Газовая защита трансформаторов (принцип действия, на какие повреждения реагирует, достоинства и недостатки)

Погрешности трансформаторов тока, пути их снижения.

9. Схема релейной защиты АД (Uном. АД=380 В.).

ГАЗОВАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ (учебник - Чернобров "РЗ Эн.систем")

Принцип действия и устройство газового реле. Газовая защи­та получила широкое распространение в качестве весьма чув­ствительной защиты от внутренних повреждений трансформа­торов. Повреждения трансформатора, возникающие внутри его кожуха, сопровождаются электрической дугой или нагре­вом деталей, что приводит к разложению масла и изоляцион­ных материалов и образованию летучих газов. Будучи легче масла, газы поднимаются в расширитель 2, который является самой высокой частью трансформатора (рис. 16.42) и имеет сообщение с атмосферой. При интенсивном газообразовании, имеющем место при значительных повреждениях, бурно рас­ширяющиеся газы создают сильное давление, под влиянием которого масло в кожухе трансформатора приходит в движение, перемещаясь в сторону расширителя.

Таким образом, образованиие газов в кожухе трансформато­ра и движение масла в сторону расширителя могут служить признаком повреждения внутри трансформатора. Эти призна­ки используются для выполнения специальной защиты при помощи газовых реле, реагирующих на появление газа и дви­жения масла. Газовое реле 1 устанавливается в трубе, соеди­няющей кожух трансформатора с расширителем так, чтобы че­рез него проходили газ и поток масла, устремляющиеся в рас­ширитель при повреждениях в трансформаторе. В трубе преду­смотрена задвижка, которая закрывает ее автоматически при срабатывании газовой защиты, предотвращая поступление масла из расширителя в бак поврежденного трансформатора (для ограничения пожара в баке).

Конструкции газовых реле имеют три разновидности, различающиеся принципом исполнения реагирующих элемен­тов, в виде: поплавка, лопасти, чашки.

Устройство поплавкового газового реле показано на рис. 16.43. Реле состоит из чугунного кожуха 1, имеющего вид тройного патрубка с фланцами для соединения с трубкой к расширителю. Внутри кожуха реле расположены два подвиж­ных поплавка 2а и 26, выполненные в виде тонкостенных по­лых цилиндров, герметически запаянных и плавающих в мас­ле. Каждый поплавок свободно вращается на оси, закрепленной на стойке. На торце поплавков располагаются ртутные контак­ты 3, представляющие собой стеклянные колбочки с впаян­ными в них контактами и ртутью внутри. При определенном положении поплавков ртуть замыкает контакты. Выводы от контактов на наружную сторону кожуха выполнены с помощью гибких и изолированных проводников. Контакты верхнего по­плавка действуют на сигнал, а нижнего - на отключение транс­форматора. Кожух реле находится ниже уровня масла в расши­рителе, поэтому он всегда заполнен маслом. Поплавки, стре­мясь всплыть, занимают верхнее положение, их контакты разомкнуты.

При небольших повреждениях образование газа происходит медленно, и он небольшими пузырьками поднима­ется к расширителю. Проходя через реле, пузырьки газа запол­няют верхнюю часть его кожуха, вытесняя оттуда масло. По мере понижения уровня масла верхний контакт опускается и через некоторое время замыкается.

Если повреждение трансформатора значительное, то под влиянием давления, создаваемого бурно образующимися га­зами, масло приходит в движение, сообщая толчок нижнему поплавку. Под его воздействием поплавок мгновенно замы­кает свои контакты, посылая импульс на отключение. По­скольку в схемах управления выключателями предусмотрено удерживание отключающих сигналов, даже кратковременного замыкания контактов газового реле оказывается достаточно для надежного отключения выключателя. Однако для обес­печения надежного пуска УРОВ предусмотрено самоудержи­вание выходных промежуточных реле (рис. 16.44).

Сигнализация о небольших повреждениях вместо отключе­ния позволяет дежурному персоналу перевести нагрузку на другой источник питания и отключить после этого трансфор­матор.

Газовая защита реагирует также на понижение уровня масла в трансформаторе. В этом случае первым сработает сигнальный контакт, а затем при продолжающемся снижении уровня мас­ла срабатывает отключающий контакт, выключая трансфор­матор.

Лопастные реле (рис. 16.45, а). Сигнальный элемент этого реле выполнен в виде поплавка, как и у реле на рис. 16.43. Нижний отключающий элемент выполняется в виде поворотной лопа­сти 1 или состоит из поплавка и лопасти. При движении масла или потока газов лопасть поворачивается на некоторый угол под воздействием силы, создаваемой движущимся потоком; при этом связанные с лопастью ртутные контакты 9 замыкаются, подавая импульс на отключение. Изменяя начальный угол на­клона лопасти 1, можно регулировать чувствительность реле, т. е. изменять скорость движения масла, при которой срабаты­вает лопасть реле. Нижний поплавок закрыт от воздействия движущегося масла и газа лопастью и предназначен для рабо­ты при снижении уровня масла. В конструкции на рис. 16.45, а нижнего поплавка нет. В этом реле на понижение уровня масла реагирует только сигнальный элемент. При таком исполнении исключается ложное действие отключающего элемента реле из-за нарушения герметичности поплавка и попадания в него масла, но при этом ухудшаются защитные свойства реле.

Реле с чашкообразными элементами. Сигнальный и отклю­чающий элементы реле представляют собой открытые плоско­донные алюминиевые чашки 1 и 2 (рис. 16.45, б). Каждая чаш­ка закреплена на оси 3 и может вращаться вокруг нее. С корпу­сом чашки связаны подвижные контакты 5 на нижнем и 4 на верхнем элементе. При опускании чашки подвижные контакты замыкаются с неподвижными 7 или 6. Движению чашек на за­мыкание контактов противодействуют пружины 8 и 9, тяну­щие чашки вверх. Для ограничения движения чашек под действием пружины предусмотрены упоры 10 и 11. На нижней чашке 2 имеется лопасть 12, вращающаяся на оси. Если в ко­жухе реле и в чашках нет масла, то момент пружины Af_n прео­долевает рабочий момент М_ра6, создаваемый весом корпуса чашки. В этом случае М_п > М_раб, и контакты обоих элементов разомкнуты. Если кожух реле, а следовательно, и чашки за­полнены маслом, то за счет потери веса тела, погруженного в жидкость, Мр_аб уменьшается, и момент пружин М_п еще более превосходит М_раб- При понижении уровня масла момент М_ра6 увеличивается за счет веса находящегося в чашке масла, сум­марная сила веса чашки и масла F₄ + F_u преодолевает противо­действие пружины (М_раб ^> М_п), чашка опускается и замыкает свои контакты. При бурном газообразовании под действием силы, созданной потоком масла или газов, лопасть 12 повора­чивается и замыкает контакты 4-7.

Запорожский трансформаторный завод выпускал реле с чашечковыми элементами типа РГЧЗ-66. Чувствительность нижнего элемента (лопасти) регулируется в пределах от 0,6 до 1,2 м/с. Время действия реле при работе лопасти колеблет­ся от 0,5 до 0,05 с.

Большое распространение в последние годы получили газо­вые реле, изготовленные в Германии: реле Бухгольца (типа BE-80Q) и струйные реле (типа URF 25/10).

Реле BF80/Q (рис. 16.46) имеет сигнальный и два отключаю­щих элемента. Сигнальный элемент управляется шарообраз­ным пластмассовым поплавком 1. Отключающий элемент, кроме такого же поплавка 3, содержит пластину 2, установлен­ную поперек потока масла и маслогазовой смеси. Контактная система сигнального и отключающего элементов выполнена при помощи магнитоуправляемых герконов, замыкание кото­рых происходит при воздействии на них постоянных магнитов, перемещаемых поплавками и поворотной пластиной. В отключающем элементе постоянный магнит можно установить в одном из трех положений, соответствующих уставкам скоро­сти срабатывания 0,65-1-1,5 м/с. Время срабатывания реле за­висит от кратности действительной скорости потока масла по отношению к уставке. При кратности 1,25 время срабатывания не превышает 0,15 с; при кратности 1,5 - не более 0,1 с.

На трансформаторе с регулированием под нагрузкой коэф­фициента трансформации (РПН) для защиты устройства РПН от повреждений внутри его бака применяется газовое реле типа URF 25/10, называемое струйным. Эти реле имеют один отключающий элемент, реагирующим органом которого явля­ется поворотная пластина, установленная поперек потока маслогазовой смеси, как и у реле типа BF80/Q; поворотная плас­тина при срабатывании реле перемещает постоянный магнит, который переключает геркон. При срабатывании реле поворот­ная пластина фиксируется в сработавшем положении до возврата вручную, для чего предусмотрено устройство, которое служит также для опробования работоспособности реле.

Особенности газовой защиты

По своему принципу действия газовая защита может рабо­тать не только при повреждениях и опасных ненормальных режимах, но и при появлении в кожухе трансформатора воздуха, при толчках (движении) масла, вызванных любой причиной, и механических сотрясениях, имеющих место вследствие вибрации корпуса трансформатора.

Для предупреждения неправильного отключения трансфор­матора отключающая цепь защиты при доливке масла переводится на сигнал.

Для предотвращения ложного срабатывания нижнего по­плавка газового реле от толчков масла принято регулировать его на скорость движения масла 50-160 см/с.

Требования к монтажу защит. На трансформаторах, снаб­женных газовым реле, бак (кожух) трансформатора должен устанавливаться наклонно, чтобы край трансформатора, свя­занный с расширителем, и сама труба к расширителю имели подъем на 1,5-2% (см. рис. 16.42). Этим обеспечивается беспрепятственный проход газов в расширитель при повреждениях и предотвращается возможность скопления пузырьков возду­ха под крышкой кожуха трансформатора, которое может по­влечь за собой ложное действие защиты.

На открытых ПС следует обеспечить надежную защиту вы­водов на крышке газовых реле от попадания на них влаги. Выводы от контактов газового реле можно выполнять только кабелем с бумажной изоляцией.

Оценка газовой защиты. Основными достоинствами газо­вой защиты являются: простота ее устройства, высокая чувствительность, малое время действия при значительных по­вреждениях, действие на сигнал или отключение в зависимости от размеров повреждения. Газовая защита является наиболее чувствительной защитой трансформатора от повреждения его обмоток и особенно при витковых замыканиях. Все масля­ные трансформаторы мощностью 1000 кВ. А и выше поставляют­ся вместе с газовой защитой.

Газовая защита не действует при повреждениях на выводах трансформатора, поэтому должна дополняться второй защи­той от внутренних повреждений. Для маломощных трансформа­торов такой защитой служат МТЗ и токовая отсечка. Для мощ ных трансформаторов применяется более совершенная дифференциальная РЗ.

Газовая защита применяется также на маслонаполненных реакторах и дугогасящих катушках.

Дата добавления: 2015-04-24