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 РПН трансформатора 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.

Контрольные вопросы

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?

11. Газовая защита трансформатора

12. Газовая защита РПН.