基本介紹
- 中文名：瓦斯保護
- 外文名：Gas protection
- 名詞概念：變壓器內部故障的主保護
- 學科：電力工程
瓦斯,定義,分類,保護範圍,安裝方式,試驗項目,日常巡視,運行,動作原因,動作處理,安全措施,
瓦斯
瓦斯是古代植物在堆積成煤的初期，纖維素和有機質經厭氧菌的作用分解而成。在高溫、高壓的環境中，在成煤的同時，由於物理和化學作用，繼續生成瓦斯。 瓦斯是無色、無味的氣體，但有時可以聞到類似蘋果的香味，這是由於芳香族的碳氫氣體同瓦斯同時湧出的緣故。瓦斯對空氣的相對密度是0.554，在標準狀態下瓦斯的密度為0.716kg/m3，瓦斯的滲透能力是空氣的1.6倍，難溶於水，不助燃也不能維持呼吸，達到一定濃度時，能使人因缺氧而窒息，並能發生燃燒或爆炸。
瓦斯的主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般還含有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣，以及微量的惰性氣體，如氦和氬等。在標準狀況下，甲烷至丁烷以氣體狀態存在，戊烷以上為液體。 如遇明火，即可燃燒，發生“瓦斯”爆炸，直接威脅著礦工的生命安全。
定義
在氣體保護繼電器內，上部是一個密封的浮筒，下部是一塊金屬檔板，兩者都裝有密封的水銀接點。浮筒和檔板可以圍繞各自的軸旋轉。在正常運行時，繼電器內充滿油，浮筒浸在油內，處於上浮位置，水銀接點斷開；檔板則由於本身重量而下垂，其水銀接點也是斷開的。當變壓器內部發生輕微故障時，氣體產生的速度較緩慢，氣體上升至儲油櫃途中首先積存於氣體繼電器的上部空間，使油麵下降，浮筒隨之下降而使水銀接點閉合，接通延時信號，這就是所謂的“輕瓦斯”；當變壓器內部發生嚴重故障時，則產生強烈的瓦斯氣體，油箱內壓力瞬時突增，產生很大的油流向油枕方向衝擊，因油流衝擊檔板，檔板克服彈簧的阻力，帶動磁鐵向彈簧觸點方向移動，使水銀觸點閉合，接通跳閘迴路，使斷路器跳閘，這就是所謂的“重瓦斯”。重瓦斯動作，立即切斷與變壓器連線的所有電源，從而避免事故擴大，起到保護變壓器的作用。
氣體繼電器有浮筒式、檔板式、開口杯式等不同型號。目前大多採用QJ-80型繼電器，其信號迴路接上開口杯，跳閘迴路接下檔板。所謂瓦斯保護信號動作，即指因各種原因造成繼電器內上開口杯的信號迴路接點閉合，光字牌燈亮。
規程規定：對於容量為800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的車間內油浸式變壓器，應裝設瓦斯保護。
分類
瓦斯保護一般分為輕瓦斯和重瓦斯兩類。
輕瓦斯：變壓器內部過熱,或局部放電,使變壓器油油溫上升，產生一定的氣體,匯集於繼電器內,達到了一定量後觸動繼電器，發出信號。
重瓦斯：變壓器內發生嚴重短路後，將對變壓器油產生衝擊，使一定油流沖向繼電器的檔板,動作於跳閘。
保護範圍
瓦斯保護是變壓器的主要保護，它可以反映油箱內的一切故障。包括：油箱內的多相短路、繞組匝間短路、繞組與鐵芯或與外殼間的短路、鐵芯故障、油麵下降或漏油、分接開關接觸不良或導線焊接不良等。瓦斯保護動作迅速、靈敏可靠而且結構簡單。但是它不能反映油箱外部電路（如引出線上）的故障，所以不能作為保護變壓器內部故障的唯一保護裝置。另外，瓦斯保護也易在一些外界因素（如地震）的干擾下誤動作。
變壓器有載調壓開關的瓦斯繼電器與主變的瓦斯繼電器作用相同、安裝位置不同，型號不同。
安裝方式
瓦斯繼電器安裝在變壓器到儲油櫃的連線管路上，安裝時應注重：
1 首先將氣體繼電器管道上的碟閥關嚴。如碟閥關不嚴或有其他情況，必要時可放掉油枕中的油，以防在工作中大量的油溢出。
2 新氣體繼電器安裝前，應檢查有無檢驗合格證書，口徑、流速是否正確，內外部件有無損壞，內部如有臨時綁紮要拆開，最後檢查浮筒、檔板、信號和跳閘接點的動作是否可靠，並關好放氣閥門。
3 氣體繼電器應水平安裝，頂蓋上標示的箭頭方向指向油枕，工程中答應繼電器的管路軸線方向往油枕方向的一端稍高，但與水平面傾斜不應超過4%。
4 打開碟閥向氣體繼電器充油，布滿油後從放氣閥門放氣。如油枕帶有膠囊，應注重充油放氣的方法，儘量減少和避免氣體進入油枕。
5 進行保護接線時，應防止接錯和短路，避免帶電操作，同時要防止使導電桿轉動和小瓷頭漏油。
6 投入運行前，應進行絕緣搖測及傳動試驗。
試驗項目
氣體繼電器在安裝使用前應作如下一些檢驗項目和試驗項目：
1 一般性檢驗項目：
玻璃窗、放氣閥、控針處和引出線端子等完整不滲油，浮筒、開口杯、玻璃窗等完整無裂紋。
2 試驗項目
2.1 密封試驗：整體加油壓（壓力為20mPa，持續時間為1h）試漏，應無滲透漏。
2.2 端子絕緣強度試驗：出線端子及出線端子間耐受工頻電壓2000v，持續1min，也可用2500v兆歐表搖測絕緣電阻，搖測1min代替工頻耐壓，絕緣電阻應在300mΩ以上。
2.3 輕瓦斯動作容積試驗：當殼內聚積250∽300cm3空氣時，輕瓦斯應可靠動作。
2.4 重瓦斯動作流速試驗。
日常巡視
電力變壓器運行規程DL/T572－95（以下簡稱“規程”）規定在變壓器的日常巡視項目中首先應檢查氣體繼電器內有無氣體，對氣體的巡視應注重以下幾點：
1 氣體繼電器連線管上的閥門應在打開位置。
2 變壓器的呼吸器應在正常工作狀態。
3 瓦斯保護連線片投入應正確。
4 油枕的油位應在合適位置，繼電器內布滿油。
5 氣體繼電器防水罩一定牢固。
6 繼電器接線端子處不應滲油，且應能防止雨、雪、灰塵的侵入，電源及其二次迴路要有防水、防油和防凍的措施，並要在春秋二季進行防水、防油和防凍檢查。
運行
變壓器在正常運行時，瓦斯繼電器工作無任何異常。關於瓦斯繼電器的運行狀態，規程中對其有如下規定：
1 變壓器運行時瓦斯保護應接於信號和跳閘，有載分接開關的瓦斯保護接於跳閘。
2 變壓器在運行中進行如下工作時應將重瓦斯保護改接信號：
2.1 用一台斷路器控制兩台變壓器時，當其中一台轉入備用，則應將備用變壓器重瓦斯改接信號。
2.2 濾油、補油、換潛油泵或更換淨油器的吸附劑和開閉瓦斯繼電器連線管上的閥門時。
2.3 在瓦斯保護及其二次迴路上進行工作時。
2.4 除採油樣和在瓦斯繼電器上部的放氣閥放氣處，在其他所有地方打開放氣、放油和進油閥門時。
2.5 當油位計的油麵異常升高或吸吸系統有異常現象，需要打開放氣或放油閥門時。
3 在地震預告期間，應根據變壓器的具體情況和氣體繼電器的抗震性能確定重瓦斯保護的運行方式。地震引起重瓦斯保護動作停運的變壓器，在投運前應對變壓器及瓦斯保護進行檢查試驗，確認無異常後，方可投入。
動作原因
1 輕瓦斯動作的原因
1.1 因濾油、加油或冷卻系統不嚴密以至空氣進入變壓器。
1.2 因溫度下降或漏油致使油麵低於氣體繼電器輕瓦斯浮筒以下
1.3 變壓器故障產生少量氣體
1.4 變壓器發生穿越性短路故障。在穿越性故障電流作用下，油隙間的油流速度加快，當油隙內和繞組外側產生的壓力差變化大時，氣體繼電器就可能誤動作。穿越性故障電流使繞組動作發熱，當故障電流倍數很大時，繞組溫度上升很快，使油的體積膨脹，造成氣體繼電器誤動作。
1.5 氣體繼電器或二次迴路故障。
以上所述因素均可能引起瓦斯保護信號動作。
動作處理
變壓器瓦斯保護裝置動作後，應馬上對其進行認真檢查、仔細分析、正確判定，立即採取處理措施。
1 瓦斯保護信號動作時，立即對變壓器進行檢查，查明動作原因，是否因積聚空氣、油麵降低、二次迴路故障或上變壓器內部邦聯造成的。如氣體繼電器內有氣體，則應記錄氣體量，觀察氣體的顏色及試驗上否可燃，並取氣樣及油樣做色譜分析，可根據的關規程和導則判定變壓器的故障性質。色譜分析是指對對收集到的氣體用色譜儀對其所含的氫氣、氧氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等氣體進行定性和定量分析，根據所含組分名稱和含量準確判定邦聯性質，發展趨勢、和嚴重程度。
若氣體繼電器內的氣體無色、無臭且不可燃，色譜分析判定為空氣，則變壓器可繼續運行，並及時消除進氣缺陷。
若氣體繼電器內的氣體可燃且油中溶解氣體色譜分析結果異常，則應綜合判定確定變壓器是否停運。
2 瓦斯繼電器動作跳閘時，在查明原因消除故障前不得將變壓器投入運行。為查明原因應重點考慮以下因素，作出綜合判定。
a. 是否呼吸不暢或排氣未盡；
b. 保護及直流等二次迴路是否正常；
c. 變壓器外觀有無明顯反映故障性質的異常現象；
d. 氣體繼電器中積聚的氣體是否可燃；
e. 氣體繼電器中的氣體和油中溶解的氣體的色譜分析結果；
f. 必要的電氣試驗結果；
g. 變壓器其它繼電保護裝置的動作情況。
安全措施
瓦斯保護動作，輕者發出保護動作信號，提醒維修人員馬上對變壓器進行處理；重者跳開變壓器開關，導致變壓器馬上停止運行，不能保證供電的可靠性，對此提出了瓦斯保護的反事故措施：
1 將瓦斯繼電器的下浮筒改為檔板式，觸點改為立式，以提高重瓦斯動作的可靠性。
2 為防止瓦斯繼電器因漏水而短路，應在其端子和電纜引線端子箱上採取防雨措施。
3 瓦斯繼電器引出線應採用防油線。
4 瓦斯繼電器的引出線和電纜應分別連線在電纜引線端子箱內的端子上。
