Transformateur Relais gaz

• Nom de la norme: Relais gaz (Relais à gaz, plus connu sous le nom de relais Buchholz).

• fonctionnalité de baseLe système de protection contre les défauts internes des transformateurs de puissance à bain d'huile est utilisé pour détecter les gaz générés par la décomposition des matériaux d'isolation due à des décharges électriques ou à une surchauffe locale, ainsi que les impacts du flux d'huile causés par de graves défauts de court-circuit.

• -gamme de protectionIl est particulièrement sensible aux défauts latents initiaux tels que les courts-circuits entre enroulements, les mises à la terre multipoints du noyau et les mauvais contacts avec le changeur de prises.

• Principe de fonctionnementRelais mécaniques basés sur des phénomènes physiques. Il utilise le principe selon lequel le gaz produit par un défaut est moins dense que l'huile et remonte pour s'accumuler (signalisation des gaz légers) et le principe de l'énergie cinétique de l'impact du flux d'huile en cas de défaut grave (déclenchement des gaz lourds).

• position de montageLe relais est monté horizontalement dans la ligne de connexion entre le corps de la cuve du transformateur et le conservateur d'huile, de sorte que tous les gaz générés par la cuve doivent passer par le relais lors de leur remontée.

• valeur appliquéeIl s'agit de l'élément le plus simple, le plus fiable et le plus indispensable du système de protection du transformateur, capable de donner des signaux d'alerte dès les premiers stades d'un défaut, ou d'arrêter rapidement le transformateur en cas de défaut grave, empêchant ainsi efficacement le défaut de s'étendre, voire de déclencher une explosion dans la cuve.

I. Principe de fonctionnement et structure

Un relais à gaz est un relais de protection à quantité non électrique dont l'action ne dépend pas de paramètres électriques tels que le courant et la tension, mais répond aux phénomènes physiques générés par les défauts à l'intérieur du transformateur. Sa structure interne contient généralement deux éléments d'action principaux, correspondant à deux logiques de protection différentes.

1) Alarme de gaz léger

• Mécanisme d'actionLorsque le transformateur présente des défauts mineurs ou initiaux, tels que des courts-circuits mineurs entre les tours d'enroulement, des courants de Foucault excessifs dus à des dommages d'isolation entre les feuilles d'acier au silicium dans le noyau de fer, des étincelles électriques dues à un mauvais contact avec le changeur de prises, etc., ces points de défaillance provoquent la décomposition thermique de l'huile isolante et du papier isolant environnants, produisant une variété de gaz, tels que l'hydrogène, le méthane, l'éthylène, et ainsi de suite. La densité de ces gaz est bien inférieure à la densité absolue de l'huile de bord, et ils se présenteront sous la forme de bulles qui s'échapperont du point de défaillance et s'élèveront. Comme le relais à gaz est installé sur le trajet du flux d'huile, ces gaz finiront par s'accumuler dans l'espace supérieur du relais.

• Structure et mouvementLa partie supérieure du relais est équipée d'un flotteur en forme de coupelle ou d'un flotteur creux avec une ouverture vers le bas, auquel un interrupteur Reed ou un contact à mercure est relié au moyen d'un mécanisme à levier. Lorsque du gaz s'accumule dans la partie supérieure, le niveau d'huile dans la zone baisse et le flotteur s'enfonce en perdant sa flottabilité, ce qui entraîne la fermeture du contact et la signalisation d'une alarme "gaz léger".

• significationLa signalisation des gaz légers est unesignal d'avertissementIl suggère au personnel O&M qu'il peut y avoir des défauts latents dans le transformateur et que des tests tels que l'analyse des gaz dissous (DGA) de l'huile doivent être organisés dès que possible pour diagnostiquer la nature des défauts et les traiter à temps afin d'éviter qu'ils ne se développent davantage.

2) Déplacement de gaz lourds

• Mécanisme d'actionLorsqu'un grave défaut de court-circuit se produit à l'intérieur du transformateur, tel qu'un court-circuit phase à phase ou un grave court-circuit tour à tour, la génération instantanée d'une énorme énergie d'arc provoque une gazéification spectaculaire de l'huile isolante environnante, formant une puissante onde de pression et un flux d'huile à grande vitesse, se propageant du corps du réservoir à l'armoire de stockage de l'huile.

• Structure et mouvementLe circuit d'écoulement de l'huile à l'intérieur du relais contient un déflecteur ou un bouchon qui est connecté à un autre interrupteur à lames indépendantes ou à un contact à mercure. Dans des conditions normales, la vitesse du flux d'huile est suffisamment faible pour pousser la plaque. Toutefois, en cas de défaillance interne grave, l'impact de l'huile à grande vitesse pousse la plaque, la dévie suffisamment pour actionner la fermeture du contact et émettre une commande de déclenchement "gaz lourd". Cette commande agit directement sur les disjoncteurs situés de chaque côté du transformateur, retirant instantanément le transformateur du réseau.

• signification: : La protection contre les gaz lourds estAction de déclenchement de la protection principaleIl est conçu pour isoler le transformateur aussi rapidement que possible après l'apparition d'un défaut, pour empêcher l'apport continu d'énergie de défaut, pour minimiser les dommages à l'équipement et pour éviter que l'accident ne s'étende (par exemple, incendie de réservoir, explosion).

II. exigences en matière d'installation et de fonctionnement

• Exigences en matière d'installation:

  • Il doit être monté horizontalement sur la ligne de raccordement entre le haut du réservoir et l'armoire du réservoir.

  • La conduite doit avoir une inclinaison ascendante de 2%-4% pour garantir que le gaz s'écoule en douceur vers le réservoir et dans le relais.

  • Le sens de la flèche sur le relais doit être orienté vers le réservoir d'huile.

  • L'intérieur du relais doit être rempli d'huile isolante et il ne doit pas y avoir d'air résiduel.

• Précautions à prendre lors de l'utilisation:

  • Les transformateurs nouvellement mis en service ou révisés peuvent initialement voir s'échapper l'air emprisonné dans le matériau d'isolation, ce qui peut provoquer une fausse alarme de gaz léger.

  • Des fluctuations du débit d'huile peuvent être provoquées lors d'opérations telles que le ravitaillement en carburant, le filtrage de l'huile ou la commutation du refroidisseur du transformateur, et il est souvent nécessaire de mettre temporairement le circuit de déclenchement du gaz lourd en position de signal ou de le quitter pendant une courte période afin d'éviter que la protection contre le gaz lourd ne soit activée par inadvertance.

  • Les tremblements de terre ou les fortes vibrations mécaniques peuvent également entraîner un dysfonctionnement des relais, c'est pourquoi les relais modernes sont conçus avec un certain niveau de performance sismique.

III. avantages et inconvénients de la protection par relais de gaz

Pour.

• haute sensibilitéProtection contre les défauts internes : La sensibilité aux différents types de défauts internes, en particulier les défauts initiaux tels que les courts-circuits tour à tour, est beaucoup plus élevée que la protection contre les quantités d'électricité.

• haute fiabilitéStructure simple, basée sur des principes d'action purement physiques, avec peu d'influence du fonctionnement externe du système électrique, des niveaux de courant de court-circuit, de la saturation du TC et d'autres facteurs.

• -Le principe est clair.Les alarmes de gaz légers et les déclenchements de gaz lourds correspondent à des défauts de gravité différente, ce qui facilite l'évaluation des défauts.

Inconvénients.

• non sélectifIl n'est pas possible de distinguer s'il s'agit d'un défaut d'enroulement ou d'un défaut du noyau, et il convient de procéder à une analyse plus approfondie en conjonction avec d'autres outils de diagnostic (par exemple, DGA).

• Il existe une zone mortePour les défauts dans la partie inférieure du réservoir, où le choc pétrolier résultant peut s'être décomposé avant d'atteindre le relais, et pour les défauts à l'intérieur de l'enveloppe de plomb, le relais de gaz peut ne pas être en mesure d'assurer une protection efficace.

• Mauvais comportement possibleIl existe une possibilité de fausse activation dans des conditions non fautives telles que le ravitaillement en carburant, les tremblements de terre, les fluctuations du niveau d'huile dues à la traversée de défauts, etc.

Foire aux questions (FAQ)

1) Comment pouvez-vous déterminer le type de gaz présent lorsqu'un relais de gaz est activé ?
Lorsqu'une alarme de gaz léger se déclenche, le personnel d'exploitation et d'entretien doit immédiatement recueillir le gaz à l'aide de la vanne de retrait située sur le dessus du relais. L'inflammabilité du gaz collecté peut être déterminée par un simple test sur le terrain (les flammes nues sont strictement interdites et des instruments spécialisés doivent être utilisés). Les gaz incolores, inodores et ininflammables sont généralement de l'air ; les gaz inflammables sont des gaz de défaut provenant de la décomposition des matériaux d'isolation. L'analyse précise de la composition nécessite une analyse chromatographique en laboratoire.

2) Pourquoi la valeur de fonctionnement de la protection contre les gaz lourds est-elle fixée en fonction du débit d'huile ?
La caractéristique essentielle d'une défaillance interne grave étant la libération rapide d'énergie, cela entraîne inévitablement une expansion et un écoulement rapides de l'huile. La vitesse d'écoulement de l'huile est directement liée à l'ampleur de l'énergie de la défaillance. Par conséquent, en fixant le seuil d'action de la protection contre les gaz lourds à une vitesse d'écoulement d'huile spécifique (par exemple, 0,6 m/s, 1,0 m/s, etc.), on distingue efficacement la circulation normale de l'huile des impacts dangereux d'un écoulement d'huile défectueux, ce qui garantit que la protection ne se déclenche instantanément qu'en cas de défaillance interne vraiment grave.

3) Comment la "protection par gaz" et la "protection différentielle" fonctionnent-elles ensemble pour protéger contre les défauts internes du transformateur ?
Elles se complètent et constituent les deux protections principales qui sont les plus importantes en cas de défauts dans le transformateur.

• protection contre le gazPour les courts-circuits tour à tour, les défaillances du noyau, la surchauffe et la production de gaz, etc.Pas de changement significatif dans les quantités électriquesLes défauts initiaux ou non métalliques sont particulièrement sensibles.

• protection différentiellemétalliquecourt-circuit phase-phaseLa réponse la plus rapide et la plus fiable aux pannes à courant élevé telles que.
  L'une ou l'autre de ces deux actions suffit à retirer le transformateur. Cette configuration redondante améliore considérablement la fiabilité globale de la protection du transformateur.