瓦斯继电器保护是油浸式电力变压器内部故障的一种基本保护。近几年来,由于多种原因导致瓦斯继电器频繁动作,引起运行、检修、试验人员广泛重视,共同关心瓦斯继电器的动作原因和判断方法,以避免误判断造成设备损坏或人力物力浪费。
瓦斯继电器动作有三种原因:一是变压器内部存在故障;二是变压器附件或辅助系统存在缺陷;三是瓦斯继电器发生误动作。下面简介如下:
(1)变压器内部故障。当变压器内部出现匝间短路、绝缘损坏、接触不良、铁芯多点接地等故障时,都将产生大量的热能,使油分解出可燃性瓦斯,向油枕(储油柜)方向流动,当流速超过瓦斯继电器的整定值时,瓦斯继电器的挡板受到冲击时,使断路器跳闸,从而避免事故扩大,这种情况通常称之为重瓦斯保护动作。当瓦斯沿油面上升,聚集在瓦斯继电器内超过30mL时,也可以使瓦斯继电器的信号接点接通,发出警报,通常称之为轻瓦斯保护动作。
例如:①某台220kV、120MVA主变压器瓦斯保护动作,经试验和吊芯检查判断为35kV侧B相绕组上部匝间绝缘损坏,形成层或匝间短路造成的。②某220kV、60MVA的主变压器轻,重瓦斯保护动作,经综合分析和放油检查确定为63kV侧B相套管均压球对升高座放电造成的,与推断吻合,避免了吊芯检查。③某台35kV、4.2MVA的主变压器,轻瓦斯保护一天连续动作两次,色谱分析为裸金属过热,经测直流电阻为分接开关故障,吊芯检查发现分接开关的动静触点错位2/3。这是引起瓦斯继电器动作的根本原因。
(2)辅助设备异常:
1)呼吸系统不畅通。变压器的呼吸系统包括气囊呼吸器、防爆筒呼吸器(有的产品两者合一)等。分析表明,呼吸系统不畅或堵塞会造成轻重瓦斯保护动作,并大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,轻重瓦斯保护动作,且压力阀喷油。但色谱分析正常,经检查,轻、重瓦斯保护动作的原因为变压器气囊呼吸堵塞。又如某台220kV、120MVA主变压器,在气温33~35℃下运行,上层油温为75~80℃。在系统无任何冲击的情况下,突然重瓦斯保护动作跳闸,经试验和检查,证明是呼吸器堵塞,在高温下突通造成油流冲击,导致重瓦斯保护动作。
2)冷却系统漏气。当冷却系统密封不严进入了空气,或新投入动物的变压器未经真空脱气时,都会引起瓦斯继电器的动作。例如某台主变瓦斯继电器频繁动作,经分析是空气进入冷却系统引起的,最后查出第7号风冷器漏气。
3)冷却器入口阀口关闭。冷却器入口阀口关闭造成堵塞也会引起瓦斯继电器频繁动作。例如,某电厂厂用变压器大修后,投运一段时间,瓦斯继电器突然动作,但色谱分析正常,经检查发现冷却器入口阀口造成堵塞,相当于潜油泵向变压器注入空气,造成瓦斯继电器频繁动作。
4)散热器上部进油阀门关闭。散热器上部进油阀门关闭,也会引起瓦斯继电器的频繁动作。例如,某220kV、120MVA主变压器冲击送电时,冷却系统投入则发生重瓦斯保护动作引起跳闸。其原因是因为变压器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入本体,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瓦斯继电器及管路流向油枕,在高速油流冲击下,瓦斯继电器动作导致跳闸。
5)潜油泵缺陷对油中瓦斯有很大影响,其一是潜油泵本身烧损,使本体油热分解,产生大量可燃性瓦斯。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,可以带入大量空气。即使玻璃未破裂,也有由于滤网堵塞形成负压空间使油脱出气泡,其结果瓦斯继电器动作,这种情况比较常见。例如,某220kV、120MVA强油导向风冷变压器的瓦斯继电器频繁动作,其原因之一就是潜油泵内分流冷却回路底部的滤网堵塞而造成的。又如,某220kV、120MVA主变压器轻瓦斯保护动作,是由于潜油泵负压区漏气造成的。
6)变压器进气。运行经验表明,轻瓦斯保护动作绝大多数是由于变压器进入空气所致。造成进气的原因较多,主要有:密封垫老化和破损、法兰结合面变形、油循环系统进气、潜油泵滤网堵塞、焊接处砂眼进气等。例如某台220kV、120MVA的主变压器,轻瓦斯保护频繁动作,用平衡判剧分析油样和气样表明,油中溶解瓦斯的理论值与实测值近似相等,且故障瓦斯各组分含量较小,故该变压器内部没有故障。经过反复检查,最的确定轻瓦斯保护动作是由于油循环系统密封不良进气造成的。
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