变压器气体继电保护技术

气体继电保护又称瓦斯保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的保护。在油浸式电力变压器的油箱内发生短路故障时，由于绝缘油和其他绝缘材料要受热分解而产生气体，因此利用可反映气体变化情况的气体继电器（又称瓦斯继电器）作为变压器内部故障的保护。

1.气体继电器的结构和工作原理

图7－37　FJ3－80型开口杯式气体继电器的结构示意

1—容器；2—盖板；3—上油杯；4，8—永久磁铁；5—上动触点；6—上静触点；
7—下油杯；9—下动触点；10—下静触点；11—支架；12—下油杯平衡锤；13—下油杯转轴；
14—挡板；15—上油杯平衡锤；16—上油杯转轴；17—放气阀

气体继电器主要有浮筒式和开口杯式两种结构。现在一般采用开口杯式。图7－37所示为FJ3－80型开口杯式气体继电器的结构示意。气体继电器装设在变压器油箱与油枕之间的联通管上，如图7－38所示。为了使油箱内产生的气体能够顺畅地通过气体继电器排往油枕，安装变压器时对地平面应取1％～1.5％的倾斜度；制造变压器时，连通管对变压器油箱顶盖已有2％～4％的倾斜度。在变压器正常运行时，气体继电器的容器内，包括上、下油杯中都是充满油的，油杯因其平衡锤的作用而升高，如图7－39（a）所示，它的上、下两对触点都是断开的。

图7－38　气体继电器在变压器上的安装示意

1—变压器油箱；2—连通管；3—气体继电器；4—油枕

图7－39　气体继电器动作说明

（a）正常时；（b）轻微故障时（轻气体动作）；（c）严重故障时（重气体动作）；（d）严重漏油时
1—上油杯；2—下油杯

当变压器油箱内部发生轻微故障时，由故障产生的少量气体慢慢升起，沿着连通管进入气体继电器容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯中盛有残余的油致使其力矩大于另一端平衡锤的力矩而降落，如图7－39（b）所示，从而使上触点接通变电所控制室的信号回路，发出音响信号和灯光信号。这通常称为“轻瓦斯动作”（轻气体动作）。(www.xing528.com)

当变压器油箱内部发生严重故障时，由故障产生的大量气体带动油流迅猛地从联通管通过气体继电器进入油枕。通过气体继电器时，油气流冲击挡板，使下油杯降落，如图7－39（c）所示，从而使下触点接通跳闸回路（经中间继电器），使断路器跳闸，同时通过信号继电器发出音响和灯光信号。这通常称为“重瓦斯动作”（重气体动作）。如果变压器油箱漏油，使得气体继电器内的油慢慢流尽，如图7－39（d）所示，先是上油杯降落，发出报警信号，最后下油杯降落，使断路器跳闸，切除变压器。

2.变压器气体继电保护的接线

图7－40和图7－41所示为变压器气体继电保护的原理电路示意（交流操作电源）。当变压器内部发生轻微故障时，气体继电器KG的上触点1～2闭合，作用报警信号，当变压器内部发生严重故障时，KG的下触点3～4闭合，通常是中间继电器KM作用于断路器QF的跳闸机构YR，同时通过信号继电器KS发出跳闸信号，但KG的下触点3～4闭合，也可利用连接件XB切换位置，串接限流电阻R，只给报警信号。由于气体继电器KG的下触点3～4在发生严重故障时可能有“抖动”（接触不稳定），因此为使断路器足够可靠地跳闸，特利用中间继电器KM的上触点1～2作“自保持”触点。只要KG的下触点一闭合，KM就动作，并借其上触点1～2和断路器辅助触点3～4的闭合自保持动作状态，KG的下触点3～4闭合后就使断路器QF跳闸。断路器QF跳闸后，其辅助触点QF1～2断开跳闸回路，QF3～4则断开中间继电器KM的自保持回路，使中间继电器返回。若使用直流操作电源，其原理电路相同，只是将图7－40和图7－41中的A端改为接直流控制小母线WC的“＋”极，N端接“－”极，继电器KS、KM和操作机构（YR）选用直流型的。

图7－40　变压器气体继电保护的原理电路示意

T—电力变压器；KG—气体继电器；KS—信号继电器；
KM—中间继电器；QF—继路器；XB—连接片；YR—跳闸线圈

图7－41　变压器气体继电保护的原理电路示意（分开表示法）

3.变压器气体继电保护动作后的故障分析

变压器的气体继电保护动作后，可由蓄积于气体继电器内的气体的物理化学性质来分析和判断故障的原因及处理要求，见表7－8。

表7－8　气体继电器动作后的故障分析