在短路事故后关闭了油枕下部与油箱连通管上的阀门,投运后又未打开,使变压器主体内“缺油集气”,造成轻瓦斯庇护频仍动作。又如某35kV、56Q0kVA主变压器在两次年夜雨中均发生重瓦斯庇护动作,就是由于夜间突降年夜雨,使变压器急剧冷却,内部油位也随之下降,由于蝶阀关闭,油枕内的油不能随油位一同下降,在气体继电器内形成了一个无油的负压区,使消融在油中的气体逸出并布满了气体继电器,造成气体继电器的下浮桶下沉,引发重瓦斯庇护动作。
8.油枕油室中有气体
年夜型变压器凡是装有胶囊隔膜式油枕,胶囊将油枕分为气室和油室两部门。若油室中有气体,当运行时油面升高就会发生假油面,严重时会从呼吸器喷油或防爆膜破裂。此时变压器油箱内的压力经呼吸器法兰突然释班,在气体继电器管路发生油流,同时套管升高座等死区的气体被压缩而堆集的能量也突然释放,使油流的速度加速,致使瓦斯庇护动作。例如某电厂2号主变压器就是因油枕抽暇中有气体受热时对油室发生附加压力而至。

9.净油器的气体进进变压器
在检修后安装净油器时,由于排气不完全,净油器生齿胶垫密封欠好等缘由,使空气进进变压器,致使轻瓦斯庇护动作。
另外,停用净油器时也可能引发轻瓦斯庇护动作。例如,某110kV、31.SMVA的主变压器,因其净油器渗漏而停用时,由于净油器上下蝶阀没有关死,如图1-48所示,变压器本体的油仍可以渗到净油器中,并迫使净油器中的空气进进本体。集中在气体继电器中造成主变压器发生轻瓦斯庇护动作。

图1-48净油器示意图
10.气温骤降
对开放式的变压器,其油中总气量约为10%左右,年夜大都分化气体在油中的消融度是随温度的升高而下降的。但空气却分歧,当温度升有时,它在油中的消融度是增加的。是以,对于空气饱和的油,若是温度下降,将会有空气释放出来。即使油未饱和,但当负荷或情况温度骤然下降时,油的体积收缩,油面压力来不及经由过程呼吸器与年夜气平衡而下降,油中消融的空气也会释放出来。所以,运行正常的变压器,压力和温度下降时,有时空气过饱和而逸出,严重时甚至引发瓦斯庇护动作。例如,某35kV、5600kVA的变压器,在气体继电器与油枕连通管之间蝶阀关闭的情况下,就发生过两次因气温骤降,引发重瓦斯庇护动作的现象。
11.轻忽气体继电器防雨
气体继电器的接线端子有的采用圆柱型瓷套管尽缘。固定在继电器顶盖上的接线盒里,避免下雨对油枕上的雨水滴进接线盒内。该接线盒盖子盖好后还应当用外罩罩住。某110kV、10MVA的主变压器的气体继电器既无接线盒的盖子又无防雨罩(现实是丢在地面上),似至于下年夜雨时,气体继电器的触点被接线端子和地之间的雨水漏电阻短接,使跳闸回路接通。当出口继电器两头电压到达其动作电压时,致使变压器两侧的断路器跳闸。显然,在上述条件下,若出口继电器的动作电压太低,就更容易引发跳闸。
(三)放气操作不妥
当气温很高、变压器负荷又年夜时,或虽然气温不很高,负荷突然增年夜时,运行值班员应增强巡视,发现泊位计油位异常升高(压力表指示数增年夜)时,应实时进行放气。放气时,必需是缓慢地打开放气阀,而不要快速年夜开阀门,以避免因油枕空间压力骤然下降,油箱的油迅速涌向油枕,而致使重瓦斯庇护动作,引发跳闸。
(四)器身排气不充实
有的变压器在年夜修后投进运行不久就发生重瓦斯庇护动作,引发跳闸的现象。这多是检修后器身排气不充实酿成的。当变压器投运后,温度升高时,器身内的气体团突然经气体继电器进进储油柜,随之发生较年夜的油流冲击造成重瓦斯庇护动作。动作后,气体继电器内均有气体,经化验确为空气。这足以说明有的空气由变压器器身流向储油柜。
(五)安装不妥
新装的变压器,轻瓦斯庇护动作80%是安装存在问题。例如,某部门泛起真空、没有进行真空注油、气体继电器安装不妥等,都可能使瓦斯庇护动作。例如,某台63MVA、220kV的变压器。其轻瓦斯庇护总是动作,经取气和取油分析均无问题,没有可燃性气体,经屡次查找动作纪律才知道,每当5号潜油泵启动1个月后,轻瓦斯庇护就动作,检查5号潜油系发现,其上面油路放气阀被堵死,因而在上面真空形成负压区。处置后,放气阀通顺,故障破除。
(六)气体继电器部件设计不合理
例如,某局两个变电所的35/10kV主变压器的重瓦斯庇护相继动作、引发跳闸。经现场查询拜访、测试、分析,变压器的主尽缘、油质、电气实验成效均正常,两台主变压器所供10kV配电系统无异常,负荷电流很小(划分在清晨4时左右动作)。经由过程分析,最后找出主变压重视瓦斯庇护动作跳闸的缘由是气体继电器(QJI)的探针部件设计不合理。图1-49和图1-50划分给出气体继电器内部结构位置示意图和深外部件示意图。

图1-49气体继电器内部结构位置示意图
1.瓦斯放气阀;2_探针罩帽;3_法兰;4_轻瓦斯部件;
5_探针棒;6_重瓦斯档板;7_支架

图1-50探针部件示意图(mm)
1_探针金属软客;2_探针棒;3_重瓦斯挡板;4_探针塑料罩帽
凭据探针部件尺寸所示,探针塑料罩帽内脏长度应年夜于37mm,而现实只E有35mm;探针棒从气体继电器法兰内平面量得尺寸长为65mm,而从内平面至重瓦斯挡板空间净距为64mm。是以,若将塑料罩帽按常规拧紧,势必造成探针棒已牢牢压住重瓦斯挡板,使重瓦斯挡板位移一个角度(实物检查该挡板在探计棒顶住处三较着变形),装在挡板上的磁性件接近重瓦斯接点。运行中变压器,受情况温度变化而影响变压器油温变化,一个细小的变压器油容积变化,造成重瓦斯接点闭合。
为改变不合理设计,避免重瓦斯庇护动作,应接纳的处置方式是:
(1)探针棒适当截短1~2mm(运行中难处置)。
(2)探针塑料罩帽内脏长度加长至38mm以上。
对于今朝已投进运行的有关厂生产的气体继电器,只好将其探针塑料罩帽取失落或仅作为遮帽用(不得拧上),然后换用制造厂提供的内腔加长后的探针塑料罩帽。

2、判断方式
气体继电器动作后,一方面要查询拜访运行、检修情况;另外一方面应立即取油样进行色谱分析,哄骗平衡判据进行综合分析判断,肯定变压器是内部故障仍是附属装备故障,进而肯定故障的性质、部位或部件,以便实时进行检修处置。
判断变压器是否有内部故障的方式是:首先分析油中消融气体和气体继电器中的自由气体的浓度;然后将两者进行比力:
(1)当自由气体含量约等于实测值,且故障气体各组分含量很少时,则说明变压器是正常的,一般认为消融在油中的气体是在平衡状态下释放出来的。
(2)当自由气体含量年夜于实测值时,则说明变压器确实存在早期窜伏性故障。若是自由气体含量较着跨越油中消融气体含量时,则说明释放气体较多,故障成长很快。这时候可以经由过程特征气体法、产气率和三比值法来判断故障性质和成长速度。

3)当自由气体小于油中消融气体时,则说明变压器内部不存在窜伏性故障,是主变压器附属装备有异常。
(4)当自由气体中氢、氧含量较高,而总烃含量较低,说明存在漏气点,有空气进进。由于油中有气泡时,在电场作用下发生火花放电发生的主要气体就是氢。
图1-51给出了气体继电器动作综合分析判断法式。表1-16列出了气体继电器动作缘由和故障揣度。可以供实践检查分析时使用。
表1-15自由气体分析成效
气体氢甲烷乙烷乙烯乙炔总烃coCO2
含量646.623.11.456.934.535.4647.066345.28
表1-16气体继电器动作的部门缘由和故障揣度表
动作种别油中气体自由气体动作缘由故障揣度
气体继电器动作气体成份CO、
CO2和H2较高有自由气体,有少
量H2和CO铁芯强烈振动,导体短时过热过励磁时(如系统振荡时)
气体继电器动作,放气后立即动作,越来越频仍总气量增高,氧含量高,H2略增,有时可见油中有气泡、有年夜量自由气体,有时H2咯高附件泄漏,引人年夜量气体(严重故障)变压器外壳、管道、
气体继电器、油泵等漏气
投运早期动作次
数较多,逐渐削减,有时延续达半年之久总气量很高,氧含量很高,有时H2略增有自由气体,有少
许H2油中气体他和,温度和压力变化,释放气体安装工艺不周,油未脱气和未真空住油
气体继电器动作含氧正常无自由气体负压下油流冲击
或油门太低(多发生在温度和负荷下降或深夜时)隔膜不能勾当自若,充氮管路梗塞不顺畅,氮气袋严重缺氛,油位太低
气体继电器前作,几小时动作一次总气量高,含氧量低,总烃高,C2H2和CO不高有自由气体,无
C2H2,CO少,H2和CH4高油热分化(300℃以上)产气,消融到达饱和过热性(慢性)故障,存在时间较长

图1一51综合分析判断法式


3、处置对策
首先判断瓦斯庇护动作是由变压器内部故障仍是附属装备故障引发的,以便对分歧的故障接纳分歧的方式。对变压器内部故障可以参考前面章节的论述。对于附属装备故障可分情况按以下几种情况处置。
(1)严酷密封避免进气。严酷密封可以免由于进气引发的瓦斯庇护动作。为检查变压器密封不良,在检修后应对变压器进行检漏实验。变压器投进运行前,要注重破除内部空气,如套管法兰、高压套管升高座、油管路中死区、冷却器顶部等处的残留空气。投进运行前应尽早启动油泵,借助油轮回将残留空气排出。注油就采用真空注油方式。油泵年夜修时,重点检查后端窥视孔、引线盒的密封,油管路中各排气孔及负压区的密封是否无缺。
(2)避免误关阀门并保证呼吸系统通顺,避免梗塞。由上所述,梗塞主要有两种情况,一是误关闭阀门。对此,只要运行人员重视,投运前,对每一个阀门进行认真检查,就容易解决;二是呼吸系统梗塞。今朝现场的解决方式是:
1)准确注油。检修后注油一定要将储油柜布满,充油进程中,打开储油柜顶部排气孔和手孔,边排气边按动胶囊,让胶囊完全展开,破除储油柜中的全数空气。变压器经各部排气后,储油柜的油面还会下降,必需再进行弥补注油,直到把储油柜布满,确认变压器内无气体后,方可把油排到正常油位。
2)改良呼吸系统。图1-52为储油相结构及放气塞(管)简图。由图1-52(a)可见,现行的带有胶囊的变压器储油柜,仅是将胶囊嘴子接进原呼吸系统中,与老结构储油柜相比无年夜的变更,这给呼吸系统带来了新问题。凡是,胶囊外与储油柜内壁之间总会残余少许空气,这是由于储油柜上部放气塞往往装在气体继电器坡度较低的一侧,致使气体排放不净而残余下来。当呼吸系统不顺畅时,由于胶囊嘴子低于假油位,油可进进胶囊,使胶囊升浮坚苦,从而发生恶性轮回。为此,可将呼吸系统作以下改良,如图1-52(b)所示。①胶囊嘴子与呼吸系统脱离,零丁接一只吸湿器,其下部油封碗内可不装油。②将储油柜放气塞用管子引下,装一只真空压力表,两侧装阀门,经常监视储油柜内压力情况。当压力表指针指示正压时,可接一只小真空泵抽真空,也可在全天变压器温度最高时,将压力排失落再闭紧阀门。

(a)改良前(b)改良后
图1-52储油相结构及放气塞(管)安装简图
经上述改良后的呼吸系统,经由过程现实考验,完全可以免胶囊进油。只要再监视好储油柜压力,就可避免假油位及吸湿器跑油,从而避免了瓦斯庇护动作。
应当指出,为保证呼吸畅达,吸湿器硅胶颗粒不宜太细,其粒度必需保证在5~7mm以上,当硅胶浸油后,应即刻更换或进行干燥处置。另外,油封碗内着装油,则应确实保证油封碗内油面不跨越2~3mm,其呼吸力不年夜于0.05MPa。
今朝有的制造厂,已将呼吸系统做成图1-52(b)的形式。
(3)增强技术经管和维护,克服重年夜轻小、重主轻辅的倾向,充实熟悉附属(辅助)装备与主变压器的靠得住运行息息相关。避免诸如端子箱和气体继电器端子金因漏雨或清洗酿成的接点短路,致使瓦斯庇护动作,引发跳闸。

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