变压器瓦斯保护机制及作用分析

瓦斯保护是变压器油箱内部故障的一种主要保护形式。当在变压器油箱内部发生轻微的匝间短路和绝缘被破坏引起的经电弧电阻的接地短路等故障时，由于故障点电流和电弧的作用，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。当故障严重时，油会迅速膨胀分解并产生大量的气体，此时将有剧烈的气体夹杂着油流冲向油枕的上部。利用变压器油箱内部故障时的这一特点，可以构成反映因上述气体而动作的保护装置，即瓦斯保护。

非电气量保护概述

1.瓦斯继电器

瓦斯继电器是构成瓦斯保护的主要元件，它被安装在变压器油箱与油枕（也称储油柜）之间的连接管道上，如图5−1−2所示。这样油箱内产生的气体必须通过气体继电器才能流向油枕。为了不妨碍气体的流通，变压器安装时应使顶盖沿气体继电器的方向与水平面具有1%～1.5%的升高坡度，通过气体继电器的导油管具有2%～4%的升高坡度。瓦斯继电器实物如图5−1−3所示。

图5−1−2　瓦斯继电器安装示意

1—钢垫块；2—阀门；3—油枕；4—气体继电器；5—导油管

图5−1−3　瓦斯继电器实物

我国目前采用的瓦斯继电器有3 种类型，分别为浮筒式、挡板式和复合式。运行经验表明，浮筒式瓦斯继电器存在一些严重的缺点，如防振性差，以及因浮筒的密封不良，而失去浮力使水银触点闭合，造成误动作等。用挡板代替浮筒的挡板式瓦斯继电器，仍保留浮筒且克服了浮筒渗油的缺点，运行比较稳定，可靠性相对提高，但当变压器油面严重下降时，动作速度不快。因此，目前推荐采用开口杯和挡板构成的复合式瓦斯继电器，该继电器用磁力干簧触点代替水银触点。复合式瓦斯继电器具有浮筒式和挡板式瓦斯继电器的优点，在工程实践中应用较多。

2.瓦斯保护的动作原理

瓦斯继电器的结构如图5−1−4所示。其动作原理如下：

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图5−1−4　瓦斯继电器的结构

1—探针；2—放气阀；3—重锤；4—开口杯；5—永久磁铁；6—干簧触点；7—磁铁；8—挡板；9—接线端子；10—流速整定螺杆；
11—干簧触点（重瓦斯）；12—终止挡；13—弹簧

正常运行时，继电器及开口杯4 内都充满了油，且开口杯4 处于上翘状态，固定在开口杯旁的永久磁铁5 位于干簧触点6 的上方，干簧触点6可靠断开，轻瓦斯保护不动作；磁铁7 远离干簧触点11，干簧触点11 可靠断开，重瓦斯保护也不动作。

变压器的瓦斯保护动作（微课）

当变压器油箱内部发生轻微故障时，所产生的少量气体逐渐聚集在继电器顶盖下面，使继电器内油面缓慢下降，油面低于开口杯4 时，开口杯4 所受浮力减小，且位置随油面的降低而下降，永久磁铁5 逐渐靠近干簧触点6，接近到一定程度时干簧触点6 闭合，发出轻瓦斯保护动作信号。

当变压器油箱内部发生严重故障时，所产生的大量气体形成从油箱内冲向油枕的强烈气流，带油的气体直接冲击挡板8，并使挡板8 偏转，磁铁7 迅速靠近干簧触点11，干簧触点11 闭合，使重瓦斯保护动作于变压器各侧断路器跳闸。

综上所述，变压器发生轻微故障时，油箱内产生的气体较少且速度慢，由于油枕处于油箱的上方，气体沿管道上升，气体继电器内的油面下降，当下降到动作门槛时，轻瓦斯保护动作，发出告警信号。变压器发生严重故障时，故障点周围的温度剧增而迅速产生大量的气体，变压器内部压力升高，迫使变压器油从油箱经过管道向油枕方向冲去，气体继电器感受到的油速达到动作门槛时，重瓦斯保护动作，瞬时作用于跳闸回路，切除变压器，以防事故扩大。

3.瓦斯保护的运行维护

瓦斯保护的主要优点是灵敏度高、动作迅速且简单经济。当变压器油箱内部发生严重漏油或匝数很少的匝间短路时，纵联差动保护与其他保护往往不能反映，瓦斯保护却能反映，这也正是瓦斯保护不可替代的原因。但是瓦斯保护只反映变压器油箱内部故障，不能反映油箱外套管与断路器间引出线上的故障，因此它也不能作为变压器唯一的主保护。通常瓦斯保护需和纵联差动保护配合共同作为变压器的主保护。因此，对瓦斯保护应做好运行维护工作，主要可总结为以下几部分内容：

（1）变压器在运行中如遇滤油、新装变压器或大修变压器的情况，瓦斯保护动作将跳闸改为信号。

（2）变压器瓦斯保护动作后应详细检查并采取外气体分析判断故障性质。

（3）户外的变压器瓦斯继电器应有防雨措施。

（4）运行中的变压器的瓦斯继电器观察窗应被打开。