Газовая защита трансформаторов

Газовая защита трансформаторов
Газовая защита применяется для отключения трансформатора при образовании газообразных продуктов разложения масла в контуре охлаждения.
Нагрев масла с последующим выделением газа может быть вызван следующими причинами:
замыканием между витков обмотки,
так называемым «пожаром стали», когда пластины сердечника трансформатора гальванически соединяются между собой, вызывая потери и повышение температуры.

Газовая защита трансформаторов
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 (слайд ниже).
Для облегчения прохождения газов трубопровод масла вместе с газовым реле имеют небольшой наклон (который может достигаться небольшим «завалом» всего трансформатора).

Газовая защита трансформаторов
Принцип действия газовой защиты трансформатора основывается на том, что система контролирует разложение трансформатор-ного масла, которое происходит из-за воздействия очень высоких температур на газы. Место, где произошел сбой, будет сильно нагреваться, из-за чего температура газов также будет расти. При слишком большой температуре в любом месте внутри трансформатора, масло будет газогенерировать. Газы, образовавшиеся в результате этого, будут стремиться попасть в расширительный бак устройства, а для того чтобы проникнуть туда, они будут проходить через корпус газового реле.

Газовая защита трансформаторов
Исторически самым первым типом газового реле является реле поплавкового типа.
При нормальной работе трансформатора газовое реле заполнено трансформаторным маслом, поплавки находятся в поднятом положении и связанные с ними электрические контакты— разомкнуты. При незначительном повреждении в трансформаторе (например, витковое замыкание) под воздействием местного нагрева из масла выделяются газы, которые поднимаются вверх, к крышке бака, а затем скапливаются в верхней части газового реле, вытесняя из него масло. При этом верхний из двух поплавков (элементов)

Газовая защита трансформаторов
опускается вместе с уровнем масла, что вызывает замыкание его контакта, действующего на предупредительный сигнал.
При серьезном повреждении внутри трансформатора происходит бурное газообразование и под воздействием выделившихся газов масло быстро вытесняется из бака в расширитель. Поток масла проходит через газовое реле и заставляет сработать нижний поплавок (элемент), который дает команду на отключение поврежденного трансформатора. Этот элемент срабатывает также и в том случае, если в баке трансформатора сильно понизился уровень масла (например, при повреждении бака и утечке масла).

Газовая защита трансформаторов
Реле газовое чашечковое отличается от поплавковых реле главным образом инструкцией выемной части. Последняя состоит из двух элементов — сигнального и отключающего. Сигнальный элемент представляет собой плоскодонную чашку из анодированного алюминия с жестко прикрепленным контактом, который передвигается при повороте чашки навстречу неподвижному контакту. В нормальном, верхнем, положении чашка удерживается пружинкой, при этом контакты разомкнуты. Когда происходит повреждение трансформатора со слабым газообразованием, газ накапливается в верхней части газового реле и вытесняет из него масло.

Газовая защита трансформаторов
При понижении уровня масла ниже дна чашки сигнального элемента она опускается под воздействием собственного веса и веса оставшегося в пей масла. Опускаясь, чашка поворачивается вокруг своей оси и сигнальные контакты при этом замыкаются.
Отключающий элемент также представляет собой чашку с контактом, которая удерживается в верхнем положении пружинкой. В отличие от сигнального отключающий элемент имеет пластину (лопасть), расположенную против входного отверстия газового реле. При серьезном повреждении в трансформаторе, сопровождающемся бурным газообразованием, поток масла устремляется через газовое реле и поворачивает пластину. При этом замыкаются контакты,

Газовая защита трансформаторов
действующие на отключение трансформатора. Сама чашка при повороте пластины не поворачивается. Такая конструкция обеспечивает быстродействие газовой защиты: не более 0,2 с при скорости потока масла не менее чем на 25% выше уставки.
При аварийной утечке масла из бака трансформатора масло из газового реле уходит и обе чашки опускаются. Контакты газового реле действуют на сигнал и на отключение. Таким образом, отключающие контакты могут замыкаться и при повороте пластины и при опускании отключающей чашки, причем в последнем случае поворачивается также пластина.

Газовая защита трансформаторов
Реле Бухгольца, в том числе состоит из металлического корпуса, крышки и встроенного блока. Для осмотра встроенного блока в корпусе имеются застекленные отверстия с откидными крышками.
При серьезном повреждении трансформатора, которое сопровождается бурным газообразованием и сильным перетоком масла из бака в расширитель, поток масла входит в газовое реле и опрокидывает напорный клапан (заслонку) (направление потока масла показано стрелкой). При этом поворачиваются нижний отключающий поплавок и жестко прикрепленный к нему постоянный магнит. После приближения

Газовая защита трансформаторов
магнита к магнитоуправляемому контакту замыкается цепь отключения газовой защиты.
Время срабатывания реле Бухгольца на отключение при скорости потока масла, на 25% превышающей уставку, составляет по данным завода-изготовителя 0,22 с — для ранее выпускавшихся реле и 0,09 с — для новых реле с измененной конструкцией напорного клапана (заслонки).
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