雷战斐;李昊;谢伟锋;刘舒杨
【摘 要】针对变压器瓦斯继电器集气报警后,不能及时判断设备故障,而需要进一步开展离线油谱分析导致故障扩大的问题,研制了变压器瓦斯气体快速判断工具,旨在为变电站(换流站)的运维检修和故障处理提供帮助. 【期刊名称】人工鱼礁《宁夏电力》
【年(卷),期】2018(000)003
【总页数】4页(P44-47)
【关键词】瓦斯继电器;集气盒;化学反应;气体判别
【作 者】雷战斐;李昊;谢伟锋;刘舒杨
【作者单位】国网宁夏电力有限公司检修公司,宁夏银川750011;国网宁夏电力有限公司检修
公司,宁夏银川750011;国网宁夏电力有限公司检修公司,宁夏银川750011;国网宁夏电力有限公司检修公司,宁夏银川750011
【正文语种】中 文
【中图分类】TM586
瓦斯继电器是油浸式变压器一种重要的保护装置，它安装在变压器与油枕之间的连接管路中。当变压器内部发生故障时，产生的气体导致浮球下落或造成油流涌动，使瓦斯继电器内干簧管的接点吸合［1］，接通指定的控制回路，并及时发出信号或自动切除变压器，从而防止故障范围进一步扩大。
《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》［2］中明确规定气体继电器应定期校验，当气体继电器发出轻瓦斯动作信号时，应立即检查气体继电器，及时取气样，以判明气体成分。
带芯人孔1 问题提出
脉动测速
变电站（换流站）变压器类充油设备多，仅灵州换流站站内就有油浸式变压器共计42台，均安装EMB公司的瓦斯继电器，其顶部有铜管引出连接至集气盒上，现场运行人员可以进行取气分析。换流站地处偏僻，距离公司路程遥远，一旦现场变压器设备出现轻瓦斯告警，传统的瓦斯取气工具，无法就地对采集到的气体成分进行准确分析，油谱分析人员到达现场至少需要2小时，再取油样分析，耗时长，由于不能及时判断变压器是否存在内部故障，有可能造成设备故障扩大［3-4］。2016年12月14日，辽宁公司500 kV丰徐1号线B相电抗器轻瓦斯保护动作报警，运行人员立即取瓦斯气体送沈阳分部油化班，在进行检测期间500 kV丰徐1号线电抗器爆炸冒烟起火。
2 瓦斯继电器集气原因分析
2.1 故障产气
当变压器内部发生电弧时，出现故障点的部位就会局部产生高温，变压器油被高温电弧激活气化，分解为烃类气体，气体的主要成分为CO、CO2、C2 H2、C2 H4、C2 H6、CH4、H2等，其中特征最明显的是C2 H2气体［5］。绝缘油本身为有机溶剂，部分气体不断溶入油中，当故障发展较快，产生的气体速度快于溶解于油的速度或油中溶解气体溶
解量饱和，就会在发生故障的局部形成气泡往油枕方向移动，当移至主瓦斯继电器或者升高至瓦斯继电器处时，由于其顶部突出，高于油枕与本体的连接管道，气体集合在瓦斯顶部处，在油枕油压作用下气体往瓦斯继电器集气盒方向或取气阀门处聚集［6］。
2.2 负压区进气
强迫油循环风冷式的变压器中，变压器油箱顶部的变压器油需要冷却进入潜油泵，在潜油泵叶轮的作用下油被送入冷却器中并建立油压。潜油泵进油口，在冷却器的管路系统及一定的油枕油位下，当流速超过一定数值时，则会出现负压区。由于该部位还存在较大的涡流，加剧了负压，运行中该部位就会发生负压进气［7］，从而导致瓦斯继电器出现瓦斯报警信号。
3 瓦斯气体快速判断装置的研制
3.1 方案的确定
变压器瓦斯集气盒内的气体中，CO、CO2、C2 H2、C2 H4、C2 H6、CH4、H2是具有参考价值的气体，故提出三种可供选择的气体判断装置：便携式气体检测仪、气体采集点燃
装置、化学试剂反应装置。
（1）目前对乙炔气体进行检测判断都是基于实验室油谱分析仪开展的，存在耗时长，不方便等问题；而制作特定成分检测的便携式气体检测仪难度大、成本高。电动理发剪
（2）在变压器瓦斯气体中可燃气体种类很多，通过点燃试验仅能判别出是否含有可燃气体，无法判断气体种类，可靠性不高且在现场操作过程中存在安全隐患［9］。
（3）化学试剂反应法能够通过化学反应变化反映变压器瓦斯气体成分，方便且可靠率高，因此选用化学试剂反应法实现瓦斯气体成分的判断。
一般情况下，变压器运行时老化过热过程中产生的气体以CO、CO2为主，放电故障C2 H2最具有代表性。针对这些气体，通过查阅资料［10］筛选出酸性高锰酸钾溶液、氨制硝酸银溶液、氯化亚铜溶液、亚甲基蓝溶液4种溶液与C2 H2、CO进行气体反应［11］，具体试验结果见表1。通过分析表1中的反应结果，亚甲基蓝溶液和硝酸银溶液有明显的沉淀或变现象，可以验证变压器集气盒中的被试气体是否含有对应的气体成分。
表1 CO和C2 H2与各类试剂反应 酸性高锰酸钾溶液溶液变成无透明 无反应配制该溶液需要硫酸，具有强腐蚀性，不易储存氨制硝酸银溶液两种现象在同一个试管中发生，不易辨别氯化亚铜溶液白沉淀（乙炔银） 银单质析出氯化亚铜极易氧化，性质不稳定亚甲基蓝棕红沉淀褐络合物（浓氨水）溶液 无反应 溶液变成无透明无法验证有无C2 H2的存在
3.3 装置的研制
图1 气体判断装置
在进行装置设计时，考虑到变压器瓦斯集气盒内既有油也有气，若在试验过程中有油进入试管，必定会对实验结论造成干扰，因此在A试管与集气盒排气口之间增加了一个隔油管，实现油气分离（见图1）。
A试管中装入亚甲基蓝溶液，B试管中装入硝酸银溶液，CO和C2 H2的混合气体依次进入试管时，A试管蓝溶液变成无溶液，B试管有白沉淀析出，可以准确判断气体成分。
图1中，瓦斯气体快速判断装置主要由A、B两个玻璃试管、隔油管、不锈钢连接器组成。
从集气盒取气经过隔油装置实现油气分离（避免变压器油最终进入注射器）后，气体进入A、B试管并与试管内的溶液进行化学反应。
4 效果评价
（1）变压器瓦斯气体判断装置能够快速、方便地安装在EMB瓦斯继电器集气盒上（如图2），通过A试管和B试管内溶液的化学反应结果，可以判断气体是放电故障产生的C2 H2、CO气体，还是负压区进气导致的瓦斯告警。
图2 变压器瓦斯气体判断装置现场安装
（2）变压器瓦斯气体快速判断装置能够通过对不同气体成分的反应现象，在极短的时间内判断出故障气体的成分，减少了传统气体分析时在路程中耽误的时间，将气体判断时间缩短至0.4 h，解决了变电站路程远的问题，为变压器的故障判断争取到了更多的时间。
（3）变压器瓦斯气体快速判断装置能够反映出变压器内部故障时产生的特征气体的成分，可以初步定性判断变压器故障类型，避免盲目停电或者不能及时判断故障而导致事故扩大造成的经济损失。
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5 结 论
（1）该装置的使用缩短了对故障变压器气体组分分析的时间，解决了变电站（换流站）路程远、耗时长，不能及时对瓦斯集气气体成分进行分析的问题。
（2）该装置造价低，能够准确、可靠地对变压器集气盒内的特征气体成分及时进行分析，便于运维人员了解设备运行工况，提高了现场运行人员的故障判断和处置能力。
参考文献
【相关文献】
空调线束
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