Газовий захист трансформатора: пристрій, принцип дії

Існує правило, яке говорить про те, що всі трансформатори потужністю від 1 МВт повинні бути обладнані захистом. Для виконання цього завдання була обрана газовий захист трансформатора.

Захист трансформатора

Пряме призначення захисного пристрою для трансформатора високої потужності - це збереження його від внутрішніх пошкоджень. До таких внутрішнім загрозам відносять наступні:

Виткові замикання в таких обмотках як ВН і НН.

Пожежа сталі трансформатора.

Витік масла з бака трансформатора.

Принцип дії газової захисту трансформатора ґрунтується на тому, що система контролює розкладання трансформаторного масла, яке відбувається із-за впливу дуже високих температур на гази. Підвищення температури - це локальна проблема, яка виникає із-за короткого замикання обмотки описуваного пристрою або ж при виникненні пожежі стали. При появі даної проблеми, місце, де стався збій, буде сильно нагріватися, з-за чого температура газів також буде рости.

Робота газової захисту трансформатора

При дуже великій температурі в будь-якому місці всередині трансформатора, олія газогенерировать. Гази, що утворилися в результаті цього, будуть прагнути потрапити в розширювальний бак пристрою, а для того щоб проникнути туди, вони будуть проходити через корпус газового реле. Саме через нього і здійснюється газовий захист трансформатора. При дуже великому тиску газів в корпусі реле, рівень масла почне неминуче падатиме, що, в свою чергу, викликає перекидання чашок. У цей момент газове реле і спрацьовує.

Газове реле

Названий вид захисту в трансформаторі представлений механічним реле, яке доповнюється двома парами контактів. Варто відзначити, що інтенсивність утворення газів всередині трансформатора безпосередньо залежати від ступеня, а також характеру тих пошкоджень, які викликали це саме утворення газів. Саме завдяки цьому є можливість створити таку газову захист трансформатора, яка буде здатна визначати ступінь і характер пошкодження і, в залежності від отриманих даних, посилати сигнал або ж відразу відключати агрегат. Основним елементом захисту в таких пристроях є газове реле класу KSG. Його установка здійснюється в маслопроводе, який розташовується між баком і розширювачем.

Елементи газового реле

Повторимося, що газовий захист трансформатора здійснюється за допомогою реле. Іншими словами, принцип дії захисту заснований на роботі цього пристрою. Одним з основоположних елементів захисту виступають алюмінієві чашки плоскодонного типу, які здійснюють обертальний рух в такт з контактами рухомого типу, навколо осі чашки. Дані дроти можуть замикатися з недвижущимися в тому випадку, якщо чашки почнуть опускатися. А під час правильного процесу експлуатації (коли обсяг масла в кожусі реле знаходиться на прийнятному рівні) ці основні елементи захисту утримуються в певному положенні, при якому вони не замикають ні один з контактів. При пониженні рівня масла в кожусі чашки також починають опускатися разом з контактами, які замикаються з іншими, нерухомими. Причому при невеликих пошкодженнях буде опускатися лише верхня чашка, і замикання її контактів призведе до того, що пристрій газового захисту трансформатора подасть лише сигнал про поломку.
Якщо інтенсивність газоутворення висока, то потік масла і газу будуть також впливати і на лопать, яка при замиканні контактів разом з опущеною чашкою викличе відключення, працюючого трансформатора. При нормальній роботі агрегату, швидкість масла всередині має значення - 06/09/12 м/с. Даний показник залежить від якості охолодження об'єкта. При виникненні неполадки, швидкість відгуку газової захисту трансформатора займає від 005 до 05 с. Можна додати, що на території Російської Федерації найбільше поширення отримало газове реле з двома кулястими пластмасовими поплавками BF80/Q.

Дія газового захисту трансформатора

Варто сказати про те, що газова захист отримала широке поширення за рахунок особливої чутливості даної системи - вона відмінно реагує на будь-які внутрішні пошкодження, які відбуваються в об'єкті. При будь нього всередині агрегату буде утворюватися або електрична дуга, або нагрів деталей, і це буде призводити до сильного розкладання масла і ізоляційних матеріалів, що, в свою чергу, викликає утворення газів. Так як летючі гази набагато легше масла, то вони підніматимуться розширювальний бак, розташований на самому верху трансформатора. Якщо газоутворення буде занадто інтенсивним, то тиск цієї речовини почне приводити в рух масло, яке почне рухатися у бік розширювача через кожух. З цього випливає, що газовий захист трансформатора реагує на інтенсивне утворення газів і рух олії всередині об'єкта, так як в сумі ці дві дії сигналять про те, що виникла поломка всередині агрегату.

Силові трансформатори

У силових трансформаторах крім наявності газового реле, яке реагує на газоутворення і рух масла в бік розширювача, присутні також реле струминного типу. Призначення названих реле - захист контакторів маслонаповнених перемикачів відгалужень трансформаторів від пошкоджень, які можуть виникати через занадто швидкого потоку масла, наступного з бака контактора в розширювач.
Також варто сказати про те, що газова захист силових трансформаторів спрацьовує навіть при незначних пошкодженнях, тобто навіть при малій інтенсивності утворення газів і при малій швидкості руху масла. До речі, електрична захист струминного реле не здатна вловити такі дрібні порушення.

Особливості захисту

Важливо зауважити, що за своїм принципом дії газова захист багатогранна. Вона реагує не тільки на утворення газів, але й на наявність у трансформаторі атмосферного повітря, на рух або поштовхи масла усередині кожуха, а також на механічні пошкодження, які можуть виникати із-за вібрації корпусу агрегату. Для того щоб уникнути помилкового спрацьовування газового захисту і непотрібного відключення трансформатора, нижній поплавець газового реле найчастіше виставляють так, щоб він реагував на швидкість руху мастила в межах від 50 до 160 см/с.

Переваги захисту

Серед основних переваг газового захисту трансформатора можна виділити наступні пункти:

Простота пристрою даного захисту, а також висока чутливість реле.

Кількість часу, який необхідно для захисту прийняття рішення, дуже мало. Присутня можливість вибору між сигналом та відключенням, в залежності від інформації про пошкодження всередині об'єкта.

Саме газова захист вважається найбільш чутливою при захисті обмоток трансформатора, а також при замиканні його витків.

Крім сказаного, можна додати, що всі трансформатори, потужність яких 1000 кВт і більше, поставляються вже з наявністю даного типу захисту. Однак є невеликий мінус, який полягає в тому, що газова захист ніяк не реагує на пошкодження висновків агрегату, а тому повинна комплектуватися другий захистом від внутрішніх проблем. Приміром, у трансформаторах малої потужності, такою системою захисту стали МТЗ і струмове відсічення.