变压器瓦斯保护及误动的防范毕业论设计文Word格式文档下载.docx

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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变压器跳闸的问题，进行了全面深入的分析，从安装、运行、检验、投运、检修、注意事项等多方面提出了治理措施。

最后，从良庆S9-M-20/10变压器的维修着手展开了变压器大修的工艺流程、变压器油的故障与处理、变压器干燥处理的方法、装配线圈、装配变压器，及变压器检修的相关实验等方面的叙述。

关键词：

变压器误动瓦斯保护色谱分析检修试验线圈

Transformergasprotectionandpreventivemeasures

ABSTRACT

PowerSystemtransformer,asanintegraltransmissiondevice,itsreliabilityandsecurityoftheentirenetworkofreliable,continuouspowersupplyplaysakeyrole.Thispaperintroducesapowertransformerinrunningsomeofthecommonfaults,theinstallationofadifferenttransformerprotectiondevices.GasprotectiondeviceontheTransformermadeamoredetailedanalysisofthesafeoperationofthetransformerandproductionsafetyhavesomesignificance.

Firstofall,faultclassificationandthecorrespondingprotectiondevice.Gasfromthemacroonthetransformerprotectionisintroduced,inordertoprotectthemotorandtransformergasmalfunctionlaidthefoundationforthenarrative.

Secondly,thisarticlefromthetransformerprotectionprincipleofgasandgasproducedchannelstostartwiththeactionproposedmaintransformerprotection,focusingonadistinctionbetweenlightandheavygastoprotectthegasprotection,elaboratedMethanegasignitedandthechromatographicanalysis.and,inthegasprotectiononthebasisofactionisproposedtopreventthetransformermalfunctionofgasprotectionmeasures,theoperatingpersonnelmustinspectthetransformertoidentifythereasonsfortheactionintimetothescenetoextracttherelaygassamples,Oilsamplesandbulkoilsample,respectively,forchromatographicanalysis.

Inresponsetooperation,maintenanceandothercausesofimproperbodytransformermalfunctioncausedthegastoprotectthetransformertrippingproblem,acomprehensive,putintooperation,maintenance,operation,inspectionofthecontrolmeasuresputforward.

Finally,wasinitiatedfromtheLiangHingS9-M-20/10,transformermaintenanceprocessoftransformersoverhaul,thefailureofthetransformeroilprocessingtransformerdryingmethod,theassemblycoilassemblytransformerandtransformermaintenanceexperimentsthenarrative.Withafullrangeofcognitivetransformer!

Keywords:

Transformer;

Malfunction;

GasProtection;

Chromatographyanalysis;

Maintenancetest;

coil

第一章绪论

1.1课题的背景及意义

电力变压器作为联系不同电压等级网络的设备，是电力系统中极其重要组成部分，它在电力系统的发电，输电，配电等各个环节中被广泛使用。

随着近些年来，电力系统规模的不断扩大，电压等级的提高，增加了很多大容量的变压器，因而它的安全运行与否，是整个电力系统能否连续稳定工作的关键，也是电力系统可靠工作的必要条件。

而且电力变压器本身造价昂贵，一旦发生故障而遭到破坏，将给维修带来很大困难，造成大的经济损失。

因此，必须根据变压器的容量和重要程度，并考虑到可能发生的各种故障类型和不正常运行状态，来装设性能良好、工作可靠的继电保护装置。

分析电力变压器的故障，可分为短路故障和不正常运行状态两种，而变压器的短路故障，又可按发生在变压器的内外部情况分为内部故障和外部故障。

变压器的内部故障主要是指各相绕组之间发生的相间短路、绕组的线匝之间发生的匝间短路、绕组或引出线通过外壳发生的接地短路故障等。

变压器的外部故障主要是指外部绝缘套管和引出线上发生的相间短路和直接接地短路故障。

[19]

变压器的不正常运行状态主要有：

由于外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压：

由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油造成的油面降低；

由于外加电压过高或频率减低引起的过励磁；

变压器油温升高和冷却系统故障等。

根据上述故障类型和不正常运行状态，变压器应装设以下保护：

[3]

（1）瓦斯保护

对于变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作，同时也能反应绕组的开焊故障。

（2）纵联差动保护或电流速断保护

为反应变压器绕组和引出线的相间短路故障，中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路故障以及绕组匝间短路故障，应装设纵联差动保护或电流速断保护。

保护动作后，跳开变压器各电源侧的断路器。

（3）反应外部相间短路的后备保护

动作于变压器的外部故障和作为主保护的后备保护，根据变压器容量和应用情况，可分别采用过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序电流及单相式低电压起动的过电流保护、阻抗保护。

（4）反映外部接地短路的接地保护

对中性点直接接地电力网内，由外部接地短路引起过电流时，应装设零序电流保护。

当电力网中部分变压器中性点接地运行，应根据具体情况，装设专有的保护装置，如零序过电压保护，中性点装放电间隙加零序电流保护等。

（5）过负荷保护

对0.4MVA以上的变压器，当数台并列运行，或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。

过负荷保护接于一相电流上，并延时作用于信号。

（6）过励磁保护

高电压侧电压为500KV及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护。

（7）非电量保护

对变压器本体和有载调压部分的温度，油箱内压力升高以及冷却系统的故障，应按现行变压器标准的要求，装设可作用于信号或动作于跳闸的装置。

为实现上述保护内容的功能，适应当今大容量变压器应用的日益增多以及电力系统网络日益复杂化的趋势，并伴随着计算机技术的迅速发展，微机继电保护装置在高压电路中得到了广泛的应用，成为目前继电保护中最重要的保护形式。

微机保护相比与传统的保护装置，具有更高的可靠性、快速性和灵敏度，可更大限度的保证电力系统和变压器的安全运行，减少事故的损失。

1.2变压器故障保护发展现状[9]

追溯变压器保护的发展历史，以1931年Ｒ．Ｅ．ＣOrdway提出比率差动的变压器保护标志着差动保护作为变压器主保护时代的到来。

电流差动保护也以其原理简单、选择性好、可靠性高的特点在变压器保护中获得了极其成功的应用。

但由此带来的技术难题是如何将变压器的励磁涌流与内部故障区分开来。

变压器保护的发展史也自此成为一部变压器励磁涌流鉴别技术发展史。

1941年，Ｃ．Ｄ．Ｈａｙｗａｒｄ首次提出了利用谐波制动的差动保护，将谐波分析引入到变压器差动保护中，并逐渐成为国外研究励磁涌流制动方法的主要方法。

１９５８年，Ｒ．Ｌ．Sharp和W.E.GlassBurn提出了利用二次谐波鉴别变压器励磁涌流的方法，并在模拟式保护中加以实现，同时，还提出了差动加速的方案，以差动加速、比率差动、二次谐波制动来构成整个谐波制动式保护的主体，并一直延续至今。

微机变压器保护的研究开始于60年代末70年代初。

1969年，Rockerfller首次提出数字式变压器保护的概念，揭开了数字式变压器保护研究的序幕，之后，O.P.Malik和Degens对变压器保护的数字处理和数字滤波作出了研究：

1972年，Skyes发表了计算机变压器谐波制动保护方案，使得微机室变压器保护的发展向实用化方向迈进。

变压器保护在进入数字微机时代后，利用微机强大的运算和处理能力，新的励磁涌流鉴别方法不断被提出，为励磁涌流的鉴别提供了新思路，沿着这个思路，波形比较法、波形对称法和积分性波形对称法相继被提出现在实用的微机变压器保护中识别励磁涌流的方法也主要是：

二次谐波闭锁、间断角闭锁、波形对称原理等。

实践表明，在过去几十年间，上述原理基本上能达到继电保护要求。

然而，随着电力系统以及变压器制造技术的日益发展，利用涌流特征的各种判据在实用中均遇到了一些无法协调的矛盾。

为了保障变压器安全、可靠地运行，电力工作者不断深入分析其运行特性，研究新原理，新方法提高变压器保护的性能，对其理论探讨与装置研制一直在不断进行。

针对差动保护中的励磁涌流问题，国内外积极研究各种原理予以解决，如：

二次谐波制动、间断角、电压制动、磁通特性原理和等值电路法等。

另外，将新兴学科和方法（如模糊集合论、专家系统、人工神经网络等）运用到变压器的保护中也是研究的热点之一。

而随着计算机及网络技术的迅猛发展，高性能的微处理器芯片层出不穷，微机变压器保护装置的性能不断得到改善，整个微机保护系统正向傻瓜化,人工智能化,网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化，标准化方向发展。

1.3变压器瓦斯保护[2]

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。

1.3.1瓦斯保护概述

瓦斯保护是变压器内部故障（变压器匝间和层间短路、铁心故障，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）的基本保护，它的主要器件是瓦斯继电器，安装的位置在油箱与油枕之间的联接管道中。

当变压器油箱内部发生故障时，短路电流产生的电弧使变压器油和其他绝缘材料分解，从而产生大量的可燃性气体，这种可燃性气体统称为瓦斯气体。

故障程度越严重，产生的瓦斯气体越多，流速越快，气流中还夹杂着细小的、灼热的变压器油。

瓦斯保护是利用变压器油受热分解所产生的热气流和热油流实施保护动作。

在瓦斯保护装置中，反应这些特性的基本器件是瓦斯继电器。

在变压器正常工作时，瓦斯继电器的容器内一般是充满变压器油的，它的两对灵敏水银触点是断开的。

如果变压器内部出现轻微故障，此时上面一对水银触点闭合，接通信号回路，发出报警信号，即继电器轻瓦斯动作。

如果变压器内部发生严重故障，使下面一对水银触点闭合，接通跳闸回路，切断与变压器连接的所有电源，从而起到保护变压器的作用，即继电器重瓦斯保护。

1.3.2瓦斯保护的控制

瓦斯继电器的一对接点动作于信号，发出报警信号，另一对接点接通信号继电器和出口中间继电器，作用于跳闸。

继电器作用于信号的接点，反映了变压器的轻微故障，故称为轻瓦斯保护。

作用于跳闸的接点，反映了变压器的严重故障，故称为重瓦斯保护。

变压器在充油或新注入油后，应当经常打开瓦斯继电器内的放气阀门，防止油中的空气在变压器带负载受热上升。

当空气进入继电器时，可能使瓦斯继电器动作。

为了防止断路器或信号的误动作，可以利用压板，将瓦斯保护切换至作用信号，直至不再存在空溢出为止。

瓦斯继电器的接点，是由于油的流动或气流的冲击而闭合。

因此，接点的闭合有冲击性，为了使接点发出的脉冲有足够时间使断路器跳开，出口中间继电器应有自保持回路。

[18]

1.4本文主要工作

本文重点阐述了变压器瓦斯保护装置、工作原理，并就良庆S9-M-20/10变压器的维修展开了较深入的叙述。

对变压器瓦斯保护及防范措施的研究具有一定的指导意义。

（1）本文对变压器典型故障、故障范围、相应的保护装置及故障的发展情况进行了理论分析，为变压器瓦斯保护误动作分析奠定了基础。

（2）查阅大量的相关文献，以变压器瓦斯保护原理及瓦斯产生的渠道着手，阐述了电力变压器瓦斯保护装置的基本工作原理、保护范围、安装方式、日常巡查项目、运行状态和瓦斯保护装置信号动作的原因及其事故分析诊断的基本原则与处理方法，并提出了反事故措施。

（3）提出防止变压器瓦斯保护误动作的措施，变压器瓦斯信号动作后，运行人员必须对变压器进行检查，查明动作的原因，及时到现场提取继电器气样、油样和本体油样，分别作色谱分析。

（4）从良庆S9-M-20/10变压器的维修着手展开了变压器大修的工艺流程、变压器油的故障与处理、变压器干燥处理的方法、装配线圈、装配变压器，及变压器检修的相关实验等方面。

（5）依据变压器运行过程中的故障，及维修的工艺流程提出了相关的注意事项。

第二章变压器瓦斯保护

变压器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）来保护油箱内的一切故障。

包括:

油箱内多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或与外壳间的短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等。

变压器瓦斯继电器大多采用QJ-80型继电器。

2.1变压器瓦斯保护的含义和作用[7]

2.1.1变压器瓦斯保护的含义

在变压器油箱内部发生故障（包括轻微的匝间短路和绝缘破坏引起的经电弧电阻接地短路）时由于故障点的电流和电弧的作用，将变压器油及其他绝缘材料因局部受热而分解产生气体，因气体比较轻，它们将从油箱流向油枕的上部。

当严重故障时，油会迅速膨胀产生大量的气体，此时将有剧烈的气体伴随着油冲向油枕的上部。

利用油箱内部故障的上述特点，可以构成反应于上述气体而动作的保护装置，称为瓦斯保护也叫气体保护。

2.1.2变压器瓦斯保护的作用

新安装或大修后的变压器，在加油、滤油过程中，稍不注意就会将空气带入变压器的油箱内。

投运前如果未将空气及时排出，则在变压器投运后，由于油温上升，油箱内的油将形成对流，将空气排出油面，从而使瓦斯继电器动作，通常内部存有的气体越多，瓦斯继电器动作越频繁。

投运初期，如果发现瓦斯继电器动作频繁，应根据变压器的音响，温度，油面，加油、滤油情况进行综合分析，如果变压器运行正常，则可判定为进入的空气所致，否则应取气体做点燃实验，以判断变压器本身是否存在故障以及故障性质，从而及时采取相应措施予以消除，避免故障扩大。

保证变压器安全、稳定运行。

2.2瓦斯保护工作原理

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。

瓦斯保护就是利用反应气体状态的瓦斯继电器来保护变压器内部故障的。

在瓦斯保护继电器内，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。

浮筒和挡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，带动磁铁向弹簧触点方向移动，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。

瓦斯继电器有浮筒式、档板式、开口杯式等不同型号。

瓦斯保护的动作又可分为以下几类：

[8]

（1）空气进入变压器逐渐聚集在瓦斯继电器上部，迫使继电器内油面下降。

这时，开口杯在空气中的重量加上杯内油重所产生的力矩使开口杯下降并使弹簧触点闭合，发出轻瓦斯动作信号。

空气进入运行中的变压器有三种途径。

一是变压器在换油、补充油时，欲换或补加的油未彻底进行真空脱气处理与严格按真空注油工艺进行，使油中的空气，附着在铁心、绕组、附件表面的空气及有机固体绝缘材料孔隙中的空气，在变压器投入运行后通过油的对流循环，变压器铁心的磁致伸缩，逐渐汇集、上升到瓦斯继电器内，引起瓦斯保护动作，发出信号。

二是变压器热虹吸器更换吸附剂（如硅胶）后，油侵及静置时间短，空气未彻底排净，由热虹吸器进入本体循环，进而进入瓦斯继电器引起瓦斯保护动作，发出信号。

三是强油循环的变压器潜油泵密封不良，因油泵工作时产生的微负压导致空气进入变压器本体循环，聚集在瓦斯继电器内造成瓦斯保护动作，发出信号；

（2）环境温度骤然下降，变压器本体油很快冷缩造成油位降低，或者变压器本体严重漏油引起变压器内油位降低，即所谓油流引起瓦斯继电器动作，发出信号；

（3）瓦斯继电器二次信号回路故障，包括信号电缆绝缘损坏短路、端子排接点短路，个别在信号回路中所接信号等引起干簧触点闭合，造成瓦斯保护动作，发出信号；

（4）变压器内部存在放电或过热故障，引起固体绝缘材料分解，变压器油分解，产生氢气、一氧化碳、二氧化碳，低分子烃类气体这些气体随油的对流循环逐渐变成大气泡并上升聚集在瓦斯继电器上部，迫使继电器内油面降低，引起瓦斯保护动作，发出信号。

瓦斯保护接线原理如图2-1所示：

[20]

图2-1瓦斯保护原理接线图

当变压器内部发生轻微故障，使油位降低时，瓦斯继电器KG的上接点KG1动作，接通信号继电器1KS发出信号。

当变压器内部发生严重故障，使瓦斯继电器KG的下接点KG2动作，接通信号继电器2KS和中间继电器KM，发出信号并使断路器跳闸。

容量为1000kVA及以上的变压器应装设瓦斯保护。

目前大多采用QJ280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。

2.3变压器瓦斯保护的范围

瓦斯保护是变压器的主保护，它可以反应油箱内的一切故障。

包括：

油箱内的多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或外壳间的短路，铁芯故障、油面下降或漏油、分接头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。

但是它不能反应油箱外部电路（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。

如在安装瓦斯继电器时未能很好地解决防油问题或瓦斯继电器不能很好地防水，就有可能漏油腐蚀电缆绝缘或继电器进水而造成误动作。

2.4变压器瓦斯保护检验

瓦斯保护是电力变压器内部故障检测的主要保护，其安装和瓦斯继电器质量的好坏，决定着瓦斯保护的运行效果。

因此，必须认真进行检验。

2.4.1瓦斯继电器内部和机械部分的检验[11]

（1）玻璃窗、放气阀、探针处和引出线端子等应完整不渗油。

拆、接引线时，防止引线端子跟随一起转动；

（2）浮筒无裂纹及凹凸处、玻璃窗应完整清晰明亮无裂纹线；

（3）水银接点的水银面应清洁光亮，摇动分、合时水银流动灵活，不应挂在玻璃壁和电极上，电极和极尖应光亮呈银白色；

（4）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；

（5）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

能使瓦期保护动作；

（6）可动部分应灵活，动作可靠，返回无卡住现象；

（7）浮筒型瓦斯继电器水银接点的位置应调整在当浮简浮起时，接点之间的距离不小于4mm。

当浮筒下沉使水银接点恰好接触闭合时，浮筒尚能继续向下沉方向偏转约50，以保证接点闭合可靠。

变压器瓦斯保护检验装置一般采用下图所示仪器：

[21]

图2-2变压器瓦斯保护检验装置

2.4.2瓦斯保护安装的检验

（1）变压器顶盖沿瓦斯继电器方向应有1％～15％的升高坡度。

（2）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位置。

（3）变压器的防爆管应与油枕连通。

（4）瓦斯继电器的引出线应采用防油导线，经过中间端子盒