一种模拟瓦斯继电器取样装置的设计

黄伟光刘丽荣

广东电网公司东莞供电局试验研究所东莞523000

摘要：瓦斯继电器是一种安装在变压器箱盖与储油柜的联管上的保护装置，由于取样位置及停电造成的经济损失等原因，为瓦斯取样培训工作带来了难度，本文旨在提出一种模拟瓦斯继电器工作的装置，用于日常取样工作的培训，增强油务人员的业务能力。

关键词：瓦斯继电器；模拟；培训

0引言

瓦斯保护是油浸式变压器内部故障的一种主要保护，对变压器匝间和层间短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。一般瓦斯发信或动作跳闸是由于变压器内部故障引起，但有时由于变压器附件或辅助系统缺陷或瓦斯继电器缺陷等原因也会造成误动，瓦斯动作后，可通过采取油样和气样进行色谱分析，根据色谱分析结果、历史情况和平衡判据法能灵敏的发现变压器内部故障，可在电气试验正常没发现缺陷的情况下准确判断变压器内部是否存在局部放电，能更好采取解决措施，避免盲目停电浪费人力与物力。

变压器瓦斯继电器有浮筒式、开口杯式、挡板式等不同型号，目前国内大多采用QJ-80型瓦斯继电器，其信号回路接上口杯，跳闸回路接下挡板。本文中的模拟瓦斯继电器取样培训装置是基于QJ-80型瓦斯继电器上设计研制的。

1瓦斯继电器的基本结构与动作原理

1.1瓦斯继电器的基本结构

1气塞2探针3开口杯（浮子）4重锤5挡板1e）l9}6Y+t&\-

I6磁铁7接线端子8弹簧9调节杆10干簧接点

图1QJ-80瓦斯继电器内部基本结构示意图

瓦斯继电器内部分为上下两部分，分别作用于两种不同信号，其中上部由开口杯、重锤、磁铁、和干簧接点构成动作于信号的气体容积装置，其下部由挡板、弹簧、调节杆、磁铁和干簧接点构成动作于跳闸的流速装置。

1探针2观察窗3放气塞

图2瓦斯继电器外部结构示意图

瓦斯继电器的外部主要由探针、放气塞、观察窗及外壳四部分组成。

气塞可供安装时排气以及运行中抽取故障气体之用，探针主要用于检查跳闸机构的灵活性和可靠性，透过观察窗可大致估算瓦斯动作后产生的故障气体的含量。

1.2瓦斯保护动作原理

瓦斯保护分为轻瓦斯及重瓦斯保护，瓦斯继电器动作正常运行时，其内部充满变压器油。

轻瓦斯保护——当变压器内部发生轻微故障时，气体产生的速度较缓慢，气体上升至储油柜途中首先积存于瓦斯继电器的上部空间，使油面下降，开口杯（浮筒）随之下降到一定位置时，其上的磁铁使轻瓦斯干簧接点闭合，接通信号回路，发出报警信号。

重瓦斯保护——当变压器内部发生严重故障时，则产生强烈的瓦斯气体，油箱内压力瞬时突增，产生很大的油流向油枕方向冲击，因油流冲击档板，档板克服弹簧的阻力，带动磁铁向干簧触点方向移动，接通跳闸回路，使断路器跳闸。

2.瓦斯继电器取样装置的结构及原理

在上述瓦斯继电器的基本结构及其原理的基础上，并结合了日常取样工作时所用到的取样工具等研制了该装置，既可模拟瓦斯继电器的瓦斯动作，方便直观的了解继电器动作原理，也可用于针对瓦斯继电器的取样培训教学。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下：项目研制的“瓦斯继电器取样培训装置”是模拟变压器的构造来研发制作的。本瓦斯培训装置的结构分为5部分，储油箱、瓦斯模拟器、主变模拟器、控制电路及加压装置，培训装置主要包括以下组件：如图3所示

图3瓦斯培训装置结构图

2.1油路控制模块

储油箱与瓦斯模拟器及主变模拟器之间各通过一条油路管（φ6及φ8透明塑料管）实现连通，油路管中安装控制阀门。进行取油样操作或取气样操作时，通过转动的控制阀门，控制油路的开合，控制油流方向，实现装置内油的循环使用。

2.2控制电路模块

通过安装于瓦斯模拟器中的压力传感器实现将系统内压力转换为信号方式，通过控制电路模块收集信号并处理后发至控制器，控制加压装置的开启及关闭。

压力传感器采用单晶片上扩散上一个惠斯登电桥，电压组效应是桥壁电阻发生变化，产生一个差动电压信号。此信号经专用放大器，再经电压电流变换，将量程相对应得信号转化成标准的4~20mA/0~5VDC/0~10VDC信号，具体技术参数如表1所示

表1：压力传感器技术参数

2.3加压装置

由2组微型压力泵组成，一组连接储油箱，给储油箱加压，使储油箱内绝缘油通过油路管1流入瓦斯模拟器，实现取样；另一组压力泵连接主变模拟器，模拟故障发生时气体的产生，产生的气体经过油路管2，由瓦斯模拟器收集并实现气体取样，相关具体参数如表2所示。

表2：压力泵技术参数

技术特点：

该直流电机有刷电机活塞泵，一般情况下可24小时不间断工作，无油润滑，高负压，结构紧凑，高性价比，抗腐蚀（采用特殊材料），免维护，重量轻，低工耗，低振动，低噪音，可以任何方向安装，流量可调（定制可满足流量负压一同调节的要求），采用专用定制工业级原料（非普通原料）满足高低温等各种恶劣情况下长时间使用。

2.4储油箱

瓦斯模拟器、主变模拟器由透明材料加工，兼具透明可视、观察容易的特征，同事具备轻量化，耐用性一体。其中瓦斯模拟器与现场瓦斯尺寸相符。本实用新型瓦斯取样培训装置的关键技术为：外壳的选材与设计，取样压力装置的设计。同时该装置还必须具备较好的密封性、取样过程中加压的压力精确。

3结语

该装置的创新点有：

1）实现了室内瓦斯取样培训，避免高压现场人员触电伤害、误碰误撞、走错间隔等高风险行为。把培训地点从现场转移至室内，实现了培训的可控、在控。

2）使用瓦斯取样培训装置替代现场取样培训，减少了因培训后少油补油的停电次数，提高了供电可靠性，确保电网系统稳定运行，为企业赢得良好的社会效益。

该装置成型制图如图4所示。

图4瓦斯继电器取样培训装置CAD制作图

本实用新型瓦斯取样培训装置可以很好的解决目前的现场瓦斯取油样培训存在的缺点。本实用新型瓦斯取样培训装置能大大降低现场取样培训的风险性，而且能更加灵活的安排培训计划，缩短培训的周期；另一方面取样装置能大大降低目前现场取样培训的成本，实现经济效益。同时该装置气密性高、操作简单、可视化程度高，因此具有良好的推广前景。

参考文献

[1]姜毅.变压器瓦斯保护的动作原理及误动分析[J].云南电业，2014年第12期.

[2]吴诗梅.浅谈变压器瓦斯保护[J].工程技术，2008，06：69.

[3]中国国家标准化管理委员会，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.DL/T722-2014变压器油中溶解气体分析与判断导则[S].中国标准出版社，2014.

作者简介：

黄伟光（1980——），男，本科，工程师，主演研究及从事电力用油和气的分析工作。

刘丽荣（1987——），女，硕士研究生，研究方向为电力用油与气的分析。

职创项目-瓦斯取样培训装置的研制编号：GDZC-031920160261