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!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

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.

Источник

Газовая защита трансформатора (ГЗ)

Газовая защита– это защита от внутренних повреждений трансформатора, сопровождающихся выделением газа, понижением уровня масла в газовом реле или интенсивным движением потока масла из бака трансформатора в расширитель. Все масляные трансформаторы мощностью 1000 кВА и выше имеют газовую защиту.

Для правильной работы ГЗ корпус трансформатора устанавливается с наклоном под углом 1,5…2 0 в сторону расширителя. Газовое реле устанавливается в рассечку трубопровода между корпусом трансформатора и расширителем. Защита абсолютно селективная и не реагирует на повреждения вне бака трансформатора. ГЗ трансформатора выполняется двухступенчатой:

· Первая ступень ГЗсрабатывает при незначительном выделении газа, или понижении уровня масла в газовом реле и с выдержкой времени действует на сигнал.

· Вторая ступень ГЗсрабатывает при значительном выделении газа, понижении уровня масла в газовом реле или при интенсивном движении потока масла из бака трансформатора в расширитель, и действует на отключение трансформатора со всех сторон без выдержки времени.

Образующиеся при местном перегреве или при дуговом замыкании внутри бака трансформатора газы выталкивают масло из трубопровода и газового реле, а затем прорываются в расширитель, заполняя по пути газовое реле (рис.17.8). При незначительном выделении газа, он через трубу заполняет верхнюю часть газового реле, а излишек проходит в расширитель. Таким образом, в газовом реле скапливается газ, который можно выпустить через кран, или набрать в специальную емкость и направить на анализ. Внутри объема, где скапливается газ, находится поплавок, который при появлении газа опускается и замыкаются контакты, действующие на сигнал (сигнальный элемент газового реле). При срабатывании сигнализации, необходимо отключить трансформатор, взять пробы газа (состав газа, затем анализируется). Для отбора пробы газа реле оснащено специальным краном, а для наблюдения за количеством газа имеется специальное окно с делениями. Простейшим способом анализа является проверка газа на горючесть и цвет. Горючие газы образуются в масле под действием электрической дуги и свидетельствуют о ее появлении внутри бака трансформатора. Окрашивание газа происходит при горении твердой изоляции внутри трансформатора. Химический анализ газа дает более точные сведения о характере повреждения. Следует иметь в виду, что в газовом реле может оказаться и воздух, который был растворен в масле и начал выделяться после его нагрева. Инструкциями запрещается отбор газа на трансформаторе, находящемся под напряжением, из соображений техники безопасности – незначительное вначале повреждение может перерасти в большое повреждение с разрывом бака и пожаром, вследствие чего пострадает персонал, отбирающий пробу газа. Второй элемент (поплавок) газового реле расположен внутри реле прямо на пути потока масла из трубы в расширитель. Он может опуститься под давлением масла при его выбросе или при заполнении реле газом.

Рис. 17.8. Газовое реле типа BF-80.1 – верхний (сигнальный) поплавок; 2 – заслонка; 3 – нижний поплавок; стрелка – направление струи масла и газа.

Сверху на корпусе реле находятся кран для отбора проб газа и выпуска воздуха и под защитным колпачком — кнопка опробования исправности газового реле. Нажатие кнопки не до конца хода вызывает срабатывание сигнального контакта реле. Нажатие кнопки опробования до упора вызывает срабатывание отключающего контакта газового реле. Возврат реле происходит автоматически после освобождении кнопки опробования. Кнопку опробования ГЗ удобно использовать при опробовании работы короткозамыкателя и отделителя.

Выброс масла или выделение сразу большого объема газа происходит при серьезном повреждении внутри бака, поэтому вторая ступень ГЗ действует на отключение без выдержки времени. Отключающий элемент срабатывает также при отсутствии масла в газовом реле. Обычно это происходит при течи из бака, когда масло целиком ушло из расширителя и газового реле. Но существует и другая возможность: между газовым реле и расширителем имеется кран, перекрывающий выход масла из расширителя. Если этот кран оставить в закрытом состоянии, то при понижении температуры масла в трансформаторе уровень его понизится и масло уйдет из газового реле. Трансформатор отключится. Поэтому оперативный персонал обязан проверить положение крана перед включением трансформатора.

Новый трансформатор должен включаться с введенным на отключение сигнальным поплавком ГЗ, который может сработать и при начинающемся повреждении трансформатора до КЗ в нем.

При включении нового трансформатора по мере его нагрева происходит выделение воздуха, растворенного в масле. Он заполняет газовое реле и его необходимо время от времени выпускать. Выводить действие отключающего элемента на отключение до прекращения выделения воздуха не разрешается. Струйный элемент газовой защиты имеет уставку срабатывания по скорости движения газомасляной смеси (диаметр отверстия в заслонке).

При КЗ динамическим воздействием тока обмотки трансформатора сжимаются и посылают толчком масло в расширитель. Сжатию препятствуют клинья которые закрепляют обмотку. Однако со временем клинья усыхают и деформируются, а витки обмотки получают возможность некоторого перемещения. При этом бросок масла становится сильнее и скорость потока масла увеличивается.

Газовая защита переключателя РПНтрансформатора выполнена на струйном реле и действует на отключение трансформатора при интенсивном движении потока масла из бака РПН в сторону расширителя.

Контакторы переключателя РПН находятся в отделенном от бака трансформатора отсеке. Поскольку при переключении контакторов дуга горит в масле, то масло разлагается с выделением газа и других компонентов. Это масло не смешивается с остальным маслом в баке и не ухудшает его качество. Бак РПН так же соединяется с расширителем (отдельный отсек) и в соединительной трубе устанавливается струйное реле, которое работает только при выбросе масла. Реле не имеет крана для спуска воздуха (нормально в смотровом окошке может быть воздух), и имеет только один отключающий элемент. Газ, выделяющийся при переключении контакторов, свободно выходит в расширитель и не вызывает срабатывания реле. Срабатывание реле вызывает выброс масла, происходящий при перекрытии изоляции внутри отсека РПН. При срабатывании струйного реле РПН в его смотровом окошке появляется красный сигнальный флажок. После срабатывания струйное реле остается в сработанном положении и должно возвращаться в исходное состояние нажатием кнопки на реле. Реле снабжено также кнопкой опробования, нажав на которую можно отключить трансформатор.

1. Назовите основные виды повреждений и ненормальных режимов трансформаторов.

2. Каковы требования к выполнению защит трансформаторов?

3. Когда на трансформаторах устанавливается дифференциальная защита?

4. Каковы особенности, влияющие на выполнение ДЗТ?

5. Схемы дифференциальных защит трансформаторов.

6. Принцип действия ДЗТ с быстронасыщающимися трансформаторами.

7. Когда используется торможение в ДЗТ?

8. В чем заключаются особенности ДЗТ с реле ДЗТ-21?

9. В чем заключаются особенности ДЗТ с цифровыми реле?

10. Как строятся характеристики срабатывания дифференциального органа?

Источник