当变压器油箱内部发生故障时,故障点的电弧使变压器油和其他绝缘材料分解,从而产生大量的可燃性气体,人们将这种可燃性气体统称为瓦斯气体。故障程度越严重,产生的瓦斯气体越多,气体在油箱内的运动还会夹带变压器油形成油流。瓦斯保护就是利用变压器油受热分解所产生的热气流和热油流来动作的保护。
瓦斯保护的核心元件是气体继电器,它安装在油箱与油枕的连接管道中,如图10-1所示。根据物体的物理特性,热的气流和油流在密闭的油箱内向上运动,为了保证气流和油流能顺利通过气体继电器,安装时应注意,变压器顶盖与水平面应有1%～1.5%的坡度,连接管道应有2%～4%的坡度。
图10-1 气体继电器安装示意图
1—气体继电器;2—油枕
我国目前采用的气体继电器有三种型式,即浮筒式、挡板式和复合式,其中复合式气体继电器具有浮筒式和挡板式的优点,在工程实践中应用较多。现以QJ1—80型气体继电器为例,来说明气体继电器的动作原理。如图10-2所示为QJ1—80型复合式气体继电器结构图。
图10-2 QJ1-80型气体继电器结构图
1—罩;2—顶针;3—气塞;4—磁铁;5—开口杯;6—重锤;7—探针;8—开口销;9—弹簧;10—挡板;11—磁铁;12—螺杆;13—干簧触点(重瓦斯);14—调节感杆;15—干簧触点(轻瓦斯);16—套管;17—排气口
向上的开口杯5和重锤6固定在它们之间的一个转轴上。正常运行时,继电器及开口杯内都充满了油,开口杯因其自重抵消浮力后的力矩小于重锤自重抵消浮力后的力矩而处于上翘状态,固定在开口杯旁的磁铁4位于干簧触点15的上方,干簧触点可靠断开,轻瓦斯保护不动作;挡板10在弹簧9的作用下处于正常位置,磁铁11远离干簧触点13,干簧触点可靠断开,重瓦斯保护也不动作。由于采取了两个干簧触点13串联且用弹簧9拉住挡板10的措施,使重瓦斯保护具有良好了抗震性能。
当变压器内部发生轻微故障时,所产生的少量气体逐渐聚集在继电器顶盖下面,使继电器内油面缓慢下降,油面低于开口杯时,开口杯所受浮力减小,其自重加杯内油重抵消浮力后的力矩将大于重锤自重抵消浮力后的力矩,开口杯位置随油面的降低而下降,磁铁4逐渐靠近干簧触点15,接近到一定程度时触点闭合,发出轻瓦斯动作信号。
当变压器内部发生严重故障时,所产生的大量气体形成从油箱内冲向油枕的强烈气流,带油的气体直接冲击着挡板10,克服了弹簧9的拉力使挡板偏转,磁铁11迅速靠近干簧触点13,触点闭合(即重瓦斯保护动作)启动保护出口继电器,使变压器各侧断路器跳闸。
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