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1、变压器瓦斯保护及其二次回路技术变压器瓦斯保护及其二次回路技术:技术讲课教案 主 讲 人, 技术职称,或技能等级，,工程师/技师 所在岗位,电气二次专业一级主管 讲课时间, 技 术 讲 课 教 案 培训题目,变压器瓦斯保护及其二次回路技术培训 培训目的,围绕“素质年”主题，为提升基层员工培训品质，打造学习型班组，通过本次培训，使电气二次专业人员了解或熟悉变压器内部故障过程中非电量瓦斯气体产生的原因、动作原理、对瓦斯保护的影响及现有的控制措施，各项检查标准的要求进行宣贯，以进一步提高专业检修维护人员的理论知识和应用技能。 内容摘要, 1、变压器瓦斯保护型号介绍及适用范围 2、结构原理及原理接线 3
2、、瓦斯保护范围 4、安装规定 5、定期试验项目 6、日常维护巡点检项目 7、运行时保护投退状态规定 8、瓦斯保护信号动作的主要原因分析 9、瓦斯保护动作后的紧急处理程序 10、瓦斯保护整定计算要求 11、瓦斯保护反事故措施 12、结束语 培训教案, 第 2 页 共 19 页 一、变压器瓦斯保护型号介绍及适用范围 按照DL 400-91 继电保护和安全自动装置技术规程2.3.2 款规定:0.8MVA及以上油浸式变压器和 0.4MVA 及以上车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护;当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号;当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。带负荷调压的油浸式
3、变压器的调压装置，亦应装设瓦斯保护作为主保护。 瓦斯保护分轻瓦斯保护和重瓦斯保护，一般装于一个瓦斯继电器内。瓦斯继电器有浮筒式、档板式、开口杯式等不同型号。目前电力系统大多采用 QJ-25、QJ-50、QJ-80 型气体继电器，其信号回路接上开口杯，瓦斯保护信号动作，即指因各种原因造成继电器内上开口杯的信号回路接点闭合，光字牌灯亮。跳闸回路接下档板，重瓦斯保护信号动作，即指因各种原因造成继电器内上开口杯的信号回路接点闭合，光字牌灯亮。 瓦斯继电器的外形图如下: QJ-25 型气体继电器:主要用于有载调压开关。 QJ-50 型气体继电器:主要用于容量在 7.5MVA 以下油浸式变压器。 第 3
4、页 共 19 页 QJ-80 型气体继电器:主要用于容量在 7.5MVA 以上油浸式变压器。 变压器瓦斯保护具有动作快、灵敏度高、结构简单，能反映变压器油箱内部各种类型的故障，特别是当绕组短路匝数很少时，故障循环电流很大，可能造成严重过热，但外部电流变化很小，各种反映电流的保护难以动作，瓦斯保护对这种故障具有特殊优越性。 二、结构原理及原理接线 瓦斯保护是变压器内部故障的主要保护元件，对变压器匝间和层间短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。当油浸式变压器的内部发生故障时，由于电弧将使绝缘材料分解并产生大量的气体，其强烈程度随故障的严重程度不同而不同。
5、瓦斯保护就是利用反应气体状态的瓦斯继电器(又称气体继电器)来保护变压器内部故障的。 2.1 在变压器瓦斯保护继电器内，上部是一个密封的浮筒，下部是一块金属档板,两者都装有密封的水银接点。浮筒和档板可以围绕各自的轴旋转。在正常运行时，继电器内充满油，浮筒浸在油内，处于上浮位置，水银接点断开;档板则由于本身重量而下垂，其水银接点也是断开的。当变压器内部发生轻微故障时，气体产生的速度较缓慢，气体上升至储油柜途中首先积存于瓦斯继电器的上部空间，使油面下降，浮筒随之下降而使水银接点闭合，接通延时信号，这就是所谓的“轻瓦斯”;当变压器内部发生严重故障时，则产生强烈的瓦斯气体，油箱内压力瞬时突增，产生很大的
6、油流向油枕方向冲击，因油流冲击档板，档板克服弹簧的阻力，带动磁铁向干簧触点方向移动，使水银第 4 页 共 19 页 触点闭合，接通跳闸回路，使断路器跳闸，这就是所谓的“重瓦斯”。重瓦斯动作，立即切断与变压器连接的所有电源，从而避免事故扩大，起到保护变压器的作用。 变压器瓦斯保护原理接线图如下图所示: 2.2 在变压器高压绕组上设有抽头，通过改变变压器的变比来调整二次侧电压的大小。调压变压器分为有载调压和无载调压变压器两种。下面为有载调压变压器。有载调压变压器可根据系统运行情况，在带负荷的条件下随时切换分接头开关，保证电压质量，而且分接头数目多、调节范围比较大，如 SFPZ7 90000/220
7、 型有载调压变压器，额定电压比为 220?81.5%/38.5，其调压范围为?81.5%。采用有载调压变压器时，可以根据最大负荷和最小负荷时分接头电压来分别选择各自合适的分接头。这样就能缩小二次(侧)电压的变化幅度，甚至改变电压变化的趋势。为了防止可动触头在切换过程中产生电弧使变压器绝缘油劣化，甚至烧毁分接头开关，调压绕组通过并联触头第 5 页 共 19 页 Q1、Q2 与高压主绕组串联。可在带负荷的情况下进行分接头的切换。在可动触头 Q1、Q2 回路接入接触器 KM1、KM2 的工作触头并放在单独的油箱里。在调节分接头时，先断开接触器 KM1，将可动触头 Q1 切换到另一分接头上，然后接通
8、KM1。另一可动触头 Q2 也采用同样的步骤，移到这个相邻的分接头上，这样进行移动，直到 Q1 和 Q2 都接到所选定的分接头位置为止。当 切换过程中 Q1、Q2 分别接在相邻的两个分接头位置时，电抗器 L 限制了回路中流过的环流大小。110kV 及以上电压等级变压器的调压绕组放在中性点侧，使调节装置处于较低电位。1、分接开关运行一年或切换 2000,4000 次后，应取切换开关油箱中的抽样进行工频耐压(不低于 30KV)试验，试验应合格，否则更换合格变压器绝缘油。2、新投入的分接开关，在切换 5000 次后，应将切换开关吊出检查，以后可 按实际情况确定检查周期。3、运行中的分接开关动作 50
9、00 次后或绝缘油的击穿电压低于 25kV 时，应更换切换开关油箱的绝缘油。4、为了防止分接开关在严重过负荷或系统短路时进行切换，宜在有载分接开关控制回路中加装电流闭锁装置，其整定值不超过变压器额 定电流的 1.5 倍。5、电动操作机构应经常保持良好状态，有载分接开关配备的瓦斯保护及防爆装置均应运行正常。当保护装置动作时应查 明原因。6、分接开关的切换开关箱应严格密封，不得渗漏。如发现其油位升高异常或满油位，说明变压器与有载分接开关切换箱窜油。应保持变压器油位高于分接开关的油位，防止开关箱体油渗入变压器本体，影响其绝缘油质，并及时安排停电处理。在变压器有载分接开关操作过程中，应遵守如下规定:
10、第 6 页 共 19 页 1、应逐级调压，同时监视分接位置及电压电流变化(每次调压一档后应间隔lmin 以上，才能进行下一档调节)。2、单相变压器组和三相变压器分相安装的有载分接开关，应三相同步电动操作，一般不允许分相操作。3、两 台有载调压变压器并联运行时，其调压操作应轮流逐级进行; 4、有载调压变压器与无载调压变压器并联运行时，有载调压变压器的分接应尽量靠近无载调压变压器的分接位置。有载分接开关切换时产生火花，主要是分接开关在严重过负荷或系统短路时进行切换时触头调整中接触不良;绝缘油绝缘强度降低;操作等原因。应按照规程要求，进行检修和试验，尤其是在调整分接头过程中，一旦遇到不正常情况时，务
11、必要核查清楚后才能继续开展分接头调压的工作。 三、瓦斯保护范围 瓦斯保护是变压器的主要保护，它可以反映油箱内的一切故障。包括:油箱内的多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或与外壳间的短路、铁芯故障、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等。瓦斯保护动作迅速、灵敏可靠而且结构简单。但是它不能反映油箱外部电路(如引出线上)的故障，所以不能作为保护变压器内部故障的唯一保护装置。另外，瓦斯保护也易在一些外界因素(如地震、区外电气设备长期过负荷等异常工作)的干扰下误动作，对此必须采取相应的防范措施。 四、安装规定 瓦斯继电器安装在变压器到储油柜的连接管路上，安装时应注第 7 页 共 19 页 意:
12、 4.1 首先将气体继电器管道上的碟阀关严。如碟阀关不严或有其他情况，必要时可放掉油枕中的油，以防在工作中大量的油溢出。 4.2 新气体继电器安装前，应检查有无检验合格证明，口径、流速是否正确，内外部件有无损坏，内部如有临时绑扎要拆开，最后检查浮筒、档板、信号和跳闸接点的动作是否可靠，并关好放气阀门。 4.3 气体继电器应水平安装，顶盖上标示的箭头方向指向油枕，工程中允许继电器的管路轴线方向往油枕方向的一端稍高，要求变压器顶盖沿气体继电器方向与水平面具有 1,1.5,的升高坡度，但与水平面倾斜不应超过 4%。变压器本体至油枕的油管沿瓦斯继电器方向应有 2-4,的升高坡度。但瓦斯继电器应保持水平
13、位置。变压器的防爆管应与油枕连通。瓦斯继电器两侧油管应为同一内径的管子，与油管用法兰连接处，若使用耐油橡皮衬垫时，其孔径应比油管内径略大，以免妨碍油的流速。瓦斯继电器通向油枕的阀门应开通，且阀门直采用平板式，不宜用球形阀门。瓦斯继电器的安装位置应保证便于观察油面及取气样的电气安全距离。 4.4 打开碟阀向气体继电器充油，充满油后从放气阀门放气。如油枕带有胶囊，应注意充油放气的方法，尽量减少和避免气体进入油枕。 4.5 进行保护接线时，应防止接错和短路，避免带电操作，同时要防止使导电杆转动和小瓷头漏油，二次控制电缆必须选用具有防油和阻燃功能，经过中间端子盒再联至电缆，中间端子盒应有密封良好的防第
14、 8 页 共 19 页 雨措施，电缆应为铠装，埋入地下部分应有铁管保护。做好二次接线头的包扎和密封工作。4.6 投入运行前，应进行绝缘摇测及轻、重瓦斯保护的现场故障模拟传动接点的测试试验。 4.7 试验完毕后，必须加装瓦斯继电器防护罩及封堵措施，达到防雨、防潮、防暴、防尘等防护措施。 五、定期试验项目 气体继电器在安装使用前应依据DL/T 54094 气体继电器检验规程作如下一些检验项目和试验项目: 5.1 一般性检验项目:玻璃窗、放气阀、控针处和引出线端子等完整不渗油，浮筒、开口杯、玻璃窗等完整无裂纹。浮筒无裂纹及凹凸处、玻璃窗应完整清晰明亮无裂纹线。水银接点的水银面应清洁光亮，摇动分、合时
15、水银流动灵活，不应挂在玻璃壁和电极上，电极和极尖应光亮呈银白色。水银接点柱焊接牢固，根部套软塑料管加固;接点引线长短应合适，能任意弯曲，无断股现象;瓷珠应完整光滑无毛刺。水银接点应固定牢固，接点距离正常时，有一极浸入水银中的长度应不小于 4mm。其它类型继电器的接点正常时，两极应断开。接点引钱的极性，为经常浸入水银中的接点接正极。若未经常浸入水银中接点接正极时，由于水银蒸气是导体的原故，长期运行，接点可能损坏，甚至可能使瓦斯保护动作。可动部分应灵活，动作可靠，返回无卡住现象。上电后现场二次控制回路无直流系统绝缘下降的现象，变压器非电量保护无报警。 第 9 页 共 19 页 5.2 试验项目 5
16、.2.1 密封试验:单体试验时用瓦斯继电器校验仪对其内部充满油后关上阀门，整体加油压(压力为 0.25MPa，持续时间为 1h)放平实验台试漏，检查继电器表面的桩头跟部应无渗透漏。 5.2.2 端子绝缘强度试验:出线端子及出线端子间耐受工频电压 2000v，持续1min，也可用 2500v 兆欧表摇测绝缘电阻，摇测 1min 代替工频耐压，绝缘电阻应在 300M 以上。 5.2.3 轻瓦斯动作容积试验:将瓦斯继电器放在实验台上固定，(继电器上标注箭头指向油枕)，打开实验台上部阀门，从实验台下面气孔打气至继电器内部完全充满油后关闭阀门，放平实验台，打开阀门，当壳内聚积 250?300 ml 空气时，观察油面降低到何处刻度线时轻瓦斯触点导通，轻瓦斯应可靠动作。若轻瓦斯不满足要求，可以调节开口杯背后的重锤改变开口杯的平衡来满足需求。 5.2.4 重瓦斯动作流速试验:从实验台气孔打入气体至继电器内部完全充满油后关上阀门，放平实验台，打开实验台表计电源，选择表计上的瓦斯孔径档位，测量方式选在“流速”，再继续打入气体，观察表计显示的流速值为整定值止，快速打开阀门，此时油流
