Газовая защита трансформаторов, принцип действия газового реле

Газовая защита трансформаторов. 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 (см. рис.) 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, образование 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 движение 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.

Конструкции газовых реле имеют три разновидности, различающиеся принципом исполнения реагирующих элементов. Первоначально применялись реле с реагирующим элементом в виде поплавка, затем появились реле, у которых реагирующим элементом служит лопасть, в последнее время применяются реле с реагирующим элементом, имеющим вид чашки.

Устройство поплавкового газового реле показано на следующем рисунке. Реле состоит из чугунного кожуха 1, имеющего вид тройного патрубка с фланцами для соединения с трубой к расширителю. В нутрии кожуха реле расположены два подвижных поплавка 2а и 2б, 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 нее 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, которые не должны ограничивать свободного вращения поплавков. Контакты верхнего поплавка действуют на сигнал, а нижнего — на отключение трансформатора. Верхний поплавок находится в верхней части кожуха реле, нижний располагается на уровне соединительной трубы к расширителю так, чтобы поток масла мог воздействовать на него. Принцип действия реле. Кожух реле находится ниже уровня масла в расширителе, поэтому он всегда заполнен маслом. Поплавки, стремясь всплыть, занимают самое верхнее положение, возможное по условиям их крепления на оси. При этом положении поплавков контакты реле разомкнуты.

При небольших повреждениях образование газа происходит медленно, и он небольшими пузырьками поднимается к расширителю трансформатора. 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, зависящее от интенсивности газообразования, поплавок достигает такого положения, при котором его контакт 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. Движение масла может носить толчкообразный характер, поэтому контакты нижнего поплавка замыкаются кратковременно. Чтобы обеспечить продолжительность импульса, достаточную для отключения выключателя, применяется особая схема, обеспечивающая самоудерживание выходного промежуточного реле П1 на время, достаточное для отключения выключателей. Подобная схема приведена на рис. Газовое реле подает кратковременный ток в шунтовую обмотку 1 промежуточного реле П1 последнее срабатывает и удерживается сериесными катушками 2 и 3 до отключения выключателей.

Из рассмотренного принципа действия газового реле следует, что оно способно различать степень повреждения в трансформаторе. При малых повреждениях оно дает сигнал, при больших — производит отключение. Сигнализация о небольших повреждениях вместо отключения позволяет перевести нагрузку на другой источник питанияи отключить после этого трансформатор без ущерба для потребителей.

Газовая защита реагирует оперативной цепи газовой защиты. 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. Действие последнего полезно в случае быстрой утечки масла, угрожающей понижением уровня масла ниже обмотки трансформатора до того, как дежурный успеет принять меры к разгрузке и отключению трансформатора, а также на автоматизированных подстанциях, не имеющих дежурных.

58 Общие требования к релейной защите электродвигателей

Релейная защита электродвигателей, так же как и защита генераторов и трансформаторов, должна реагировать на внутренние повреждения и опасные ненормальные режимы.

Весьма важно, чтобы электродвигатели не отключались защитой при неопасных ненормальных режимах, так как такие отключения могут иметь массовый характер и нанести большой ущерб промышленности.

Защиту электродвигателей следует выполнять простой и дешевой, так как применение дорогих защит не оправдывается. Для мощных электродвигателей 2 000 кВт и выше - возможно применение более сложных защит.

Особое по своей ответственности место среди электродвигателей занимают электродвигатели механизмов собственных нужд электрических станций. Отключение этих электродвигателей из-за неправильного действия защиты может нарушить нормальную работу электростанции, поэтому защита электродвигателей ответственных механизмов электростанций должна отличаться особой надежностью.

Большое значение для бесперебойной работы промышленных предприятий и особенно собственных нужд электростанции имеет самозапуск электродвигателей. Самозапуск электродвигателей заключается в том, что при кратковременном понижении напряжения в сети, питающей электродвигатели, они не отключаются и после восстановления напряжения вновь разворачиваются до нормальной скорости вращения (т. е. «сами запускаются»).

Наиболее часто кратковременные понижения напряжения происходят в результате к. з. и при автоматическом переключении двигателей с одного источника питания на другой в результате действия АВР.

В связи с этим защита электродвигателей должна обеспечивать возможность их самозапуска, т. е. она не должна преждевременно отключать электродвигатели как при понижении напряжения, так и при его восстановлении.