Принцип работы газовой защиты трансформатора

Газовые защиты трансформатора

Газовые защиты предусматриваются в качестве основных защит от повреждений внутри бака трансформатора и устройства РПН.

Принцип действия основан на том, что практически все повреждения внутри бака трансформатора сопровождаются выделением газа в результате разложения масла или других изоляционных материалов под действием частичных электрических разрядов, повышенного нагрева, электрической дуги. Повреждения внутри бака устройства РПН вследствие небольшого объема масла в баке характеризуется образованием струи масла в смеси с газом, которая направляется из бака в расширитель.

Специальные реле, получившие название газовых и струйных реле, установленные на трансформаторе и устройстве РПН способны реагировать на факт выделения газа и образования струи масла:

• газовые реле предназначены для защиты трансформаторов, имеющих расширитель, от повреждений внутри бака, при которых происходит выделение газа, снижение уровня масла или возникновение ускоренного потока масла из бака трансформатора в расширитель;

• струйные реле предназначены для защиты устройства РПН от повреждений, сопровождающихся возникновением ускоренного потока масла из бака устройства РПН в расширитель.

Газообразные продукты разложения масла или органической изоляции выделяются даже при самых незначительных внутренних повреждениях в трансформаторе, чем обеспечивается действие газовой защиты в самом начале возникновения постепенно развивающегося повреждения. Поэтому газовая защита имеют высокую чувствительность. В некоторых случаях опасных внутренних повреждений трансформаторов («пожар» стали, межвитковые замыкания и т.п.) действует только газовая защита, а электрические защиты трансформатора не работают из-за недостаточной чувствительности.

ГЗТ предусматривается со ступенчатым действием:

• 1-я ступень действует на сигнал;
• 2-я ступень действует на отключение трансформатора со всех сторон с пуском УРОВ выключателей питающих сторон трансформатора.

Предусматривается перевод действия 2-й ступени ГЗТ на сигнал:

• оперативный перевод;
• автоматический перевод при ухудшении состояния изоляции цепей ГЗТ.

ГЗ РПН предусматривается с 1 ступенью с действием на отключение трансформатора со всех сторон и пуском УРОВ выключателей питающих сторон трансформатора.

Предусматривается перевод действия ГЗ РПН на сигнал:

• оперативный перевод;
• автоматический перевод при ухудшении состояния изоляции цепей ГЗ РПН.

В соответствии с требованием п.9.7.2 НТП ПС [1] для обеспечения надежного отключения выключателей трансформатора действие ГЗ РПН и 2-й ступени ГЗТ предусматривается через терминалы основных и резервных защит трансформатора (или через два комплекта основных защит). С этой целью газовое реле трансформатора оснащается 2-мя сигнальными и 2-мя отключающими контактами. Струйное реле устройства РПН оснащается только 2-мя отключающими контактами. Также должен выполняться непрерывный контроль изоляции цепей газовых защит.

В п.2.1 РД [2] указано, что при бурном газообразовании и резких толчках масла возможен отскок контактов газовых и струйных реле. Поэтому для обеспечения надежного отключения выключателей трансформатора и надежного пуска УРОВ предусматривается действие ГЗТ и ГЗ РПН по схеме с самоудерживанием.

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.

Газовая защита в составе трансформаторов

Реле газовой защиты – чувствительная, высокоэффективная и универсальная система, позволяющая предотвратить и своевременно обнаружить внутренние повреждения трансформатора. Данное устройство входит в состав практически всех моделей с масляным охлаждением, дополнительно оснащенных специальными расширителями. Обладая сверхчувствительностью к химическим компонентам, оно мгновенно реагирует на возможный перегрев масла, замыкание, расплавление изоляции обмотки и прочие аварийные ситуации. Газовая защита подает сигнал о повреждении силового трансформатора и при необходимости производит его отключение.

Принцип работы устройства

Газовое реле способно обнаруживать повреждения, которые могут остаться незамеченными устройствами максимально-токовой и дифференциальной защиты. Суть работы данной системы заключается в обнаружении компонентов газа, который выделяется при горении изоляции или разложении масла. Вещество попадает на специальные приборы реле, после чего следует защитная реакция – подача сигнала или отключение трансформатора.

При слабой концентрации газа, характерной для медленного развития аварийной ситуации, система делает оповещение. Если авария проходит стремительно, возникает бурное газообразование, на которое реле реагирует отключением оборудования. Время срабатывания защиты составляет примерно 0,1-0,3 с.

Конструкция прибора

Система газовой защиты представляет собой компактное реле, которое монтируется внутри металлического кожуха. Основным местом расположение прибора является участок маслопровода, расположенный между расширителем и баком. Встроенные в трансформатор ТМГ 630 и другие модели защитные устройства постоянно заполнены маслом.

При этом их конструкция обычно включает такой комплект элементов:

• компактный и прочный корпус с прозрачным смотровым окошком;
• верхний кран для выпуска скопившегося газа;
• специальные зажимы для соединения контактов и проводов;
• поплавок, показывающий уровень масла;
• ртутные контакты, посылающие сигнал об отключении трансформатора.

Применение газовой защиты

Реле данного типа является обязательным для трансформаторных установок мощностью 6300 кВ и больше. Для моделей на 1000-4000 кВ ее рекомендует устанавливать только при отсутствии средств максимально-токовой и дифференциальной защиты. В трансформаторах на 400 кВ и большей мощности газовое реле используется только при размещении установки внутри цеха.

Газовая защита трансформатора-одна из самых важных защит.

Газовая защита применяется для отключения трансформатора при образовании газообразных продуктов разложения масла в контуре охлаждения.

1. Нагрев масла с последующим выделением газа может быть вызван следующими причинами:
   — замыканием между витков обмотки,
2. — 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, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Устройство и эксплуатация газовой защиты трансформатора

Скачать:

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Устройство и эксплуатация газовой защиты трансформатора

Содержание Введение Назначение Устройство Принцип работы Неисправности Эксплуатация трансформатора Техника безопасности

Введение Газовая защита — вид релейной защиты, предназначенный для защиты от повреждений электрических аппаратов, располагающихся в заполненном маслом резервуаре. Газовая защита трансформаторов является наиболее чувствительной и универсальной защитой от внутренних повреждений. Она устанавливается на трансформаторах с масляным охлаждением, имеющих расширитель для масла.

назначение Газовая защита применяется для реагирования 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.

устройство Устройство газового 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 и расширителем. 1 — верхний поплавок, 2 — нижний поплавок, 3 — магнитные трубки управления (герконы), 4 — магниты, 5 — подпорная задвижка, о — контакты сигнал — отключение, 7 — подпорная заслонка.

Принцип работы 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. Устройство газового реле

Неисправности Неисправность Причина Метод устранения Низкий уровень масла в трансформаторе Обнаженная часть обмотки и активной стали сильно перегревается Убедившись в отсутствии течи масла из бака, необходимо долить масло до нормального уровня Газовая защита сработала на сигнал При заливке или очистке масла в трансформатор попал воздух Устранить внутренние повреждения трансформатора, сопровождаемые сильные газообразования Первичные напряжения трансформатора одинаковы Обрыв в первичной обмотке трансформатора Необходим ремонт обмоток Обрывы в обмотках трансформатора Плохо выполнена пайка обмотки Необходимо отремонтировать обмотку Пробой обмоток трансформатора и обрыв в них Понизился уровень масла Необходимо отремонтировать обмотку

Эксплуатация трансформатора Дежурный персонал должен производить периодический осмотр всех элементов газовой защиты и выполнять необходимые операции в цепях газовой защиты с помощью отключающих устройств. Во время осмотра необходимо проверять уровень масла в расширителе и температуру масла трансформатора. Осмотр газового реле должен производиться со стационарной лестницы или площадки с соблюдением техники безопасности для работ вблизи токоведущих частей, находящихся под напряжением. О замеченных неисправностях надо поставить в известность вышестоящий оперативный персонал. Если на работающем трансформаторе обнаружен закрытый кран (задвижка) между газовым реле и расширителем, то перед открытием крана необходимо кратковременно перевести отключающий элемент газового реле «На сигнал» во избежание отключения трансформатора от толчка масла.

Техника безопасности Во время работы запрещается переставлять или убирать плакаты и установленные временные ограждения, а также проникать на территорию огражденных участков. Не допускается выполнение какой-либо работы во время осмотра. Допуск к работе осуществляется допускающим — ответственным лицом из оперативного персонала. Перед допуском к работе ответственный руководитель и производитель работ вместе с допускающим проверяют выполнение технических мероприятий по подготовке рабочего места. К техническим мероприятиям относят отключение напряжения и принятие мер, препятствующих ошибочному или самопроизвольному включению коммутационной аппаратуры, вывешивание плакатов, которые подразделяются на: Запрещающие; Предупреждающие; Разрешающие; Напоминающие.

Газовая защита трансформаторов

3.4 Газовая защита трансформаторов

Принцип действия газовой защиты основан на том, что при любом повреждении обмоток за счет выделяющегося тепла происходит разложение масла. Разложение масла сопровождается выделением газа, интенсивность выделения которого зависит от тяжести повреждения.

Газовая защита выполняется при помощи газовых реле, представляющих собой металлический корпус, устанавливаемый в маслопровод между баком и расширителем трансформатора. Внутри корпуса реле устанавливают поплавковые контакты, которые при появлении газа замыкают свои контакты. При слабом газообразовании реле действует на сигнал, при интенсивном – на отключение.

Принцип действия газовой защиты.

Расширитель масляного бака.

Так как трансформаторное масло, использующееся для изоляции и охлаждения, имеет высокий коэффициент температурного расширения, а температура масла в процессе эксплуатации аппарата может изменяться в широких пределах (-45 °С…+95 °С), объём масла в баке также изменяется. Для компенсации изменения объёма масла служит расширительный бак – резервуар, соединенный с баком трубопроводом и частично заполненный маслом. Объём расширителя выбран таким образом, чтобы во всем диапазоне изменения температур уровень масла в расширителе находился в допустимых пределах. Расширитель оборудуется индикатором уровня масла, воздухоосушителем для поступающего воздуха, трубопроводом для доливки в бак масла. На рисунке 3.8 указано местонахождение расширителя трансформаторного бака и вспомогательных элементов.

Рисунок 3.8 – Расширитель трансформаторного бака

В рассечку маслопровода, соединяющего бак и расширитель, устанавливается газовое реле (например, ранее выпускавшиеся типа РГЧЗ-66, ПГ-22, немецкого производства BF-50,BF-80 (реле Бухгольца), или отечественные РЗТ-50, РЗТ-80). Газовое реле имеет герметичный корпус со смотровыми окошками. Сверху на корпусе реле имеется специальный вентиль, предназначенный для выпуска воздуха и отбора проб газа. Газовое реле имеет два поплавковых элемента, действующих при срабатывании на замыкание механически связанных с ними контактов и реагирующих на снижение уровня масла в реле, а также струйный элемент (подвешенная на пути масла пластинка с калиброванным отверстием), срабатывающим при интенсивном движении потока масла из бака в расширитель. В нормальном режиме корпус газового реле заполнен маслом, и контакты, связанные с его поплавковыми и струйным элементами, разомкнуты.

Рисунок 3.9 – Газовое реле типа РЗТ-50

Работа газовой защиты.

При внутреннем повреждении в баке защищаемого аппарата – горение электрической дуги или перегрев внутренних элементов – трансформаторное масло разлагается с выделением горючего газа, содержащего до 70 % водорода. Выделяющийся газ поднимается к крышке, и так как аппарат устанавливается с наклоном 1-2 % в сторону расширителя, движется в расширитель. Проходя через газовое реле, газ вытесняет из него масло. При незначительном выделении газа или снижении уровня масла в расширителе до уровня верхнего поплавкового элемента газового реле, он срабатывает, и замыкаются контакты, действующие на сигнал (первая ступень газовой защиты). При значительном выделении газа срабатывает нижний поплавковый элемент газового реле и замыкаются контакты, действующие на отключение (вторая ступень газовой защиты). При интенсивном движении потока масла из бака в расширитель срабатывает струйный элемент газового реле, действующий на отключение, аналогично нижнему поплавковому элементу. Реле ПГ-22 имеет поплавковые сигнальные элементы, реле РГЗЧ-66 – чашечные. Для газовой защиты регулятора напряжения трансформатора под нагрузкой (РПН) используются струйные реле (например, типа РЗТ-25, RT-25, RS-1000), не имеющие поплавковых элементов и реагирующие только на интенсивное движение потока масла из бака РПН в расширитель. Струйное реле не имеет вентиля для спуска воздуха, и его корпус может быть не полностью заполнен маслом. У некоторых типов струйных реле при срабатывании в смотровом окошке появляется сигнальный флажок. Струйное реле может сработать при доливке масла в бак РПН снизу. После срабатывания струйного реле его контакты остаются замкнутыми, и для возврата реле в исходное положение необходимо нажать кнопку «Возврат». Срабатывание газового реле по скорости потока для струйного газового реле может выбрано установкой лопасти из комплекта.

На рисунке 3.10 приведена конструкция и принцип работы газового реле.

Рисунок 3.10 – Конструкция газового реле

В нормальном состоянии все реле заполнено маслом. При быстром выделении газа в трансформаторе он скапливается в верхней части резервуара А и постепенно понижает уровень масла. Вследствие этого поплавок В₁ опускается и замыкает цепь с сигнальным приспособлением. В том случае, когда процесс выделения газа носит более интенсивный характер, частицы газа достигают поплавка В₂ и, наклонив его, замыкают цепь управления масляного выключателя. Таким образом, газовое реле не только предупреждает о грозящей аварии, но и выключает трансформатор, если авария принимает большие размеры.

Особенности газовой защиты.

Газовая защита маслонаполненных аппаратов имеет абсолютную селективность и срабатывает только при повреждениях внутри бака защищаемого объекта. Защита реагирует на повреждения, сопровождающиеся выделением газа, выбросом масла из бака в расширитель или аварийным понижением уровня масла. Газовая защита – одна из немногих, после которых не допускается действие АПВ (автоматическое повторное включение), так как в большинстве случаев отключаемые ей повреждения оказываются устойчивыми.

9-4. Газовая защита

а) Область применения, принцип действия и устройство газовых реле

Газовая защита устанавливается на трансформаторах, автотрансформаторах и реакторах с масляным охлаждением, имеющих расширители.

Применение газовой защиты является обязательным на трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 6 300 кВ-А и более, а также на трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 1 000—4 000 кВ-А, не имеющих дифференциальной защиты или отсечки, и если максимальная токовая защита имеет выдержку времени 1 с и более. На трансформаторах мощностью 1 000—4 000 кВ-А применение газовой защиты при наличии другой быстродействующей защиты допускается, но не является обязательным. Применение газовой защиты является обязательным также на внутрицеховых трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 630 кВ-А и выше независимо от наличия других быстродействующих защит [Л. 41].

Действие газовой защиты основано на том, что всякие, даже незначительные повреждения, а также повышенные нагревы внутри бака трансформатора (автотрансформатора) вызывают разложение масла и органической изоляции, что сопровождается выделением газа. Интенсивность газообразования и химический состав газа зависят от характера и размеров повреждения. Поэтому защита выполняется так, чтобы при медленном газообразовании подавался предупредительный сигнал, а при бурном газообразовании, что имеет место при коротких замыканиях, происходило отключение поврежденного трансформатора (автотрансформатора). Кроме того, газовая защита действует на сигнал и на отключение или только на сигнал при опасном понижении уровня масла в баке трансформатора или автотрансформатора.

Газовая защита является универсальной и наиболее чувствительной защитой трансформаторов (автотрансформаторов) от внутренних повреждений. Она реагирует на такие опасные повреждения, как замыкания между витками обмоток, на которые не реагируют другие виды защит из-за недостаточной величины тока при этом виде повреждения.

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 рис. 9-10.

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 рис. 9-11. 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.

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.

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 рис. 9-12. 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 рис. 9-13.

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 [Л. 41].

Обычно — при слабом газообразовании на сигнал и при интенсивном на отключение.

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 1 600 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.

б) Особенности монтажа газовых реле

Для облегчения выхода газов и воздуха из бака трансформатора (автотрансформатора) в расширитель и исключения возможности их скопления крышка трансформатора (автотрансформатора) и маслопровод к расширителю должны иметь подъем, как показано на рис. 9-10. Нижний конец маслопровода, входящий внутрь бака, должен заканчиваться вровень с внутренней плоскостью крышки. Нижний конец выхлопной трубы должен иметь бортик, выступающий ниже уровня крышки трансформатора (автотрансформатора).

В газовом реле с ртутными контактами должны применяться колбочки с контактами, впаянными сверху. Для правильной работы ртутных контактов постоянный ток к ним должен подводиться с соблюдением следующей полярности: к контакту, погруженному в ртуть, подводится плюс, к второму контакту — минус.

В газовом реле типа РГЗ-61 используются ртутные контакты, у которых оба контакта впаяны в торец колбочки и поэтому в исходном положении с ртутью не соприкасаются. К контактам такой конструкции постоянный ток может подводиться без учета полярности. Подводка контрольных кабелей и их разделка к газовым реле должны производиться с учетом рекомендаций [Л. 72].