变压器非电量保护方法详解

变压器差动保护虽然能保护变压器内部故障和外部故障，动作迅速，灵敏系数高，但接线复杂，多用于大容量且重要变压器的主保护。它并不能保护所有内部故障，如变压器油面降低，匝间短路等，因为匝间电流常小于动作电流，因此，常用瓦斯保护作为主保护，从而对变压器内部故障全面保护。

在油浸式变压器油箱内发生故障时，由于故障点的局部高温使变压器油温升高，油内空气被排出形成上升气泡，若故障点产生电弧，则变压器油和其他绝缘材料分解出大量气体，这些气体自油箱流向油枕上部，故障越严重，产生气体越多，流向油枕气流速度越快。利用这种气体实现的保护称为瓦斯保护。

瓦斯继电器的工作原理如下所述。

瓦斯保护的测量元件是气体继电器。如图611所示，气体继电器安装在变压器油箱与油枕间的连接管道上。为了使气体能够顺利进入瓦斯继电器和油枕，变压器的顶盖与水平面之间夹角应有1%～1.5%的坡度，连接管道应有2%～4%的坡度。

开口杯挡板式气体继电器结构如图612所示。在上部有一个附带永久磁铁4的开口杯5，下部有一面附带永久磁铁11的挡板10。在正常情况下，继电器充满油，开口杯在油的浮力和重锤6作用下，处于上翘位置，永久磁铁4远离干簧触点15，干簧触点15断开，挡板10在弹簧9作用下，处于正常位置，其附带的永久磁铁11远离干簧触点13，干簧触点13可靠断开。

当变压器内部发生轻微故障时，产生少量气体，汇集在气体继电器上部，迫使气体继电器内油面下降，使开口油杯露出油面，因物体在气体中比在油中受到的浮力小，因此开口杯失去平衡，绕轴落下，永久磁铁4随之落下，接通干簧触点15，发出轻瓦斯动作信号。当变压器漏油时，同样由于油面下降而发出轻瓦斯信号。

图611　气体继电器安装示意图

1—瓦斯继电器；2—油枕；3—变压器顶盖；4—连接管道(www.xing528.com)

图612　开口杯挡板式瓦斯继电器结构

1—下开口杯；2—上开口杯；3—干簧触点；4—平衡锤；
5—放气阀；6—探针；7—支架；8—挡板；
9—进油挡板；10—永久磁铁

当变压器内部发生严重故障时，油箱内产生大量气体，变压器油箱和油枕之间连导管中出现强烈的油流，当油流流速达到整定速度值时，油流对挡板冲击力克服弹簧的作用力，挡板被冲动，永久磁铁靠近干簧触点3，使干簧触点3闭合，发出跳闸脉冲，断开变压器各电源侧的断路器。

瓦斯保护的原理接线如图613所示，上面的触点表示“轻瓦斯保护”，动作后经延时发出报警信号。下面的触点表示“重瓦斯保护”，动作后起动变压器保护的总出口继电器，使断路器跳闸。当油箱内部发生严重故障时，由于油流的不稳定可能造成干簧触电的抖动，此时为使断路器能可靠跳闸，应选用具有电流自保持线圈的出口中间继电器BCJ，动作后由断路器的辅助触点来解除出口回路的自保持。此外，为了防止变压器换油或进行试验时引起重瓦斯保护误动作跳闸，可利用切换片QP将跳闸回路切换到信号回路。

图613　瓦斯保护原理接线图

瓦斯保护的主要优点是动作迅速、灵敏度高、安装接线简单、能反应油箱内部发生的各种故障，其缺点则是不能反应油箱以外的套管及引出线等部位上发生的故障。因此，瓦斯保护可作为变压器的主保护之一，与纵差动保护相互配合、相互补充，实现快速而灵敏地切除变压器油箱内、外及引出线上发生的各种故障。