一．瓦斯保護的定義

       瓦斯保護是變壓器內部故障的主保護，對變壓器匝間和層間短路、鐵芯故障、套管內部故障、繞組內部斷線及絕緣劣化和油面下降等故障均能靈敏動作。當油浸式變壓器的內部發生故障時，由于電弧將使絕緣材料分解并產生大量的氣體，從油箱向油枕流動，其強烈程度隨故障的嚴重程度不同而不同，反應這種氣流與油流而動作的保護稱為瓦斯保護，也叫氣體保護。

規程規定：對于容量為800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的車間內油浸式變壓器，應裝設瓦斯保護。

二．瓦斯保護的分類

       瓦斯保護一般分為輕瓦斯和重瓦斯兩類。

       1.輕瓦斯：變壓器內部過熱,或局部放電,使變壓器油油溫上升，產生一定的氣體,匯集于繼電器內,達到了一定量后觸動繼電器，發出信號。

       2.重瓦斯：變壓器內發生嚴重短路后，將對變壓器油產生沖擊，使一定油流沖向繼電器的檔板,動作于跳閘。

三．瓦斯繼電器的結構及動作原理

       瓦斯繼電器有浮筒式、檔板式、開口杯式等不同型號。目前大多采用QJ-80型繼電器（其結構如圖1所示），其信號回路接上開口杯，跳閘回路接下檔板。

圖1 FJ3-80型復合式瓦斯繼電器的結構

1:上開口杯；2:下開口杯；3:干擠觸點；4:平衡錘；5:放氣閥；6:探針；7:支架；8:擋板；9:進油擋板；10:永久磁鐵

       瓦斯繼電器的上、下方各有一個帶干簧接點的開口杯，即上開口杯和下開口杯。正常時，上開口杯1、下開口2杯都浸在油內，由于開口杯及附件在油內的重力所產生的力矩比平衡錘4所產生的力矩小，因此開口杯都處于上升位置，干簧觸點3是斷開的。當油箱內發生輕微故障時，產生的少量氣體（稱輕瓦斯）聚集在繼電器的上部，迫使油面下降，上開口杯1露出油面。這時，上開口杯及附件在空氣中的重力加上杯內的油重所產生的力矩大于平衡錘所產生的力矩。因此上開口杯1沿順時針方向轉動，并帶動永久磁鐵10靠近干簧觸點3，干簧觸點依靠磁力作用而閉合，發出輕瓦斯的預告信號。當油箱內發生嚴重故障時，產生大量氣體（稱重瓦斯），形成油氣流，沿連接管沖向油枕。瓦斯繼電器的擋板8在油流的沖擊下，帶動下開口杯2沿順時針方向轉動，使下部干簧觸點閉合，發出重瓦斯報警信號，并作用于斷路器跳閘。在有人值班的場所，不需要因油面嚴重下降而跳閘，可將下開口杯2底部的螺絲擰掉，使重瓦斯不動作，只使輕瓦斯作用于信號。

絕緣油浮力

       注：瓦斯繼電器的整定：1.輕瓦斯按氣體容積進行整定，整定范圍為250-300cm3，一般整定在250cm3。2.重瓦斯按油流速度進行整定，整定范圍為0.6-1.5m/s，一般整定在1m/s左右。

四．瓦斯保護的工作原理

       當變壓器內部發生輕微故障時，有輕瓦斯產生，瓦斯繼電器KG的上觸點（l一2）閉合，作用于預告信號；當發生嚴重故障時，重瓦斯沖出，瓦斯繼電器的下觸點（3一4)閉合，經中間繼電器KC作用于信號繼電器KS，發出報警信號，同時斷路器跳閘。瓦斯繼電器的下觸點閉合，也可以利用切換片XB切換位置，只給出報警信號。為了消除浮筒式瓦斯繼電器的下觸點在發生重瓦斯時可能有跳動（接觸不穩定）現象，中間繼電器有自保觸點。只要瓦斯繼電器的下觸點一閉合，KC就動作并自保。當斷路器跳閘后，斷路器的輔助觸點斷開自保回路，使KC恢復起始位置。如圖2所示

圖2瓦斯繼電保護原理電路圖

五．瓦斯保護的保護范圍

       瓦斯保護是變壓器的主要保護，它可以反映油箱內的一切故障。包括：油箱內的多相短路、繞組匝間短路、繞組與鐵芯或與外殼間的短路、鐵芯故障、油面下降或漏油、分接開關接觸不良或導線焊接不良等。瓦斯保護動作迅速、靈敏可靠而且結構簡單。但是它不能反映油箱外部電路（如引出線上）的故障，所以不能作為保護變壓器內部故障的唯一保護裝置。另外，瓦斯保護也易在一些外界因素（如地震）的干擾下誤動作。

       變壓器有載調壓開關的瓦斯繼電器與主變的瓦斯繼電器作用相同、安裝位置不同，型號不同。

六．運行

       變壓器在正常運行時，瓦斯繼電器工作無任何異常。關于瓦斯繼電器的運行狀態，規程中對其有如下規定：

       1 變壓器運行時瓦斯保護應接于信號和跳閘，有載分接開關的瓦斯保護接于跳閘；

       2 變壓器在運行中進行如下工作時應將重瓦斯保護改接信號：

       2.1 用一臺斷路器控制兩臺變壓器時，當其中一臺轉入備用，則應將備用變壓器重瓦斯改接信號；

       2.2 濾油、補油、換潛油泵或更換凈油器的吸附劑和開閉瓦斯繼電器連接管上的閥門時；

       2.3 在瓦斯保護及其二次回路上進行工作時；

       2.4 除采油樣和在瓦斯繼電器上部的放氣閥放氣處，在其他所有地方打開放氣、放油和進油閥門時；

       2.5 當油位計的油面異常升高或吸吸系統有異常現象，需要打開放氣或放油閥門時；

       3 在地震預告期間，應根據變壓器的具體情況和氣體繼電器的抗震性能確定重瓦斯保護的運行方式。地震引起重瓦斯保護動作停運的變壓器，在投運前應對變壓器及瓦斯保護進行檢查試驗，確認無異常后，方可投入。

七．動作原因及動作處理

       1.輕瓦斯動作的原因:a 因濾油、加油或冷卻系統不嚴密以至空氣進入變壓器；b 因溫度下降或漏油致使油面低于氣體繼電器輕瓦斯浮筒以下；c 變壓器故障產生少量氣體；d 變壓器發生穿越性短路故障。在穿越性故障電流作用下，油隙間的油流速度加快，當油隙內和繞組外側產生的壓力差變化大時，氣體繼電器就可能誤動作。穿越性故障電流使繞組動作發熱，當故障電流倍數很大時，繞組溫度上升很快，使油的體積膨脹，造成氣體繼電器誤動作；e 氣體繼電器或二次回路故障。

以上所述因素均可能引起瓦斯保護信號動作。

       2.變壓器瓦斯保護裝置動作后，應馬上對其進行認真檢查、仔細分析、正確判定，立即采取處理措施。

       2.1 瓦斯保護信號動作時，立即對變壓器進行檢查，查明動作原因，上否因積聚空氣、油面降低、二次回路故障或上變壓器內部邦聯造成的。如氣體繼電器內有氣休，則應記錄氣體量，觀察氣體的顏色及試驗上否可燃，并取氣樣及油樣做色譜分析，可根據的關規程和導則判定變壓器的故障性質。色譜分析是指對對收集到的氣體用色譜儀對其所含的氫氣、氧氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等氣體進行定性和定量分析，根據所含組分名稱和含量準確判定邦聯性質，發展趨勢、和嚴重程度。

若氣體繼電器內的氣體無色、無臭且不可燃，色譜分析判定為空氣，則變壓器可繼續運行，并及時消除進氣缺陷。

若氣體繼電器內的氣體可燃且油中溶解氣體色譜分析結果異常，則應綜合判定確定變壓器是否停運。

       2.2 瓦斯繼電器動作跳閘時，在查明原因消除故障前不得將變壓器投入運行。為查明原因應重點考慮以下因素，作出綜合判定。

a. 是否呼吸不暢或排氣未盡；

b. 保護及直流等二次回路是否正常；

c. 變壓器外觀有無明顯反映故障性質的異常現象；

d. 氣體繼電器中積聚的氣體是否可燃；

e. 氣體繼電器中的氣體和油中溶解的氣體的色譜分析結果；

f. 必要的電氣試驗結果；

g. 變壓器其它繼電保護裝置的動作情況。

       注：瓦斯保護動作，輕者發出保護動作信號，提醒維修人員馬上對變壓器進行處理；重者跳開變壓器開關，導致變壓器馬上停止運行，不能保證供電的可靠性，對此提出了瓦斯保護的反事故措施： 1 將瓦斯繼電器的下浮筒改為檔板式，觸點改為立式，以提高重瓦斯動作的可靠性；2 為防止瓦斯繼電器因漏水而短路，應在其端子和電纜引線端子箱上采取防雨措施；3 瓦斯繼電器引出線應采用防油線；4 瓦斯繼電器的引出線和電纜應分別連接在電纜引線端子箱內的端子上。

八．日常巡檢及維護

       電力變壓器運行規程DL/T572－95（以下簡稱“規程”）規定在變壓器的日常巡視項目中首先應檢查氣體繼電器內有無氣體，對氣體的巡視應注重以下幾點：

       1 氣體繼電器連接管上的閥門應在打開位置；

       2 變壓器的呼吸器應在正常工作狀態；

       3 瓦斯保護連接片投入應正確；

       4 油枕的油位應在合適位置，繼電器內布滿油；

       5 氣體繼電器防水罩一定牢固；

       6 繼電器接線端子處不應滲油，且應能防止雨、雪、灰塵的侵入，電源及其二次回路要有防水、防油和防凍的措施，并要在春秋二季進行防水、防油和防凍檢查。

       復合式瓦斯繼電器工作溫度允許在-30℃~+95℃之間，過高或過低的溫度都會使永久磁鐵退磁，使于簧觸點動作不可靠。在安裝和調試時，要避免外界磁場的影響和振動以防永久磁鐵退磁。

       在維護、檢查繼電器時，可從放氣閥口打進空氣，檢查輕瓦斯動作的可靠性；通過探針檢查重瓦斯動作的可靠性。