Газовое реле трансформатора принцип действия - ELSTROIKOMPLEKT.RU

Газовое реле трансформатора принцип действия

Газовая защита трансформаторов

Газовая 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 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.

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.

В 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!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Газовая защита трансформаторов

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

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 см 3 , 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.

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.

Недостатки газового реле

  1. Невозможность устройства срабатывать при внешних неисправностях трансформатора на его выводах и на участке между трансформатором и выключателем.
  2. После заливки масла или ремонта системы охлаждения трансформатора, внутрь газового реле может попасть воздух, или произойти ложное срабатывание, после которого необходимо проверять трансформатор на отсутствие дефектов.

Особенности эксплуатации газовой защиты трансформаторов

Обязательное требование после каждого срабатывания защиты, произвести осмотр трансформатора и проверить состояние реле. В первую очередь проверяется уровень масла в расширителе, смотрят, чтобы не было течи, проверяют целостность стеклянной мембраны, установленной на выхлопной трубе, в некоторых случаях мембрана изготавливается из маслостойкой резины.

Проверяется наличие или отсутствие газа, для этого служит смотровое окно в сосуде реле, определяют цвет и объем газа. Производят отбор пробы газа. Химический состав газа должен сказать о характере повреждения внутри корпуса, указывает место неисправности, в стали магнитопровода или вследствие разложения масла, количество газа помогает определиться со степенью и характером повреждения.

Например, наличие окиси и двуокиси водорода говорит о неисправности в изоляции. Цвет газа – серо-белый, значит, повреждена электротехническая бумага или маслобарьерная изоляция из пропитанного картона, желтый газ говорит о разрушении дерева, темный цвет о порче масла.

Испытание на горючесть газа происходит после взятия пробы газа для проведения химического анализа. Если газ горит, значит, ввод трансформатора в работу категорически запрещен.

При наличии в резервуаре реле воздуха (газ не горит), его выпускают через кран в корпусе реле, затем производят осмотр, при отсутствии выпавших блинкеров срабатывания защит, трансформатор включается вначале на холостой ход, затем, после соответствующей команды, ставится под нагрузку.

Для газовой защиты силовых трансформаторов от 330кВ, при наличии воздуха в реле, необходимо выявить причину появления воздуха. В противном случае существует вероятность, при вводе трансформатора может произойти перекрытие изоляционных промежутков.

Принцип действия и устройство газовых реле

Газовая защита осуществляется с помощью специальных газовых реле, которые подразделяются на поплавковые, лопастные и чашечные.
Газовое реле представляет собой металлический кожух, врезанный в маслопровод, между баком трансформатора (автотрансформатора) и расширителем, как показано на рисунке 1. Реле заполнено маслом. Кожух реле имеет смотровое стекло со шкалой, с помощью которой определяется объем скопившегося в реле газа. На крышке газового реле имеется краник для выпуска воздуха и взятия пробы газа для его анализа, а также расположены зажимы для подключения кабеля к контактам, находящимся внутри кожуха.
У поплавковых реле внутри кожуха укреплены на шарнирах два поплавка, представляющих собой полые металлические цилиндры. На поплавках укреплены ртутные — контакты, соединенные гибкими проводниками с выводными зажимами на крышке реле.
Ртутный контакт представляет собой стеклянную запаянную колбочку с впаянными в ее верхнюю часть двумя контактами. Колбочка содержит небольшое количество ртути, которая при определенном положении колбочки замыкает между собой оба контакта, чем создается цепь через реле.
Конструкция наиболее распространенного газового реле типа ПГ-22 показана на рисунке 2. Верхний поплавок является сигнальным элементом защиты. Нормально, когда реле полностью заполнено маслом, поплавок всплывает и его контакт при этом разомкнут. При медленном газообразовании газы, поднимающиеся к расширителю, постепенно заполняют верхнюю часть реле и вытесняют масло. С понижением уровня масла в реле поплавок, опускаясь, поворачивается на своей оси, вследствие чего происходит замыкание ртутных контактов в цепи предупредительной сигнализации. При дальнейшем медленном газообразовании реле подействовать на отключение не может, так как оно заполняется газом лишь до верхней кромки отверстия маслопровода, после чего газы будут выходить в расширитель. Аналогично работает сигнальный элемент и при понижении уровня масла в реле по другим причинам, например из-за утечки масла из бака трансформатора или понижения температуры.

Читайте также  Из каких частей состоит генератор переменного тока?

Рисунок 1 – Установка газового реле на трансформаторе:
1 — газовое реле; 2 — кран; 3 — подкладки для создания необходимого уклона крышки трансформатора (автотрансформатора).

Нижний поплавок, расположенный против отверстия маслопровода, является отключающим элементом реле.
При бурном газообразовании вследствие повышения давления в баке трансформатора (автотрансформатора) возникает сильный поток газа и масла в расширитель через газовое реле. При скорости движения потока газов и масла порядка 0,5 м/с нижний поплавок, находящийся на пути движения потока, опрокидывается, и происходит замыкание его ртутных контактов в цепи отключения. Благодаря тому, что при к. з. в трансформаторе (автотрансформаторе) сразу возникает бурное газообразование, газовая защита производит отключение с небольшим временем порядка 0,1—0,3 с. Отключающий элемент работает так же при большом понижении уровня масла в корпусе реле.

Рисунок 2 – Устройство поплавкового газового реле типа ПГ-22.

У лопастных реле сигнальный элемент выполняется так же, как у поплавковых, а отключающий состоит из поплавка и поворотной лопасти, механически связанных с общим ртутным контактом, действующим на отключение.
Пример лопастного реле приведен на рисунке 3. Лопасть 5 расположена против входного отверстия реле со стороны бака трансформатора (автотрансформатора) и действует так же, как поплавок у реле ПГ-22. Для регулирования скорости срабатывания в пределах 0,5—1,5 м/с предусмотрена возможность изменения площади лопасти, на которую воздействует поток газов и масла. Отключающий поплавок 4 защищен от потока масла и газов экраном 11 и поэтому
срабатывает только при понижении уровня масла. Если действие на отключение при понижении уровня масла не требуется, то оно может быть выведено ввертыванием пробки 12.
У чашечных реле вместо поплавков используются открытые металлические чашки и вместо ртутных контактов обычные открытые контакты, работающие непосредственно в масле. Принцип действия отключающего элемента чашечного реле показан на рисунке 4.

Рисунок 3 – Устройство лопастного газового реле фирмы АЕГ–Унион:
1 — кожух; 2 — коробка зажимов; 3 — сигнальный поплавок; 4 — отключающий поплавок; 5 — лопасть; 6 — ртутные контакты; 7 — стержень для опробования отключающего элемента; 8 — кран; 9 — зажимы; 10 — пробка; 11 — экран; 12 — пробка; 13 —экран.

Открытая чашка 1 с ушком 2 может поворачиваться на оси 3: С чашкой связана колодка 4, на которой укреплены подвижный контактный мостик 5, лопасть 6 и пластина 7, сцепленная с нижним концом пружины 8. Верхний конец пружины 8 и неподвижные контакты 9 укреплены на неподвижной части газового реле. Сигнальный и отключающие элементы помещены в корпус 10 (такой же, как у газового реле типа ПГ-22). Сигнальный элемент выполнен аналогично, но чашка не имеет лопасти.
Нормально, когда корпус реле полностью заполнен маслом, верхняя и нижняя чашки тоже заполнены маслом и удерживаются в исходном положении пружинами 8. При понижении уровня масла в корпусе реле вследствие скопления газа в его верхней части верхняя чашка под воздействием момента, создаваемого весом масла, находящегося в чашке и превышающего момент пружины 8, поворачивается на оси 3. При этом контактный мостик 5 замыкает неподвижные контакты 9 в цепи предупредительной сигнализации. Аналогично срабатывают сигнальный и отключающий элементы при понижении уровня масла в корпусе реле по другим причинам, например при утечке масла из бака трансформатора (автотрансформатора) или понижении температуры. При этом отключающий элемент, расположенный ниже сигнального, срабатывает при более глубоком понижении уровня масла в реле.
При повреждениях внутри бака трансформатора (автотрансформатора), сопровождающихся бурным газообразованием, поток масла и газов, устремляющийся в расширитель через газовое реле, воздействует на лопасть 6 отключающего элемента (нижней чашки). При этом колодка 4 поворачивается на оси 11, и контактный мостик 5 замыкает неподвижные контакты 6 в цепи отключения выключателей поврежденного трансформатора (автотрансформатора).
Предусматривается следующее использование элементов газового реле.
Обычно — при слабом газообразовании на сигнал и при интенсивном на отключение.

Рисунок 4 – Устройство и принцип действия отключающего элемента газового реле чашечного типа.

Допускается действие на сигнал как при слабом, так и при сильном газообразовании на трансформаторах (автотрансформаторах), имеющих дифференциальную защиту или отсечку, не имеющих выключателей, а также — внутрицеховых мощностью 1600 кВА и меньше при наличии защиты от к.з. со стороны источника питания.
Для обеспечения действия газовой защиты на отключение при кратковременном замыкании контактов газового реле выполняется подхват отключающего импульса. При масляных и воздушных выключателях с общим приводом подхват отключающего импульса производится с помощью удерживающих обмоток выходных промежуточных реле. При воздушных выключателях с индивидуальными приводами у каждого полюса подхват отключающего импульса предусматривается в схеме управления.

Защитные устройства трансформаторов — Газовое реле

Содержание материала

  • Защитные устройства трансформаторов
  • Газовое реле

Масляные трансформаторы с расширителями мощностью 1000 кВ-А и более снабжаются газовыми реле для защиты от всех видов внутренних повреждений, сопровождающихся выделением газа и ускоренным перетоком масла из бака трансформатора в расширитель, а также от утечки масла из трансформатора и попадания воздуха в бак (ГОСТ 11677-75). По требованию заказчика трансформаторы мощностью 400 и 630 кВ-А, предназначенные для питания собственных нужд станций и подстанций или для установки внутри промышленных или общественных зданий, также должны снабжаться газовыми реле.
Реле предназначено для установки в маслопровод с условным проходом 50 и 80 мм, соединяющий бак трансформатора с расширителем, и может надежно работать при температуре окружающего воздуха от —45 до +40°С.
а) Принцип действия реле. При внутренних повреждениях трансформатора (витковом замыкании в обмотках, электрическом пробое изоляции, «пожаре в стали» магнитопровода и т. и.) происходит разложение масла, электроизоляционных материалов и выделяется газ. Газ поднимается в верхнюю часть бака и попадает в трубопровод, соединяющий бак с расширителем, в котором установлено реле, а затем в верхнюю часть реле, которая несколько возвышается над трубопроводом. Скопившийся газ вытесняет из верхней части реле масло. При этом опускается верхний элемент реле (сигнальный) и замыкаются контакты сигнальной цепи. Это также имеет место при попадании в бак воздуха или снижении уровня масла при вытекании его из бака.
В случае дальнейшего развития аварии в баке повышается давление и масло из него устремляется в расширитель. Поток масла воздействует на нижний элемент реле (отключающий), который расположен на уровне трубопровода. При этом замыкаются контакты цепи отключения трансформатора. Трансформатор отключается и в том случае, если уровень масла в реле понижается до уровня трубопровода расширителя.
Достоинство газовой защиты состоит в том, что она дает знать о развитии аварии в ее начальной стадии.
При витковых замыканиях в большинстве случаев газовая защита оказывается более чувствительной, чем дифференциальная токовая. Кроме того, газовая защита практически единственная, реагирующая на «пожар в стали» магнитопровода.
Наряду с высокой чувствительностью к внутренним повреждениям трансформатора реле должно быть нечувствительным к явлениям, не связанным с авариями в баке, т. е. не должно иметь «ложных» срабатываний. Например, оно не должно реагировать на сквозные КЗ. Контакты реле не должны замыкаться при сотрясениях с ускорением до 5g в диапазоне частот 20—100 Гц.
б) Технические данные реле. Верхний элемент (сигнальный) срабатывает при скоплении под крышкой реле газа или воздуха в объеме не менее 400 см3. Нижний элемент реле (отключающий) обеспечивает возможность настройки на любую из трех (по желанию потребителя) фиксированных скоростей (уставок) потока масла во входном патрубке реле: 0,6; 0,9 и 1,2 м/с. Допускаемый разброс скорости потока масла при срабатывании реле на любой из указанных уставок находится в пределах ±15% уставки. Длительность замкнутого состояния контакта не менее 0,05 с.

Время срабатывания реле новой конструкции не превышает 0,1 с при скорости потока масла через реле, кратной 1,25 минимальной (пороговой) скорости потока срабатывания реле на любой уставке. Время срабатывания реле существующей конструкции не превышает 0,2 с. Элементы реле не должны срабатывать при скорости обратного перетока масла из расширителя в бак менее 1,5 уставки. Элементы реле и весь его механизм имеют самовозврат в исходное положение после восстановления нормальной работы трансформатора.
Контакты реле должны выдерживать не менее 1000 срабатываний на замыкание и размыкание цепи постоянного или переменного тока до 0,2 А напряжением 220 В без ухудшения их работы. Электрически связанные разомкнутые контакты отключающего и сигнального элементов должны выдерживать испытательное напряжение 1000 В переменного тока частоты 50 Гц в течение 1 мин на полностью собранном реле, заполненном трансформаторным маслом с температурой 20—30°С и электрической прочностью не более 40 кВ.

Рис. 1. Реле газовое типа РГЗ-61.

  1. — поплавок сигнального контакта;
  2. — поплавок отключающего контакта; 3 — ртутный стеклянный переключатель типа ГР; 4 — регулировочный груз; 5 — кольцо.

Герметизированные контакты должны выдерживать испытательное напряжение 500 В. Изоляция реле должна в течение 1 мин выдерживать без пробоя или перекрытия испытательное напряжение 2000 В переменного тока частоты 50 Гц, приложенное между любыми, электрически не связанными токоведущими частями реле и между ними и корпусом реле. При этом выводы отключающего и сигнального элементов должны быть порознь замкнуты между собой. Указанные технические данные соответствуют ГОСТ 10472-71.
в) Конструкции реле. Первым реле отечественного производства считается реле типа ПГ-22. На протяжении длительного времени конструкция реле незначительно изменялась. Применялись реле типов ПГЗ-22, ПГ-54, РГЗ-61 и др. Однако во всех этих реле сигнальными и отключающими элементами служили полые цилиндрические металлические поплавки с закрепленными на них ртутными контактами (рис. 1).
В последнее время основным являлось реле типа РГЧЗ-66 (рис. 2,а). В чугунном герметичном корпусе на раме установлены два элемента — сигнальный и отключающий. Каждый элемент состоит из широкой плоскодонной чашки, которая имеет возможность поворачиваться вокруг оси 3. Внутри чашки помещена изоляционная стойка 1, на выступе которой закрепляется подвижный контакт 2.

Рис. 2. Устройство газового реле.
а — реле типа РГЧЗ-66: 1 — изоляционная стойка, 2— подвижный контакт; 3 — 4 — неподвижный контакт, 5 — лопатка, б — изоляционная пластина, 7— стойка, 8 — пружина, 9— вывод коробки зажимов; б — реле производства ГДР: 1 — верхний подшинок, 2 — нижний поплавок, 3 — магнитные трубки управления (герконы), 4 — магниты, 5 — подпорная задвижка, о — контакты сигнал — отключение, 7 — подпорная заслонка.

Читайте также  Кабель ПУГНП назначение

На корпусе реле установлена изоляционная пластина 6, на которой смонтированы неподвижные контакты 4. Когда корпус реле заполнен маслом, чашки верхнего и нижнего элементов своими незакрепленными концами при помощи пружин 8 приподнимаются несколько кверху (на 5—10°), при этом контакты 2 и 4 разомкнуты. Когда уровень масла в реле понизится, вращающий момент, создаваемый весом масла в чашке, заставит ее опуститься и надежно замкнуть контакты 2 и 4. Нижний элемент, кроме того, снабжен органом, воспринимающим энергию потока масла из трансформатора в расширитель. В связи с этим нижний элемент работает при возникновении динамического напора струи масла от трансформатора к расширителю, когда к лопатке 5 оказывается приложенным вращающий момент, который и вызывает поворот стойки 7 и замыкание контактов. При этом чашка может остаться и неподвижной.
В комплект поставки реле входят три лопатки 5 для настройки на срабатывание при скорости масла, равной 0,6; 0,9 и 1,2 м/с. Выемная часть реле строго фиксирована относительно его корпуса, а механизм реле выполняется стойким к вибрации трансформатора. На крышке реле имеется стрелка, указывающая направление потока масла через реле к расширителю.
Выводы от контактов реле при помощи проводов подсоединяются к зажимам, расположенным в коробке зажимов 9. Зажимы допускают присоединение к ним кабеля сечением до 4 мм 2 . Кабель выходит из коробки через сальник, находящийся в нижней части коробки. После присоединения кабеля к зажимам коробку плотно закрывают крышкой. Зажимы реле имеют цифровое обозначение, выполненное способом, обеспечивающим их коррозионную стойкость и долговечность. Зажимы отключающего элемента маркируют цифрами 1 и 2, а сигнального — 3 и 4.
На боковой стенке корпуса реле имеется смотровое окно, на стекле которого нанесена шкала, позволяющая определить объем скопившегося в реле газа. Смотровые окна закрывают съемными заслонками, предохраняющими масло внутри корпуса реле от воздействия солнечной радиации. На крышке реле расположен кран для взятия пробы газа; кран открывается вручную. Кроме того, на крышке укреплена табличка, на которой указаны тип реле и товарный знак завода-изготовителя. В дне корпуса находится пробка для спуска масла из корпуса реле.
Корпус реле и все уплотнения должны быть герметичными и выдерживать избыточное давление масла при 70—90°С, равное 10 5 Па, в течение не менее 20 мин. Полые элементы реле испытывают предварительно до сборки избыточным давлением масла при 70—90°С; они должны выдерживать следующие испытательные давления: поплавки из металла — 1,5 -10 5 Па в течение 24 ч, поплавки из синтетического материала—10е Па в течение 24 ч, герметизированные контакты — 4-10 5 Па в течение 72 ч.
Широко применяются газовые реле, изготовленные в ГДР (рис. 2,6). Они состоят из корпуса, внутреннего устройства и крышки. Корпус и крышка изготовлены из сплава легкого металла, стойкого против атмосферных влияний. Для контроля работы внутреннего устройства в корпусе имеются два смотровых стекла, закрепленных посредством резьбового кольца из пластмассы. Верхние стекла имеют градуированную шкалу. Для защиты от загрязнения стекла прикрыты откидными крышками. К крышке реле прикреплены внутреннее устройство, пробный краник, контрольный клавиш, зажимы для подключения.
При нормальном состоянии работающего трансформатора оба поплавка 1 и 2 находятся в верхнем положении. Если возникает утечка масла из бака трансформатора, то уровень масла в реле соответственно понижается и верхний поплавок 1 опускается. Примерно на полпути движения поплавка магнит 4, механически связанный с поплавком, проходит магнитные трубки управления 3, вследствие чего включается сигнальная система.
Если и дальше последует понижение уровня масла в реле, то срабатывает отключающая система нижнего поплавка и трансформатор отключается.
Реле реагирует также и на газообразование. Газ, образующийся при аварии трансформатора, поднимается в верхнюю часть реле и, вытесняя масло, опускает верхний поплавок — подается сигнал. При бурном выделении газа поток газа попадает на подпорную задвижку 5, которая изменяет свое положение в направлении потока, заставляя срабатывать нижний магнит и отключая трансформатор.
г) Испытания реле. Каждое газовое реле, выпускаемое заводом-изготовителем, подвергается приемо-сдаточным испытаниям в следующем объеме: на герметичность; на электрическую прочность изоляции; проверка срабатывания сигнального и отключающего элементов при снижении уровня масла; проверка работы реле при протекании масла через корпус; измерение времени срабатывания; на динамическую прочность в потоке масла. Периодические испытания реле проводят 1 раз в 3 года. При этом помимо приемо-сдаточных дополнительно проводят следующие испытания: при обратном потоке масла; на коммутационную способность; на электрическую износоустойчивость контактов при многократном срабатывании; на устойчивость к сотрясениям; на вибростойкость (ГОСТ 10472-71).
д) Установка реле на трансформаторе. Для того чтобы газовое реле срабатывало своевременно, нужно, чтобы по возможности весь газ, выделяющийся при повреждении в активной части трансформатора, попадал в корпус реле. Для этого трансформатор устанавливают на фундаменте так, чтобы один его край (со стороны газового реле) был приподнят на угол 1—1,5°. Таким образом, получается, что маслопровод, соединяющий расширитель с баком, присоединен к крышке бака в наивысшей ее точке. Кроме того, маслопровод вместе с реле также имеет наклон на угол 2—4° к горизонтали. Чтобы газ, поднимающийся под крышку трансформатора, не уходил в выхлопную трубу, в адаптеры вводов и т. и., у люков этих устройств делают бортики, преграждающие путь газу в эти устройства.
Газовое реле устанавливают в рассечку маслопровода, соединяющего расширитель с баком, и закрепляют на фланцах маслопровода болтами. Уплотнением между фланцами служит резиновая шайба. Установку реле производят так, чтобы острие стрелки на крышке реле было направлено в сторону расширителя. После заливки маслом и выпуска воздуха из верхнего крана реле оба элемента должны быть в крайнем верхнем положении и их контакты при этом должны быть разомкнуты. Для правильной работы реле все полости, в которых над маслом находится воздух (например, надмасляное пространство выхлопной трубы), должны быть соединены с надмасляным пространством расширителя.

Газовые реле для защиты трансформаторов

В статье отражены принцип работы и устройство газовых реле РГТ-50 и РГТ-80, которые сегодня широко используются в нашей стране. Также кратко охарактеризованы другие устройства, выпускаемые компанией «ЕССО-Технолоджи» для электрических сетей и защиты электрооборудования: КРУ 2-10, КМ-1Ф и КРУН, К-59, ТЭМП, реле РКТУ-01 и т. д.

Газовые реле РГТ-50 и РГТ-80

Защита трансформатора — одна из важнейших задач систем автоматики на подстанциях. Его выход из строя способен привести к чрезвычайным происшествиям и значительным материальным потерям, ведь к нему подключены разнообразные потребители. Причем по нормативным документам для большинства трансформаторов на подстанциях мощностью от 400 кВА и выше обязательна газовая защита, как наиболее эффективная и универсальная в настоящий момент. Для выполнения данного требования используют газовые реле, особенности которых мы рассмотрим ниже.

Принцип действия газового реле для защиты трансформатора основан на контроле давления газа. Реле помещают в специальный металлический кожух и врезают в маслопровод трансформатора между баком и расширителем. В случае резкого повышения температуры, которое может возникнуть по разным причинам (например, из-за короткого замыкания в обмотках трансформатора или возникновения «пожара стали»), начинает разлагаться трансформаторное масло либо нагреваются органические элементы обмотки, отчего внутри трансформатора образуется газ.

Разогретые газы стремятся попасть в расширитель устройства, проходя через корпус реле. Если нагрев слабый, то давление газа будет нарастать постепенно и реле даст предупреждающий сигнал, не отключая трансформатора. Но при большом давлении газа, которое свидетельствует о сильном разогреве, что, как правило, бывает связано с КЗ, реле отключает трансформатор.

Необходимо отметить, что газовое реле для защиты трансформатора способно отреагировать не только на давление газа, образовавшегося в результате нагревания, но и на наличие в трансформаторе атмосферного воздуха, на движение или толчки масла внутри кожуха, а также на различные механические повреждения, которые могут возникать из-за вибрации в корпусе агрегата в процессе работы. Однако в современных газовых реле предусмотрены механизмы защиты от ложного срабатывания и отключения трансформатора. Газовые реле не зря широко применяются для защиты трансформаторов разной мощности. Можно выделить три их главных преимущества.

Первое — простота организации данного вида защиты. Второе — высокая чувствительность газовых реле. Они реагируют даже на междувитковое замыкание в обмотках трансформатора, что недоступно для дифференциальной и максимально-токовой защиты. И третье преимущество — относительно высокое быстродействие. Если происходит КЗ, газовое реле отключает трансформатор через считанные доли секунды. Вот почему применение газовых реле для защиты трансформаторов закреплено в нормативных актах.

Сегодня в стране известно несколько производителей, выпускающих газовые реле для защиты трансформаторов. Один из них — компания «ЕССО-Технолоджи», производящая газовые реле РГТ-50 и РГТ-80 (рис. 1).

В середине 1990-х эти реле пришли на смену широко распространенным в Советском Союзе газовым реле Бухгольца, произведенным Магдебургским заводом электротехники и приборостроения (ГДР), и сегодня они распространены в России не меньше своих предшественников. Газовые реле РГТ-50 и РГТ-80 с успехом используются для защиты маслонаполненных трансформаторов, автотрансформаторов и реакторов, имеющих расширитель, от повреждений внутри бака. Их проходные сечения имеют диаметр соответственно 50 и 80 мм и рассчитаны на скорость потока масла 0,65, 1,0 и 1,5 м/с.

Рис. 1. Реле РГТ-80

Одним из основных элементов таких реле являются блоки контактов регулирующих — БКР1 и БКР2. Блок БКР2 имеет два поплавка — верхний и нижний, на которых установлены постоянные магниты, управляющие герконами. Верхняя (сигнальная) контактная система реле срабатывает при понижении уровня масла в баке трансформатора на 100–250 см³.

Нижняя (отключающая) контактная система срабатывает раньше, чем уровень масла достигнет нижнего уровня входного отверстия фланца на корпусе реле. Как уже отмечалось, газовые реле РГТ-50 и РГТ-80 прекрасно зарекомендовали себя в эксплуатации и хорошо известны нашим потребителям.

При этом не меньшими возможностями обладает и другая продукция для электрических сетей и защиты электрооборудования «ECCO-Технолоджи», которую мы кратко охарактеризуем ниже. Обзор продукции «ЕССО-Технолоджи» Компания представляет широкий ряд современной низковольтной и высоковольтной аппаратуры: КРУ 2-10, КМ-1Ф и КРУН, К-59, ТЭМП, реле РКТУ-01 и другое оборудование. Рассмотрим эти решения подробнее.

Читайте также  Параллельное соединение свинцовых аккумуляторов

Микропроцессорный терминал управления и защиты присоединений ТЭМП служит для защиты воздушных и кабельных линий, секционных и вводных выключателей. Это устройство обладает богатыми возможностями и выполняет множество функций защиты, автоматики, управления, измерений, регистрации и сигнализации.

РКТУ-01

Реле РКТУ-01 осуществляет непрерывный контроль тока утечки в цепях постоянного, переменного или выпрямленного напряжения (в том числе контроль изоляции цепей газовой защиты). Если величина тока превышает установленный предел (который задается пользователем с помощью DIP-переключателя на лицевой панели корпуса), происходит выдача сигнала срабатывания. Реле РКТУ-01 имеет широкий диапазон уставок срабатывания, благодаря чему его можно применять при различных номинальных значениях оперативного напряжения от 24 до 220 В.

Если происходит замыкание контакта газового реле, во входной цепи РКТУ-01 протекает ток, определяемый нагрузкой цепи газовой защиты и заведомо превышающий фиксированную уставку блокировки.

КСО, КРУ, УБПВД, КРУН

Высокотехнологичное оборудование для электрических сетей компании «ЕССО-Технолоджи» включает следующие устройства:

  • камеры сборные одностороннего обслуживания (КСО) для использования в закрытых распределительных устройствах общепромышленного назначения;
  • устройства для безударного пуска высоковольтных электродвигателей (УБПВД), работающие с таким оборудованием, питающимся от сетей переменного тока, как центробежные насосы, компрессоры, вентиляторы и воздуходувки, экструдеры, ненагруженные конвейеры, моторгенераторы и т. п.;
  • комплектные распределительные устройства (КРУ) для приема электроэнергии и ее распределения между отдельными потребителями. В частности, устройства серии КРУ 2–10 эксплуатируются в электрических установках трехфазного переменного тока частоты 50 и 60 Гц напряжением 6 (10) кВ в системах с изолированной нейтралью или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью. Изготавливаются как для нужд народного хозяйства, так и для поставки на экспорт;
  • комплектные распределительные устройства наружной установки (КРУН) для приема, распределения, учета и защиты электрических сетей переменного тока. Одно из новейших устройств данной линейки — КРУН 10 — предназначено для приема, распределения, учета и защиты электрических сетей переменного тока частотой 50 Гц напряжением 6 (10) кВ. Для эксплуатации этого устройства наружной установки не требуется постоянный обслуживающий персонал. КРУН 10 имеет группу механического исполнения М 40 по ГОСТ 17516.1 и пригодно для работы в районах с сейсмичностью до 7 баллов (включительно) по шкале MSK-64.

КРУН типа К-59 предназначены для приема и распределения электрической энергии переменного трехфазного тока промышленной частоты 50 и 60 Гц напряжением 6 и 10 кВ. КРУН типа К-59 применяются в качестве распределительных устройств в том числе на трансформаторных подстанциях (включая комплектные, или блочные, трансформаторные подстанции).

Кроме указанных изделий, линейка продукции ООО «ЕССО-Технолоджи» включает:

  • электропривод управления и регулируемые электроприводы для различных отраслей промышленности;
  • несколько типов реле тока и реле времени с выдержкой на срабатывание, а также реле промежуточное для применения в схемах релейной защиты и противоаварийной автоматики;
  • вакуумные контакторы и выключатели для коммутации электрических цепей, предназначенные для дистанционного пуска;
  • пускатели электромагнитные и устройство плавного пуска для асинхронных двигателей;
  • контактор КТ для включения (отключения) приемников и пр.

В заключение отметим, что у компании «ЕССО-Технолоджи» есть еще один интересный фронт работ: она занимается производством и поставкой изделий для ремонта высоковольтных выключателей, масляных трансформаторов, разъединителей и другого оборудования, стоящего на подстанциях. Это важнейшая задача, учитывая, что быстро выполнить модернизацию сетей невозможно, а старое оборудование должно находиться в работоспособном состоянии, пока идет его постепенная замена новым. «ЕССО-Технолоджи» имеет сертификат качества ИСО 9001-2008 (ИСО 9001:2008), что является доказательством построения эффективной и современной системы управления.

Источник: ООО «ЕССО-Технолоджи», г. Чебоксары

Газовая защита трансформатора: устройство, принцип действия

Существует правило, которое говорит о том, что все трансформаторы с мощностью от 1 МВт должны быть оборудованы защитой. Для выполнения этой задачи была выбрана газовая защита трансформатора.

Защита трансформатора

Прямое предназначение защитного устройства для трансформатора высокой мощности — это сохранение его от внутренних повреждений. К таким внутренним угрозам относят следующие:

  1. Витковые замыкания в таких обмотках как ВН и НН.
  2. Пожар стали трансформатора.
  3. Утечка масла из бака трансформатора.

Принцип действия газовой защиты трансформатора основывается на том, что система контролирует разложение трансформаторного масла, которое происходит из-за воздействия очень высоких температур на газы. Повышение температуры — это локальная проблема, которая возникает из-за короткого замыкания обмотки описываемого устройства или же при возникновении пожара стали. При появлении данной проблемы, место, где произошел сбой, будет сильно нагреваться, из-за чего температура газов также будет расти.

Работа газовой защиты трансформатора

При слишком большой температуре в любом месте внутри трансформатора, масло будет газогенерировать. Газы, образовавшиеся в результате этого, будут стремиться попасть в расширительный бак устройства, а для того чтобы проникнуть туда, они будут проходить через корпус газового реле.

Именно через него и осуществляется газовая защита трансформатора. При слишком большом давлении газов в корпусе реле, уровень масла начнет неизбежно падать, что, в свою очередь, вызывает опрокидывание чашек. В этот момент газовое реле и срабатывает.

Газовое реле

Названный вид защиты в трансформаторе представлен механическим реле, которое дополняется двумя парами контактов. Стоит отметить, что интенсивность образования газов внутри трансформатора будет напрямую зависеть от степени, а также характера тех повреждений, которые вызвали это самое образование газов.

Именно благодаря этому есть возможность создать такую газовую защиту трансформатора, которая будет способна определять степень и характер повреждения и, в зависимости от полученных данных, посылать сигнал либо же сразу отключать агрегат. Основным элементом защиты в таких устройствах является газовое реле класса KSG. Его установка осуществляется в маслопроводе, который располагается между баком и расширителем.

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.

Действие газовой защиты трансформатора

Стоит сказать о том, что газовая защита получила широкое распространение за счет особой чувствительности данной системы — она отлично реагирует на любые внутренние повреждения, которые происходят в объекте.

При любой неполадке внутри агрегата будет образовываться либо электрическая дуга, либо нагрев деталей, и это будет приводить к сильному разложению масла и изоляционных материалов, что, в свою очередь, вызывает образование газов. Так как летучие газы намного легче масла, то они будут подниматься в расширительный бак, располагающийся на самом верху трансформатора. Если газообразование будет слишком интенсивным, то давление этого вещества начнет приводить в движение масло, которое начнет двигаться в сторону расширителя через кожух.

Из этого следует, что газовая защита трансформатора реагирует на интенсивное образование газов и движение масла внутри объекта, так как в сумме эти два действия сигналят о том, что возникла поломка внутри агрегата.

Силовые трансформаторы

В силовых трансформаторах кроме наличия газового реле, которое реагирует на газообразование и движение масла в сторону расширителя, присутствуют также реле струйного типа. Предназначение названных реле — защита контакторов маслонаполненных переключателей ответвлений трансформаторов от повреждений, которые могут возникать из-за слишком быстрого потока масла, следующего из бака контактора в расширитель.

Также стоит сказать о том, что газовая защита силовых трансформаторов срабатывает даже при самых незначительных повреждениях, то есть даже при малой интенсивности образования газов и при малой скорости движения масла. Кстати, электрическая защита струйного реле не способна уловить такие мелкие нарушения.

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.

Для того чтобы избежать ложного срабатывания газовой защиты и ненужного отключения трансформатора, нижний поплавок газового реле чаще всего выставляют так, чтобы он реагировал на скорость движения масла в пределах от 50 до 160 см/с.

Преимущества защиты

Среди основных преимуществ газовой защиты трансформатора можно выделить следующие пункты:

  1. Простота устройства данной защиты, а также высокая чувствительность реле.
  2. Количество времени, которое необходимо защите для принятия решения, очень мало. Присутствует возможность выбора между сигналом и отключением, в зависимости от информации о повреждении внутри объекта.
  3. Именно газовая защита считается наиболее чувствительной при защите обмоток трансформатора, а также при замыкании его витков.

Кроме сказанного, можно добавить, что все трансформаторы, мощность которых 1 000 кВт и более, поставляются уже с наличием данного типа защиты. Однако есть небольшой минус, который заключается в том, что газовая защита никак не реагирует на повреждения выводов агрегата, а потому должна комплектоваться второй защитой от внутренних неполадок. К примеру, в трансформаторах малой мощности, такой системой защиты стали МТЗ и токовые отсечки.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: