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

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.

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.

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.

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:

а) простота ее устройства, высокая чувствительность

б) малое время действия при значительных по­вреждениях, действие на сигнал или отключение в зависимости от размеров повреждения.

в) газовая защита является наиболее чувствительной защитой трансформатора от повреждения его обмоток и особенно при витковых замыканиях.

Все масля­ные трансформаторы мощностью 1000 кВ 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.