变压器瓦斯保护误动分析及防范措施 精品.docx

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变压器瓦斯保护误动分析及防范措施精品

郑州电力职业技术学院毕业生论文

题目：

变压器瓦斯保护误动分析及防范措施

系别＿＿电力工程系＿＿

专业＿＿＿发电厂及电力系统＿＿＿＿

班级＿＿＿＿发电三班＿＿＿＿＿＿

学号＿＿＿＿08XXXXXXX24＿＿＿＿

姓名＿＿＿＿XX＿＿＿＿＿＿＿

论文成绩

指导教师

陈佳佳

答辩成绩

主答辩教师

综合成绩

答辩委员会主任

目录

摘要............................................................................3

关键字..........................................................................3

正文............................................................................4

1变压器差动保护...............................................................5

（1）变压器差动保护的简要原理.................................................5

（2）变压器差动保护带负荷测试的重要性........................................5

（3）变压器差动保护带负荷测试内容............................................5

（4）变压器差动保护带负荷测试数据分析........................................5

（5）小结....................................................................7

2瓦斯保护.....................................................................8

（1）定义....................................................................8

（2）保护范围................................................................8

（3）运行....................................................................8

3瓦斯继电器动作情况分析......................................................9

（1）瓦斯继电器动作原理.......................................................9

（2）强油循环变压器冷却装置...................................................10

（3）几起瓦斯保护误动导致变压器跳闸情况.......................................10

（4）瓦斯继电器内部油流状态影响因素...........................................13

（5）事故原因分析...........................................................13

4瓦斯保护装置动作的处理......................................................14

（1）瓦斯保护信号动作........................................................14

（2）瓦斯继电器动作跳闸.......................................................14

5防范措施....................................................................15

（1）安装与投运...............................................................15

（2）检修、运行与维护.........................................................15

（3）注意事项.................................................................16

结束语..........................................................................17

参考文献........................................................................18

摘要

本文首先对变压器瓦斯保护进行了详细阐述，然后针对由于运行、维护不当等多种原因造成变压器本体瓦斯保护误动而导致的变压器跳闸问题，进行了全面、深入的分析，从安装、投运、检修、运行、检验等方面提出了治理措施。

关键字：

变压器；瓦斯保护；误动分析

Abstract

Thispassageexplainedtheprotectionofthetransformergas.Andthenas the operation,maintenance, andother causes improper transformermalfunction causedthegastoprotect thetransformer trippingproblem, acomprehensive, in-depthanalysis, fromtheinstallation, commissioning,maintenance,putintooperation, inspection,proposedbymanagementmeasures.

Keyword:

Transformer；GasProtection；Malfunction

变压器瓦斯保护误动分析及防范措施

近年来各电力企业时常发生由于变压器本体瓦斯保护误动而引起变压器跳闸的故障，使电力系统和变压器可靠性运行水平和电力用户供电可靠性都受到影响；同时鉴于瓦斯保护装置对反映变压器绕组匝间短路或内部绝缘电弧的故障高度灵敏性和重要作用，一旦误动必须彻底查清误动原因，变压器本体无故障后方可投运，从而增加了大量现场工作，因此必须采取措施杜绝瓦斯保护误动。

一、变压器差动保护

（一）变压器差动保护的简要原理

差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，当变压器正常工作或区外故障时，将其看作理想变压器，则流入变压器的电流和流出电流（折算后的电流）相等，差动继电器不动作。

当变压器内部故障时，两侧（或三侧）向故障点提供短路电流，差动保护感受到的二次电流和的正比于故障点电流，差动继电器动作。

（二）变压器差动保护带负荷测试的重要性

变压器差动保护原理简单，但实现方式复杂，加上各种差动保护在实现方式细节上的各不相同，更增加了其在具体使用中的复杂性，使人为出错机率增大，正确动作率降低。

比如许继公司的微机变压器差动保护计算Y-△接线变压器Y型侧额定二次电流时不乘以，而南瑞公司的保护要乘以。

这些细小的差别，设计、安装、整定人员很容易疏忽、混淆，从而造成保护误动、拒动。

为了防范于未然，就必需在变压器差动保护投运时进行带负荷测试。

（三）变压器差动保护带负荷测试内容

要排除设计、安装、整定过程中的疏漏（如线接错、极性弄反、平衡系数算错等等），就要收集充足、完备的测试数据。

1．差流（或差压）。

变压器差动保护是靠各侧CT二次电流和——差流——工作的，所以，差流（或差压）是差动保护带负荷测试的重要内容。

电流平衡补偿的差动继电器（如LCD-4、LFP-972、CST-31A型差动继电器），用钳形相位表或通过微机保护液晶显示屏依次测出Ａ相、Ｂ相、Ｃ相差流，并记录；磁平衡补偿的差动继电器（如BCH-1、BCH-2、DCD-5型差动继电器），用0.5级交流电压表依次测出Ａ相、Ｂ相、Ｃ相差压，并记录。

2．各侧电流的幅值和相位。

只凭借差流判断差动保护正确性是不充分的，因为一些接线或变比的小错误，往往不会产生明显的差流，且差流随负荷电流变化，负荷小，差流跟着变小，所以，除测试差流外，还要用钳形相位表在保护屏端子排依次测出变压器各侧Ａ相、Ｂ相、Ｃ相电流的幅值和相位（相位以一相PT二次电压做参考），并记录。

此处不推荐通过微机保护液晶显示屏测量电流幅值和相位。

3．变压器潮流。

通过控制屏上的电流、有功、无功功率表，或者监控显示器上的电流、有功、无功功率数据，或者调度端的电流、有功、无功功率遥测数据，记录变压器各侧电流大小，有功、无功功率大小和流向，为CT变比、极性分析奠定基础。

负荷电流要多大呢？

当然越大越好，负荷电流越大，各种错误在差流中的体现就越明显，就越容易判断。

然而，实际运行的变压器，负荷电流受网络限制，不会很大，但至少应满足所用测试仪器精度要求，以及差流和负荷电流的可比性。

若二次负荷电流只有0.2A而差流有65mA时，判断差动保护的正确性就相当困难。

（四）变压器差动保护带负荷测试数据分析

数据收集完后，便是对数据的分析、判断。

数据分析是带负荷测试最关键的一步，如果马虎，或对变压器差动保护原理和实现方式把握不够，就会让一个个错误溜走，得出错误的结论。

那么对于测得的数据我们应从哪些方面着手呢？

1.看电流相序

正确接线下，各侧电流都是正序：

Ａ相超前Ｂ相，B相超前C相，C相超前A相。

若与此不符，则有可能：

（1）在端子箱的二次电流回路相别和一次电流相别不对应，比如端子箱内定义为A相电流回路的电缆芯接在了C相CT上，这种情况在一次设备倒换相别时最容易发生。

（2）从端子箱到保护屏的电缆芯接反，比如一根电缆芯在端子箱接A相电流回路，在保护屏上却接B相电流输入端子，这种情况一般由安装人员的马虎造成。

2.看电流的对称性

每侧Ａ相、Ｂ相、Ｃ相电流幅值基本相等，相位互差120°，即Ａ相电流超前Ｂ相120°，B相电流超前C相120°，C相电流超前A相120°。

若一相幅值偏差大于10%，则有可能：

（1）变压器负荷三相不对称，一相电流偏大或一相电流偏小。

（2）变压器负荷三相对称，但波动较大，造成测量一相电流幅值时负荷大，而测另一相时负荷小。

（3）某一相CT变比接错，比如该相CT二次绕组抽头接错。

（4）某一相电流存在寄生回路，比如某一根电缆芯在剥电缆皮时绝缘损伤，对电缆屏蔽层形成漏电流，造成流入保护屏的电流减小。

3.若某两相相位偏差大于10%，则有可能：

（1）变压器负荷功率因数波动较大，造成测量一相电流相位时功率因数大，而测另一相时功率因数小。

（2）某一相电流存在寄生回路，造成该相电流相位偏移。

4.看各侧电流幅值，核实CT变比

用变压器各侧一次电流除以二次电流，得到实际CT变比，该变比应和整定变比基本一致。

如果偏差大于10%，则有可能：

（1）CT的一次线未按整定变比进行串联或并联。

（2）CT的二次线未按整定变比接在相应的抽头上。

5.看两（或三）侧同名相电流相位，检查差动保护电流回路极性组合的正确性

这里要将两种接线分别对待，一种是将变压器Y型侧CT二次绕组接成△，另一种是变压器各侧ＣＴ二次绕组都接成Ｙ型。

对于前一种接线，其两侧二次电流相位应相差180°（三圈变压器，可分别运行两侧，来检查差动保护电流回路极性组合的正确性），而对于后一种接线，其两侧二次电流相位相差角度与变压器接线方式有关。

比如一台变压器为Y-Y-△-11接线，当其高、低压侧运行时，其高压侧二次电流应超前低压侧（11—6）×30°，而当其高、中压侧运行时，其高压侧二次电流和中压侧电流仍相差180°。

若两侧同名相电流相位差不满足上述要求（偏差大于10°），则有可能：

（1）将CT二次绕组组合成△时，极性弄错或相别弄错，比如Y-Y-△-11变压器在组合Y型侧CT二次绕组时，组合后的A相电流应在A相CT极性端和B相CT非极性端（或A相CT非极性端和B相CT极性端）的连接点上引出，而不能在A相CT极性端和C相CT非极性端（或A相CT非极性端和C相CT极性端）的连接点上引出。

（2）一侧CT二次绕组极性接反。

在安装CT时，由于某种原因其一次极性未能按图纸摆放时，二次极性要做相应颠倒，如果二次极性未颠倒，就会发生这种情况。

6.看差流（或差压）大小，检查整定值的正确性

对励磁电流和改变分接头引起的差流，变压器差动保护一般不进行补偿，而采用带动作门槛和制动特性来克服，所以，测得的差流（或差压）不会等于零。

那用什么标准来衡量差流（或差压）合格呢？

对于差流，我们不妨用变压器励磁电流产生的差流值为标准。

比如一台变压器的励磁电流（空载电流）为1.2%,基本侧额定二次电流为5A，则由励磁电流产生的差流等于1.2%×5=0.06A，0.06A便是我们衡量差流合格的标准。

对于差压，我们引用《新编保护继电器校验》中的规定：

差压不能大于150mv。

如果变压器差流不大于励磁电流产生的差流值（或者差压不大于150mv），则该台变压器整定值正确；否则，有可能是：

（1）变压器实际分接头位置和计算分接头位置不一致。

对此，我们有以下证实方法：

根据实际分接头位置对应的额定电压或运行变压器各侧母线电压，重新计算变压器各侧额定二次电流，再由额定二次电流计算各侧平衡系数或平衡线圈匝数，再将计算出的各侧平衡系数或平衡线圈匝数摆放在差动保护上，再次测量差流（或差压），如果差流（或差压）满足要求，则说明差流（或差压）偏大是由变压器实际分接头位置和计算分接头位置不一致引起，变压器整定值仍正确，如果差流（或差压）不满足要求，则整定值还存在其它问题。

（2）变压器Ｙ型侧额定二次电流算错。

由于微机变压器差动保护在“计算Y型侧额定二次电流乘不乘”问题上没有统一，所以，整定人员容易将Ｙ型侧额定二次电流算错，从而，造成平衡系数整定错。

（3）平衡系数算错。

计算平衡系数时，通常是先将基本侧平衡系数整定为1，再用基本侧额定二次电流除以另侧电流得到另侧平衡系数，如果误用另侧额定二次电流除以基本侧电流，平衡系数就会算错。

（4）上述列举的各种因素，都会最终造成差流（或差压）不满足要求，但我们只要按照上述原因依次检查，就会将这些因素一个个排除，此处就不再赘述。

（五）小结

带负荷测试对变压器差动保护的安全运行起着至关重要的作用，对其我们要有足够的重视。

带负荷测试前，要深入了解变压器差动保护原理、实现方式和定值意义，熟悉现场接线；带负荷测试中，要按照带负荷测试内容，认真、仔细、全面收集数据；带负荷测试后，要对照上述分析方法，逐一检查、逐一判断。

只要切实做到了这三点，变压器差动保护就万无一失了。

二、瓦斯保护

（一）定义

变压器在运行中，由于内部故障，有时候我们无法及时辨别和采取措施，容易引起一些事故，采取瓦斯继电器保护后，一定程度上避免了类似事件的发生。

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，从油箱向油枕流动，其强烈程度随故障的严重程度不同而不同，反应这种气流与油流而动作的保护称为瓦斯保护，也叫气体保护。

在气体保护继电器内，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气体继电器的上部空间，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。

气体继电器有浮筒式、档板式、开口杯式等不同型号。

目前大多采用QJ-80型继电器，其信号回路接上开口杯，跳闸回路接下档板。

所谓瓦斯保护信号动作，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。

（二）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）的干扰下误动作。

变压器有载调压开关的瓦斯继电器与主变的瓦斯继电器作用相同、安装位置不同，型号不同。

（三）运行

变压器在正常运行时，瓦斯继电器工作无任何异常。

关于瓦斯继电器的运行状态，规程中对其有如下规定：

1.变压器运行时瓦斯保护应接于信号和跳闸，有载分接开关的瓦斯保护接于跳闸。

2.变压器在运行中进行如下工作时应将重瓦斯保护改接信号：

（1）用一台断路器控制两台变压器时，当其中一台转入备用，则应将备用变压器重瓦斯改接信号。

（2）滤油、补油、换潜油泵或更换净油器的吸附剂和开闭瓦斯继电器连接管上的阀门时。

（3）在瓦斯保护及其二次回路上进行工作时。

（4）除采油样和在瓦斯继电器上部的放气阀放气处，在其他所有地方打开放气、放油和进油阀门时。

（5）当油位计的油面异常升高或吸吸系统有异常现象，需要打开放气或放油阀门时。

3.在地震预告期间，应根据变压器的具体情况和气体继电器的抗震性能确定重瓦斯保护的运行方式。

地震引起重瓦斯保护动作停运的变压器，在投运前应对变压器及瓦斯保护进行检查试验，确认无异常后，方可投入。

三、瓦斯继电器动作情况分析

（一）瓦斯继电器动作原理

目前在我国电力系统中广泛应用开口杯挡板式瓦斯继电器，QJ型。

瓦斯保护是变压器的主要保护，能有效地反应变压器内部故障。

轻瓦斯继电器由开口杯、干簧触点等组成，作用于信号；重瓦斯继电器由挡板、弹簧，干簧触点等组成，作用于跳闸。

正常运行时，瓦斯继电器充满油，开口杯浸在油内，处于上浮位置，干簧触点断开。

　　当变压器内部故障时，故障点局部发生过热，引起附近的变压器油膨胀，油内溶解的空气被逐出，形成气泡上升，同时油和其它材料在电弧和放电等的作用下电离而产生瓦斯。

当故障轻微时，排出的瓦斯气体缓慢地上升而进入瓦斯继电器，使油面下降，开口杯产生的支点为轴逆时针方向的转动，使干簧触点接通，发出信号。

　　当变压器内部故障严重时，产生强烈的瓦斯气体。

使变压器内部压力突增，产生很大的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劝，使干簧触点接通，作用于跳闸。

1.瓦斯继电器正确动作情况

（1）当油箱内部发生轻微故障，瓦斯继电器上开口杯旋转干簧触点闭合，发“轻瓦斯”信号。

（2）变压器本体内部严重故障，瓦斯继电器内油流速度大于1.0~1.4m/s，即油流冲击挡板干簧触点闭合，发“重瓦斯”动作信号并发出跳闸脉冲。

（3）对于有上下开口杯与挡板复合式瓦斯继电器（FJ型），当变压器出现严重漏油使油面降低时，首先上开口杯露出油面，发“轻瓦斯“信号；继而下开口杯露出油面后，发“重瓦斯”动作信号并发出跳闸脉冲，以保护变压器。

2.瓦斯继电器不正确动作情况

（1）非内部故障和其它原因产生较大的油流涌动，使重瓦斯接点闭合，发出跳闸脉冲。

（2）由于瓦斯继电器端子盒进水等原因，造成二次回路短接并发出跳闸脉冲。

（3）操作人员误碰探针等，使重瓦斯接点闭合，发出跳闸脉冲。

（二）强油循环变压器冷却装置

1.潜油泵及散热器

220kV变压器以母管型式相连接且对称布置；500kV变压器以母管型式相连但为非对称布置。

2.冷却器

PC型片散式冷却器用扬程2.5m、流量50m3/h潜油泵，YF120型管式冷却器用扬程15m、流量40m3/h潜油泵。

3.冷却装置内的电气接线

制造厂家改进后部分变压器冷却装置电源系统设有分段切换开关，以利于对主进开关发生的缺陷进行维护检修。

4.冷却装置的控制方式

片散式冷却器分组对称间歇启/停用可进行自动控制；管式冷却器正常负荷状态下为手动方式，过载、过热时仅辅助冷却器为自动方式，当有一组工作冷却器故障时备用冷却器为自动方式，这为多台不同组合方式同时启动冷却器提供了可能。

（三）几起瓦斯保护误动导致变压器跳闸情况

1.兖州矿业（集团）公司东滩煤矿矿井主变压器发生跳闸事故。

该矿35kV变电所2#主变压器为SFFZ9-20000kVA型，有载调压。

事故现象为35kV变电所主控室事故照明灯亮，2#主变压器跳闸，开关显示分位，事故无记忆。

在查找故障点和故障原因时，发现保护装置无事故记录，属于不明显原因跳闸，因此只能依据2#主变压器保护的整定情况通过排除法确定事故原因，从而找出故障点。

2#主变压器外观检查一切正常，未发现明显故障点。

联系电气试验室对2#主变压器做电气试验，各项目均正常，信号记忆正常，因此认为事故原因并非差纵动作。

检查2#主变压器控制回路接线及DL-221保护装置，查明原因是保护装置内X5、X6电路板内部重瓦斯跳闸回路上的电路有烧坏短接现象，4个电阻表面色环已变色；重瓦斯光电耦合信号电路的电路烧断，但跳闸回路完好，所以试验时保护跳闸装置无信号，属于典型的二次故障引起的误动作。

此次事故原因有三处系人为因素：

在安装时将风冷消失信号接到油温高的位置；变压器油温定值（即油温高）在检修中误调到55℃；报警信号通讯板损坏没有及时发现。

因此，油温超过设定温度（风冷启动）值时，风冷设备自动运行；当油温超过设定上限温度时保护装置通过继电器发出本体信号（油温高），并监视风冷运行情况；当风冷非正常停止时，保护装置通过继电器发出本体跳闸指令及本体跳闸信号。

防范措施除了要加强业务培训以避免人为因素造成的事故隐患外，还应定期全面检查变压器、瓦斯继电器个部件的元器件状态完好情况，严格按规程检验；有可靠有效的防雨、防潮和防振动措施，分之由于环境原因造成瓦斯保护误动作；防止变压器运行中舞碰探针。

2．2009年7月2日03：

08,某供电公司某110kV变电站发生一起1号主变压器（以下简称主变）有载重瓦斯保护误动事故!

事故前,101kV庐裴532断路器带101kV母线及裴槐539断路器运行;1号主变运行带35kVⅠ、Ⅱ母线负荷,约2MW;2号主变运行带10kVⅠ、Ⅱ母线负荷;1号主变101断路器在热备用状态;2号主变302断路器在冷备用状态

03:

081号主变有载重瓦斯动作