Газовая защита трансформаторов, принцип действия газового реле

Силовые маслонаполненные трансформаторы, имеющие в своей конструкции расширительный бак, с мощностью от 630кВа, в обязательном порядке комплектуются газовой защитой. Газовое реле служит для защиты от всех видов внутренних повреждений, во время, которых происходит выделение горючего газа, стремительное протекание масла в расширительный бак и утечка масла из трансформатора наружу.

Газовое реле – типы, внутреннее устройство и конструкция

Существует три основные разновидности газового реле:

  1. Поплавковые реле.
  2. Лопастные.
  3. Чашечные.

Самые распространенные – поплавковые газовые реле.

Корпус реле представляет собой литой сосуд из алюминиевого сплава или чугуна, покрытого защитным лакокрасочным материалом с двумя поплавками. Существуют также однопоплавковые реле с фланцевым или резьбовым соединением. Сосуд реле врезан в рассечку наклонного трубопровода, предназначенного для соединения трансформаторного и расширительного баков.

Рис №1. Газовое реле в конструкции трансформатора

Струйная защита бака РПН

Силовые трансформаторы 110 кВ имеют, как правило, встроенное устройство регулировки напряжения под нагрузкой (РПН).Устройство РПН находится в отдельном отсеке бака трансформатора, изолированного от основного бака с обмотками. Поэтому для данного устройства предусмотрено отдельное защитное устройство – струйное реле.

Все повреждения внутри бака РПН сопровождаются выбросом трансформаторного масла в расширитель, поэтому в случае наличия потока масла мгновенно срабатывает струйная защита, осуществляя автоматическое отключение силового трансформатора от электрической сети.

Газовая защита трансформаторов, принцип действия

Работа поплавкового механизма строится на принципе гидромеханики. Два ртутных контакта реле закреплены на поплавках, они управляют цепями вспомогательного тока. На поплавке, расположенном сверху закреплены контакты, включенные в цепь сигнала. Нижние контакты, расположенные на нижнем, втором поплавке включены в цепь отключения трансформатора.

Рис№2. Газовое реле поплавкового типа

В том случае если в трансформаторе появились повреждения внутри корпуса, в результате которых образуются газы, как продукты разложения трансформаторного масла, они будут подниматься, к маслорасширителю и попадут в газовое реле.

В верхней части реле собираются газ или воздух, трансформаторное масло, заполняющее сосуд газового реле, будет вытесняться, происходит опускание верхнего поплавка, замкнутся контакты, срабатывающие «на сигнал». Включается звуковая сигнализация, на подстанции выпадает контрольный блинкер.

Последующие за этим дальнейшее понижение уровня трансформаторного масла в баке вызывает опускание нижнего поплавка, происходит замыкание нижних контактов, срабатывающих на отключение трансформатора.

Рис №3. Принципиальная схема включения газового реле

Бурное газообразование вызывает течь масла из трансформаторного бака в расширитель, вследствие этого происходит поворачивание нижним поплавком – пластины, она опрокидывается, вызывая отключение трансформатора.

Срабатывание реле, происходит при скорости протекания масла по трубе — 50см/сек. Чувствительность реле на скорость протекания масла регулируется, для этого регулировочный грузик на градуированной пластине устанавливают на соответствующее значение. Реле регулируется на срабатывание, при любой скорости движения масла от 50 до 150см/сек.

Наблюдение за работой реле можно осуществить через смотровое окошко, на которое нанесена шкала уровня. В верхнем окне, видно, сколько вытеснено масла в см3, нижнее смотровое окно показывает уровень масла выше верхнего края выхода дроссельной шайбы в сантиметрах.

На корпусе реле, на его крышке и на дне, находятся два специальных краника, с помощью верхнего производят отбор и выпуск газа, через нижний выполняют отбор масла и опорожняют сосуд реле.

Газовое реле лопастного типа

Принцип действия газовой защиты, реле лопастного типа идентичен работе поплавкового реле, отличие заключается в том, что его главный элемент состоит из поплавка и лопасти, они соединены с ртутным контактом, срабатывающим на отключение.

Газовое реле чашечного типа

Реле чашечного типа относятся к более совершенным современным моделям, используемым в газовой защите трансформатора, вместо поплавка в корпусе расположена чашка, которая может вращаться вокруг своей оси. При понижении уровня масла в реле, происходит замыкание контакта, при ускоренном образовании газа, происходит поворот лопасти, контакты отключаются.

Устройства релейной защиты для силовых трансформаторов предусматривают от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:

а) многофазных замыканий в обмотках и на выводах;

б) однофазных замыканий на землю в обмотках и на выводах, присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью;

в) витковых замыканий в обмотках;

г) токов в обмотках, обусловленных внешними короткими замыканиями;

д) токов в обмотках, обусловленных перегрузкой;

е) понижением уровня масла в баке;

ж) однофазных замыканий на землю в сетях 6 – 10 кВ с изолированной нейтралью, если трансформатор питает, в которой отключение однофазных замыканий необходимо по требованиям безопасности.

Виды защит трансформатора определяются его мощностью, назначением режимом работы, местом установки, схемой включения.

Максимальная токовая защита

(МТЗ) действует при повышении тока на защищаемом участке выше установленного значения. Может действовать на сигнал и отключение. Применяется для защиты трансформаторов, электродвигателей и линий электропередачи с односторонним питанием.

Токовой отсечкой

называется максимальная токовая защита, выполненная с мгновенным действием или с выдержкой времени и предназначенная для обеспечения селективности в пределах зоны действия. Она отстраивается от токов замыкания на стороне низшего напряжения трансформатора, в конце линии или в начале следующего участка, от пусковых токов двигателей и т.п.

Дифференциально-токовая защита

Основана на принципе сравнения в начале и в конце защищаемого участка. На трансформаторах она применяется для защиты от повреждений на выводах и от внутренних повреждений с целью селективного отключения поврежденного трансформатора.

Газовая защита

применяется для защиты от повреждений внутри трансформатора, сопровождающихся выделением газа или при понижении уровня масла в баке.

Защиту трансформаторов небольшой и средней мощности (не более 1000 кВА) от коротких замыканий в его обмотках, на выводах и в соединениях до выключателей выполняют в виде токовой отсечки без выдержки времени или токовой защиты со ступенчатой характеристикой выдержки времени. Защиту устанавливают со стороны источника питания, непосредственно у выключателя. В зону действия защиты при этом попадет как сам трансформатор, так и его соединения с выключателями.

Для трансформатора мощностью 1000 кВА и более может быть предусмотрена продольная дифференциальная защита.

Наряду с защитами, действующими при повреждениях в самом трансформаторе и на его соединениях, предусматривают резервные защиты от внешних коротких замыканий. Они являются одновременно защитами шин, на которые работает трансформатор, если на шинах отсутствует собственная защита.

В качестве защит от внешних коротких замыканий применяют токовые защиты с выдержкой времени с включением реле на полные токи фаз и на их симметричные составляющие. Эти защиты реагируют также на внутренние короткие замыкания и могут использоваться даже как основные защиты трансформатора.

Для понижающих трансформаторов мощность 400 кВА и более с высшим напряжением до 35 кВ и соединением обмоток звезда-звезда с заземленной нейтралью на стороне низшего напряжения предусматривают специальную защиту от однофазных коротких замыканий на землю на стороне низшего напряжения, если защита от внешних замыканий не реагирует на эти повреждения. Такая защита обязательна для блоков трансформатор – магистраль низшего напряжения, но может не применяться на подстанциях с распределительными щитами, если они находятся от трансформатора не далее 30 м и соединение между трансформатором и щитом выполнено кабелем. В этом случае однофазное короткое замыкание переходит в многофазное, а отключение междуфазного короткого замыкания осуществляется защитой трансформатора.

Обязательным видом защиты всех масляных трансформаторов мощностью 6300кВАи более является газовая защита. Она также предусматривается для масляных трансформаторов мощностью 630 кВА и более, установленных на внутрицеховых подстанциях.

Кроме этого:  Как пользоваться камерой заднего вида с разметкой

В качестве основной защиты трансформатора ГПП 35/10 кВ применяется МТЗ.

Ток срабатывания защиты

=1,1 – 1,2– коэффициент запаса, учитывающий погрешность реле, неточности расчета;

=2,5 – 3 – коэффициент самозапуска, учитывающий возможность увеличения тока в защищаемой линии вследствие самозапуска электродвигателей при восстановлении напряжения после отключения короткого замыкания

=0,8 – 0,85 – коэффициент возврата токового реле;

Iр.мах — максимальный ток первичной обмотки трансформатора в нормальном режиме работы.

/
Uном
Ток срабатывания реле

– коэффициент трансформации трансформатора тока;

– коэффициент схемы зависит от способа соединения трансформаторов тока:
Ксх
=1 при соединении в полную и неполную звезду,
Ксх
= при включении реле на разность токов двух фаз.

Выбранная защита должна быть проверена по чувствительности

Кч=Iк min/Iсз

где Iк min

– минимальный ток короткого замыкания в конце защищаемого или резервируемого участка.

Чувствительность защиты считается достаточной, если при коротком замыкании она составляет

Селективность защиты обеспечивается выбором выдержки времени по условию


t
где t2

– выдержка времени защиты расположенной, ближе к источнику питания по сравнению защитой, имеющей меньшую выдержку времени
t1
;

– ступень избирательности, в расчетах принимается Δ
t
=0,6 – 1с для защит с ограниченно зависимой от тока короткого замыкания характеристикой времени срабатывания и Δ
t
=0,3 – 0,6с для защит с независимой характеристикой времени срабатывания.

Максимальный ток первичной обмотки трансформатора ГПП в нормальном режиме работы.

=7997,8/ √3 35=132 А

Номинальный первичный ток выбранного трансформатора тока по составляет 150 А

Ток срабатывания защиты

Коэффициент трансформации трансформатора тока

Ток срабатывания реле

Минимальный ток короткого замыкания в конце защищаемого участка

=0,8

=0,8 2600=2080 А

Проверка защиты по чувствительности

Кч=Iк min/Iсз

Достоинства

Газовая защита силовых трансформаторов имеет ряд достоинств – это:

  1. Простота конструкции.
  2. Высокая чувствительность к повреждениям, особенно внутри обмоток или к межвитковым замыканиям.
  3. Высокая степень повреждения характеризуется незначительным временем действия,
  4. Срабатывание реле «на сигнал» при слабом, или «на отключение» при интенсивном образовании газа.
  5. Газовая защита, единственная защита трансформатора, предохраняющая его от «пожара стали» магнитопровода, вследствие порчи изоляции между листами стали.

Защита трансформатора от перегрузки: основные виды

Все оборудование, которое используется в силовых установках должно быть надежно защищено от образования кратковременных перегрузок. Защита трансформатора от перенапряжений может потребоваться, чтобы проверить, какие нагрузки сможет выдержать устройство. Для защиты обычно специалисты используют предохранители. Если один трансформатор выполнит аварийное завершение работы, тогда другие устройства смогут полностью компенсировать номинальное напряжение. Именно этот процесс позволит обеспечить надежную работу устройства.

Теперь мы решили предоставить вашему вниманию основные виды защиты силовых трансформаторов:

  1. Предохранители и специальные трехфазные выключатели.
  2. Использование дифференциальной защиты устройства.
  3. Газовая защита трансформатора.
  4. Пожарная защита.
  5. Сигнальная страховка с помощью компьютерных программ.

Это основные виды защиты, которые могут использоваться на сегодняшний день.

Элементы газового реле

Повторимся, что газовая защита трансформатора осуществляется посредством реле. Другими словами принцип действия защиты основан на работе этого устройства. Одним из основополагающих элементов защиты выступают алюминиевые чашки плоскодонного типа, которые осуществляют вращательное движение в такт с контактами подвижного типа, вокруг оси чашки.

Данные провода могут замыкаться с недвижущимися в том случае, если чашки начнут опускаться. А во время правильного процесса эксплуатации (когда объем масла в кожухе реле находится на приемлемом уровне) эти основные элементы защиты удерживаются в определенном положении, при котором они не замыкают ни один из контактов.

При понижении уровня масла в кожухе чашки также начинают опускаться вместе с контактами, которые замыкаются с другими, неподвижными. Причем при небольших повреждениях будет опускаться лишь верхняя чашка, и замыкание ее контактов приведет к тому, что устройство газовой защиты трансформатора подаст лишь сигнал о поломке.

Если интенсивность газообразования высока, то поток масла и газа будут также воздействовать и на лопасть, которая при замыкании контактов вместе с опущенной чашкой вызовет отключение, работающего трансформатора.

При нормальной работе агрегата, скорость масла внутри имеет значения — 0,6/0,9/1,2 м/с. Данный показатель зависит от качества охлаждения объекта. При возникновении неполадки, скорость отклика газовой защиты трансформатора занимает от 0,05 с до 0,5 с. Можно добавить, что на территории Российской Федерации наибольше распространение получило газовое реле с двумя шарообразными пластмассовыми поплавками BF80/Q.

Особенности защиты

Важно заметить, что по своему принципу действия газовая защита многогранна. Она реагирует не только на образование газов, но и на наличие в трансформаторе атмосферного воздуха, на движение или толчки масла внутри кожуха, а также на механические повреждения, которые могут возникать из-за вибрации корпуса агрегата.

Источник



Правила установки трансформатора и газового реле для обеспечения правильной работы газовой защиты

Для обеспечения правильной работы газовой защиты должны быть выполнены определенные правила при установке трансформатора и при установке реле в трубопроводе. Трансформаторы должны устанавливаться так, чтобы крышка имела подъем не менее 1 — 1,5% к горизонтали, а трубопровод от трансформатора к расширителю — подъем не менее 2 — 4%; при этом трубопровод должен присоединяться в наиболее высоком месте крышки трансформатора. Таким образом, трубопровод и установленное в нем газовое реле имеют наклон на 3 — 5,5% к горизонтали.

Крышка реле будет иметь такой же наклон к горизонтали. Имевшиеся ранее рекомендации об обязательности горизонтального положения крышки газового реле являются ошибочными.

Для указанного подъема крышки трансформатора применяют металлические подкладки под катки трансформатора, как показано на рисунке 1.

1 — газовое реле; 2—расширитель;
3 — кран в трубопроводе; 4 — подкладка под катки
Рисунок 1 — Схема установки трансформатора с наклоном крышки и трубопровод

Подъем крышки и трубопровода по направлению к газовому реле нужен для свободного и быстрого прохождения выделяющихся из масла газов (при большом их количестве) в реле и в расширитель, что обеспечивает быстрое срабатывание газовой защиты. В случае же выделения из масла незначительного количества воздуха и газа в процессе нормальной работы трансформатора, например, после доливки масла в трансформатор, срабатывания газовой защиты не должно происходить. В последнем случае газ, не скапливаясь под крышкой бака, постепенно проходит по трубопроводу в расширитель.

Если же под катки трансформатора не подложить металлических подкладок, то газ, скопившись вначале в более высоком месте под крышкой, которое может быть вдали от места присоединения трубопровода, проходит в трубопровод не постепенно, а сразу в значительном количестве. При этом возможно, что в газовом реле окажется такое количество воздуха, которое достаточно для срабатывания реле.

Дополнительной мерой для обеспечения свободного прохождения газа из бака в расширитель является также присоединение трубопровода к крышке трансформатора без бортика с внутренней стороны, поскольку выступающий вниз конец трубы препятствовал бы попаданию в трубопровод слоя газа, находящегося выше, под самой крышкой бака.

Выемная внутренняя часть реле должна быть установлена так, чтобы изображенная на крышке стрелка была направлена к расширителю.

Реле РГЧЗ-66 предназначено для установки в трубопроводах с внутренним диаметром 80 мм (3") только при этом реле опорожняется от масла, если его не остается в трубопроводе. Этим обеспечивается работа газовой защиты на отключение при утечке масла из бака или аварийном снижении уровня масла. Установка реле в трубопровод с меньшим диаметром привела бы к тому, что в нижней части корпуса реле оставалось некоторое количество масла и после полного опорожнения трубопровода за счет порога в месте присоединения трубы меньшего диаметра к фланцу реле. Чашка нижнего, отключающего элемента реле, оставаясь при этом частично в масле, не опускалась бы и отключающий контакт не замыкался.

Кроме этого:  Установка автосигнализаций StarLine в Воронеже

В случаях применения реле РГЧЗ-66 для защиты от внутренних повреждений в отсеках переключателей ответвлений РПН трансформаторов большой мощности реле устанавливаются в трубопроводах с внутренним диаметром 25 мм.

Контактор помещен в отсек, заполненный маслом и связанный со своим отсеком в расширителе трубопроводом диаметром 25 мм. Размещение контактора в отсеке со своим маслом вызвано тем, что технические характеристики этого масла ухудшаются намного быстрее (под воздействием электрической дуги в момент переключения), чем масла в баке трансформатора, поэтому масло в отсеках переключателей меняют независимо от масла в баке трансформатора.

Газовая защита переключателей срабатывает при их повреждениях, сопровождающихся броском через реле масла и смеси масла с газом. Незначительное количество газа, выделяющегося из масла при нормальной работе переключателя, не приводит к срабатыванию защиты.

Газовая защита переключателей ответвлений предназначена для работы на отключение трансформатора при повреждении в отсеках переключателей; при снижении же уровня масла в реле будет работать только верхний, сигнальный элемент. Несрабатывание отключающего элемента реле РГЧЗ-66 при уходе масла из трубопровода, соединяющего отсек переключателей с отделенной частью расширителя, принято допустимым.

Весь трубопровод между трансформатором и расширителем должен быть одного диаметра, поскольку изменения сечения, как и значительное увеличение длины трубопровода, ведут к изменению характеристик работы реле. Кран, установленный в трубопроводе для отделения расширителя трансформатора от его бака, может устанавливаться в вертикальной или в горизонтальной части трубопровода. Конструкция крана должна быть такой, чтобы он не уменьшал сечения трубопровода. Не должно создаваться сужения трубопровода и в местах присоединения газового реле за счет перекошенных резиновых прокладок, поэтому при монтаже реле проверяется, что резиновые прокладки установлены точно и не выступают внутри трубопровода. Толщина прокладки между крышкой и корпусом реле не должна превышать 2 — 3 мм, чтобы выемная часть реле не оказалась поднятой выше, чем нужно для его нормальной работы.

Выхлопная труба трансформатора должна присоединяться к крышке бака так, чтобы конец трубы выступал внизу под крышкой, с тем, чтобы газ из бака не попадал в выхлопную трубу, а попадал только в газовое реле и в расширитель. Для этого, как указывалось выше, трубопровод расширителя присоединяется в отличие от выхлопной трубы без выступа под крышкой бака. При повреждениях же трансформатора, сопровождающихся резким возрастанием давления внутри бака, количество газа так велико, что он попадает не только в газовое реле и в расширитель, но и в выхлопную трубу. Мембрана выхлопной трубы лопается и газ выходит наружу вместе с выплеснувшимся маслом. Газовая защита действует на отключение трансформатора и на сигнал одновременно или только на отключение, если верхняя часть корпуса реле еще не успела заполниться газом. В верхней части выхлопная труба должна иметь отверстие во внешнюю среду или трубку, сообщающуюся с воздушным пространством в верхней части расширителя для уравновешивания давления. Засорение этого отверстия трубки, нарушение целости диафрагмы или ее прокладки могло бы вызвать ложную работу газовой защиты под воздействием потока масла через реле в момент выравнивания уровней масла в выхлопной трубе и в расширителе (если уровень масла в трубе до этого был выше, чем в расширителе).

Дыхательная трубка расширителя также должна свободно пропускать воздух и газ, поэтому металлическая сетка в пробке дыхательной трубки не должна засоряться. В эксплуатации бывали случаи, когда при покраске трансформатора сетка по небрежности была закрашена и перестала пропускать воздух. При возрастании нагрузки этого трансформатора и температурном расширении масла в баке уровень масла в расширителе повышался, давление воздуха в нем возрастало, что приводило к прорыву воздуха через сетку дыхательной трубки.

Быстрое перетекание масла из бака в расширитель в момент снижения давления воздуха в последнем вызывало работу отключающего элемента реле.

Реле должно устанавливаться так, чтобы кран на крышке реле был не менее чем на 50 мм ниже самого низкого допустимого уровня масла в расширителе для возможности отбора из реле масла или газа для анализа. Большое внимание должно быть обращено на правильное и надежное выполнение электрических цепей газовой защиты, поскольку случаи излишней (в частности, ложной) работы газовой защиты происходят, в основном, из-за нарушения изоляции ее цепей, вызванных дефектами монтажа или эксплуатации. Провода и контрольные кабели, присоединяемые к газовому реле, должны иметь маслостойкую изоляцию или должны быть надежно защищены от разъедания изоляции маслом. При подключении контрольного кабеля к выводам реле нужно убедиться, что дренажное отверстие в коробке с зажимами не засорено. Для защиты от механических повреждений рекомендуется закрывать кабели угловым железом. Если кабель проложен в трубе, нужно проверить, что выполнены меры против скопления в ней влаги, а также что при выводе из трубы кабель изогнут с большим радиусом изгиба и край трубы не повредит оболочку кабеля.

Подключение газового реле производится непосредственно кабелем с изоляцией жил из маслостойкого пластиката (не требующего специальной разделки концов) или бронированным кабелем с бумажной изоляцией со специальной разделкой концов. Возможно также присоединение через промежуточную коробку зажимов, устанавливаемую около трансформатора.

Коробка должна быть защищена от попадания влаги в отверстия для вентиляции. Легко заменяемые короткие перемычки с маслостойкой изоляцией между реле и промежуточной коробкой зажимов проще контролировать и при необходимости заменять.

Устройство контроля изоляции цепей газовой защиты, применяемое в системе Мосэнерго, позволяет предотвратить во многих случаях отключение неповрежденного трансформатора из-за нарушения изоляции защиты. Для надежной работы газовой защиты необходимо также выполнение следующих условий:
— при пуске и останове насосов в масляной системе охлаждения трансформаторов с принудительным охлаждением не должно возникать перетоков и толчков масла в трубопроводе, могущих привести к работе газового реле;
— вентиляторы воздушного охлаждения трансформаторов должны быть надежно закреплены и сбалансированы так, чтобы при их пуске и останове не возникало сотрясений, могущих вызвать работу газового реле;
— радиаторы трансформаторов должны быть связаны бандажами, увеличивающими жесткость радиаторов и предотвращающими их раскачивание от сотрясений трансформатора при близких сквозных к. з.

Газовое реле должно быть доступно для осмотра и определения уровня масла сквозь смотровое стекло и для взятия проб газа и масла без отключения трансформатора.

Для обслуживания газовых реле все трансформаторы, имеющие газовую защиту, должны иметь стационарные металлические лестницы с площадками, установленными так, чтобы части трансформатора, находящиеся под напряжением, были на допустимом расстоянии и только с одной стороны от работника, стоящего на площадке и выполняющего любые операции с газовым реле и краном (вентилем) трубопровода.

Поскольку ночью или в плохую погоду взятие пробы газа из реле представляет определенные трудности, в ряде энергосистем применяется устройство для отбора пробы газа без подъема на трансформатор. Для этой цели к крану газового реле присоединяется металлическая трубка. Эта трубка прокладывается вдоль бака трансформатора и на расстоянии 1,5 м от земли изгибается под углом около 90°. На конце трубки устанавливается кран, который нормально закрыт, а кран газового реле открыт. При взятии пробы газа к трубке подключают емкость и работают с нижним краном. Такое устройство сниженного отбора пробы газа рекомендуется выполнять, так как оно значительно облегчает обслуживание газовой защиты и повышает безопасность работы.

Кроме этого:  Термостат охлаждающей жидкости Daewoo Matiz 8212 как произвести замену

Источник

Газовая защита трансформаторов

Газовая защита трансформаторовГазовая защита трансформаторов является наиболее чувствительной и универсальной защитой от внутренних повреждений. Она устанавливается на трансформаторах с масляным охлаждением, имеющих расширитель для масла.

Этот вид защиты основан на том, что любые повреждения в трансформаторе, включая повышенный нагрев масла, приводят к химическому разложению трансформаторного масла, а также органических материалов изоляции обмотки, в результате чего внутри трансформатора происходит выделение газа. Этот газ воздействует на специальные приборы газовой защиты, которые подают сигнал предупреждения или производят отключение трансформатора.

Газовая защита трансформаторовГазовая защита реагирует на такие повреждения, как междувитковое замыкание в обмотках трансформатора, на которые дифференциальная и максимально-токовая защита не реагирует; так как в подобных случаях величина тока замыкания оказывается недостаточной для срабатывания защиты.

Характер повреждения в трансформаторе и размеры повреждения сказываются на интенсивности образования газа. Если повреждение развивается медленно, чему соответствует медленное газообразование, то защита дает предупреждающий сигнал, но отключение трансформатора не производит.

Интенсивное и даже бурное газообразование, свидетельствующее о коротком замыкании, создает в системе газовой защиты сигнал такой величины, который помимо предупреждения вызывает отключение неисправного трансформатора. Газовая защита трансформаторов вызывает предупреждающий сигнал и в том случае, когда понижается уровень масла в баке.

Газовая защита трансформаторов осуществляется при помощи специальных газовых реле , монтируемых в металлический кожух, врезанных в маслопровод между баком и расширителем.

Газовое реле поплавкового типа

Рис. 1. Газовое реле поплавкового типа: 1 — корпус, 2,5 — контакты, 3 — стержень, 4 — изоляция выводов, 6 — крышка, 7 — рамка, 8 — ось, 9 — верхний поплавок, 10 — нижний поплавок.

Нормально реле заполнено маслом. Кожух реле имеет смотровое стекло со шкалой, указывающей количество скопившегося и реле газа. В верхней части реле имеются кран для выпуска газа и зажимы для подключения проводов к контактам, расположенным внутри реле.

Конструкция и установка наиболее распространенного газового реле типа ПГ-22 показана на рис 1. У газовых реле этого типа внутри кожуха на шарнирах укреплены два поплавка, представляющие собой полые металлические цилиндры, а на них — ртутные контакты, соединенные гибкими проводниками с выводными зажимами на крышке реле. Верхний поплавок является сигнальным элементом защиты.

Газовая защита трансформаторовВ нормальном состоянии, когда реле полностью заполнено маслом, поплавок всплывает и его контакт при этом разомкнут. При медленном газообразовании газы, поднимающиеся к расширителю, постепенно заполняют реле и вытесняют масло. С понижением уровня масла поплавок, опускаясь, поворачивается на своей оси, при этом происходит замыкание ртутных контактов и посылается предупреждающий сигнал.

При дальнейшем медленном газообразовании реле подействовать на отключение не может, так как оно заполняется газом лишь до верхней кромки отверстия, после чего газы будут проходить в расширитель.

Нижний поплавок, расположенный напротив отверстия маслопровода, является отключающим элементом. Если газообразование происходит бурно, то возникает сильный поток газов из трансформатора в расширитель через газовое реле, при этом нижний поплавок опрокидывается, замыкает ртутные контакты, что приводит в действие аппарат, отключающий трансформатор.

Так как при коротких замыканиях внутри бака трансформатора сразу возникает бурное газообразование, отключение трансформатора происходит быстро, через 0,1—0,3 с. Несколько позже, уже после отключения трансформатора срабатывает и сигнализация.

Для трансформаторов мощностью 6,3 тыс. кВА и выше установка газовой защиты обязательна. Для трансформаторов мощностью от 1000 до 4000 кВА она обязательна только при отсутствии дифференциальной или максимально-токовой защиты с выдержкой времени 0,5—1 с. Для трансформаторов мощностью 400 кВА и выше, устанавливаемых внутри цеха, газовая защита обязательна.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Источник

Одна из самых важных защит трансформатора — газовая защита

Нагрев масла с последующим выделением газа может быть вызван следующими причинами:

  • замыканием между витков обмотки,
  • так называемым «пожаром стали», когда пластины сердечника трансформатора гальванически соединяются между собой, вызывая потери и повышение температуры.

Указанные причины при локальном характере воздействия могут не обнаруживаться другими типами защиты. Вместе с тем образования горючих газов и повышения давления приводят к тяжелым авариям и выходу из строя трансформатора.

Конструктивно газовое реле включается в систему охлаждения до расширителя (Рис. 1).

Для облегчения прохождения газов трубопровод масла вместе с газовым реле имеют небольшой наклон (который может достигаться небольшим «завалом» всего трансформатора).

Срабатывание реле происходит при вытеснении масла из трубопровода продуктами термического разложения. Следует отметить, что понижения уровня может быть вызвано не электрическими причинами, такими как повреждение системы охлаждения, которое также приводит к перегреву и выходу трансформатора из строя.

Исторически самым первым типом газового реле является поплавковое (Рис. 2).

В таком реле датчиками уровня масла являются пустотелые металлические поплавки 1 и 2. При умеренном объеме газа масло вытесняется из корпуса реле и опускается верхний поплавок 1.

Поплавок вращается вокруг оси 4, вызывая замыкания герметизированного контакта 3 связанным с ним магнитом 5.

В некоторых видах газовых реле вместо герконов используются ртутные переключатели. Замыкания верхнего поплавка связано с включением предупреждающей сигнализации и не приводит к отключению трансформатора.

Если масло продолжает вытесняться из корпуса реле, нижний поплавок также опускается и запускает цепь отключения трансформатора.

Дальнейшим развитием газовых реле стали реле с чашечкообразными элементами, также известными как струйные (Рис.3).

В таких реле датчиком снижения масла являются две металлические чашки 1 и 2(изготовленными из алюминия). Эти чашки могут вращаться вокруг оси 3, вызывая замыкания контактов 4 и 6.

Пружина 7 подобрана так, чтобы при отсутствии масла в системе контакты надежно замыкались. Верхняя чашка, как и в случае с поплавковым реле, замыкают телесигнализацию, нижняя – отключает трансформатор.

При сильном нагреве трансформатора без образования электрической дуги, приводящей к выделению газа, возникает сильный поток масла к расширителю.

На пути этого потока находится лопасть 5, жестко связанная с корпусом нижней чашки. В результате происходит поворот чашки вокруг оси, также отключающий трансформатор. Наиболее совершенным типом газовой защиты является струйное реле с герметизированными контактами.

При любом виде реле, срабатывание защиты должно происходить с блокировкой отключающей системы

Газовая защита из-за механического характера срабатывания датчиков подвержена ложным срабатываниям при вибрации почвы. Конструкция газовых реле должна быть рассчитана на возможную тряску.

Случайное попадание в охлаждающую систему воздуха также приводит к сигнализации. Не электрический характер исходной величины – уровня масла – не может гарантировать срабатывания защиты при замыканиях вне корпуса трансформатора.

Поэтому газовой реле не может быть основной системой защиты и трансформатор должен дополнительно защищаться другими типами релейной автоматики.

Газовые реле обладают малым временем отключения и способны реагировать утечку масла из охлаждающей системы. Такой вид защиты обязателен к установке на мощных трансформаторах.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта Электронщик , буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Источник