Relè gas trasformatore

• Nome standard: Relè del gas (Relè a gas, comunemente noto a livello internazionale come Relè Buchholz.

• funzionalità di baseCome protezione primaria unica contro i guasti interni nei trasformatori di potenza in olio, viene utilizzato per rilevare i gas generati dalla decomposizione dei materiali isolanti a causa di scariche elettriche o surriscaldamento locale, nonché gli impatti del flusso d'olio causati da gravi guasti di cortocircuito.

• -gamma di protezioneCopre un'ampia gamma di guasti all'interno della cassa del trasformatore ed è particolarmente sensibile ai guasti latenti iniziali, come i cortocircuiti tra gli avvolgimenti, la messa a terra multipunto del nucleo e il cattivo contatto del commutatore.

• Principio di funzionamentoRelè meccanici basati su fenomeni fisici. Sfrutta il principio secondo cui il gas prodotto da un guasto è meno denso dell'olio e sale a raccogliere (segnalazione di gas leggero) e il principio dell'energia cinetica dell'impatto del flusso d'olio in caso di guasto grave (intervento di gas pesante).

• posizione di montaggioMontato orizzontalmente nella linea di collegamento tra il corpo del trasformatore e il conservatore dell'olio, assicura che tutti i gas generati dal serbatoio passino attraverso il relè durante la salita.

• valore applicatoÈ il componente più semplice, affidabile e indispensabile del sistema di protezione dei trasformatori, in grado di dare segnali di allarme nelle primissime fasi di un guasto o di rimuovere rapidamente il trasformatore in caso di guasto grave, evitando efficacemente che il guasto si espanda o addirittura che si inneschi un'esplosione nella vasca.

I. Principio di funzionamento e struttura

Un relè a gas è un relè di protezione di quantità non elettrica la cui azione non dipende da parametri elettrici come corrente e tensione, ma risponde ai fenomeni fisici generati dai guasti all'interno del trasformatore. La sua struttura interna contiene solitamente due elementi di azione centrali, corrispondenti a due diverse logiche di protezione.

1. Allarme gas leggero

• Meccanismo d'azioneQuando si verificano guasti minori o iniziali all'interno del trasformatore, come piccoli cortocircuiti tra le spire degli avvolgimenti, correnti parassite eccessive dovute a danni all'isolamento tra le lamine di acciaio al silicio nel nucleo di ferro, scintille elettriche dovute a un cattivo contatto con il commutatore ecc. La densità di questi gas è molto inferiore a quella dell'olio assoluto, e si presenteranno sotto forma di bolle dal punto di guasto per fuoriuscire e salire. Poiché il relè a gas è installato nel percorso del flusso dell'olio, questi gas finiranno per raccogliersi nello spazio superiore del relè.

• Struttura e movimento: la parte superiore del relè è dotata di un galleggiante a forma di coppa o di un galleggiante cavo con un'apertura verso il basso, al quale è collegato un interruttore reed o un contatto a mercurio mediante un meccanismo a leva. Quando il gas si raccoglie nella parte superiore, il livello dell'olio nell'area si abbassa e il galleggiante affonda perdendo galleggiabilità, facendo chiudere il contatto e segnalando un allarme “gas leggero”.

• significatoLa segnalazione di gas leggeri è unsegnale di avvertimentoCiò suggerisce al personale O&M che potrebbero esserci guasti latenti all'interno del trasformatore e che è necessario organizzare al più presto test come l'analisi dei gas disciolti (DGA) dell'olio per diagnosticare la natura dei guasti e affrontarli in tempo per evitare un ulteriore sviluppo dei guasti.

2. Viaggio nel gas pesante

• Meccanismo d'azioneQuando si verifica un grave guasto di cortocircuito all'interno del trasformatore, ad esempio un cortocircuito fase-fase o un grave cortocircuito giro-giro, la generazione istantanea di un'enorme energia d'arco causerà la gassificazione dell'olio isolante circostante, formando una potente onda di pressione e un flusso d'olio ad alta velocità, che si diffonde dal corpo del serbatoio all'armadio di stoccaggio dell'olio.

• Struttura e movimentoIl percorso del flusso d'olio all'interno del relè contiene un deflettore o un tappo collegato a un altro interruttore reed indipendente o a un contatto al mercurio. In condizioni normali, la velocità del flusso d'olio è sufficientemente bassa da spingere la piastra. Tuttavia, in caso di guasto interno grave, l'alta velocità dell'olio spinge la piastra, deviandola a sufficienza per attivare la chiusura del contatto ed emettere un comando di intervento “gas pesante”. Questo comando agisce direttamente sugli interruttori su ciascun lato del trasformatore, staccando istantaneamente il trasformatore dalla rete.

• significato:: La protezione contro i gas pesanti èIntervento della protezione principaleÈ progettato per isolare il trasformatore il più rapidamente possibile dopo il verificarsi di un guasto, per impedire l'immissione continua di energia di guasto, per ridurre al minimo i danni alle apparecchiature e per evitare che l'incidente si espanda (ad esempio, incendio del serbatoio, esplosione).

II. Requisiti di installazione e funzionamento

• Requisiti per l'installazione:

  • Deve essere montato orizzontalmente sulla linea di collegamento tra la parte superiore del serbatoio e l'armadio del serbatoio.

  • La linea deve avere un'inclinazione verso l'alto di 2%-4% per garantire che il gas fluisca senza problemi verso il serbatoio e verso il relè.

  • La direzione della freccia sul relè deve essere rivolta verso il serbatoio dell'olio.

  • L'interno del relè deve essere pieno di olio isolante e non deve essere presente aria residua.

• Precauzioni durante il funzionamento:

  • I trasformatori appena messi in funzione o revisionati possono inizialmente presentare una fuoriuscita di aria intrappolata nel materiale isolante, che può causare un falso allarme di gas leggero.

  • Le fluttuazioni del flusso d'olio possono essere causate durante operazioni quali il rifornimento, il filtraggio dell'olio o la commutazione del raffreddatore del trasformatore, e spesso è necessario commutare temporaneamente il circuito di intervento per gas pesanti nella posizione di segnale o uscire da esso per un breve periodo di tempo, al fine di evitare che la protezione per gas pesanti venga attivata inavvertitamente.

  • Anche i terremoti o le forti vibrazioni meccaniche possono causare il malfunzionamento dei relè, pertanto i relè moderni sono progettati con un certo livello di prestazioni sismiche.

III. Vantaggi e svantaggi della protezione con relè di gas

Pro.

• alta sensibilitàLa sensibilità ai vari tipi di guasti interni, in particolare ai guasti iniziali come i cortocircuiti da giro a giro, è molto più elevata rispetto alla protezione della quantità elettrica.

• alta affidabilitàStruttura semplice, basata su principi d'azione puramente fisici, poco influenzata dal funzionamento del sistema elettrico esterno, dai livelli di corrente di cortocircuito, dalla saturazione del TA e da altri fattori.

• -Il principio è chiaro.Gli allarmi per gas leggero e gli interventi per gas pesante corrispondono a guasti di diversa gravità, facilitando la valutazione dei guasti.

Svantaggi.

• non selettivoNon è possibile distinguere se si tratta di un guasto agli avvolgimenti o di un guasto al nucleo e deve essere analizzato ulteriormente insieme ad altri strumenti diagnostici (ad es. DGA).

• Esiste una zona mortaIn caso di guasti nella parte inferiore del serbatoio, dove l'urto dell'olio risultante potrebbe essere decaduto prima di raggiungere il relè, e in caso di guasti all'interno dell'involucro di piombo, il relè del gas potrebbe non essere in grado di proteggere efficacemente.

• Possibile comportamento scorrettoEsiste la possibilità di una falsa attivazione in condizioni non di guasto, come rifornimento di carburante, terremoti, fluttuazioni del livello dell'olio dovute all'attraversamento di guasti, ecc.

Domande frequenti (FAQ)

1. Come si fa a capire che tipo di gas è presente quando si attiva un relè del gas?
Quando si verifica un allarme di gas leggero, il personale addetto alla manutenzione deve raccogliere immediatamente il gas attraverso la valvola di prelievo posta sulla parte superiore del relè. L'infiammabilità del gas raccolto può essere determinata con un semplice test sul campo (è severamente vietato l'uso di fiamme libere e si devono utilizzare strumenti specializzati). I gas incolori, inodori e non infiammabili sono solitamente aria; i gas infiammabili sono indice di gas di guasto derivanti dalla decomposizione dei materiali isolanti. Un'analisi accurata della composizione richiede un'analisi cromatografica in laboratorio.

2. Perché il valore di funzionamento della protezione contro i gas pesanti viene impostato in base alla portata dell'olio?
Poiché la natura di un grave guasto interno è caratterizzata da un rapido rilascio di energia, questo porta inevitabilmente a una rapida espansione e al flusso di olio. La velocità del flusso di olio è direttamente correlata all'entità dell'energia del guasto. Pertanto, impostando la soglia d'azione della protezione contro i gas pesanti su una specifica velocità del flusso d'olio (ad esempio, 0,6 m/s, 1,0 m/s, ecc.) si distingue efficacemente tra la normale circolazione dell'olio e i pericolosi impatti del flusso d'olio difettoso, garantendo che la protezione intervenga istantaneamente solo in caso di un guasto interno veramente grave.

3. In che modo la “protezione dal gas” e la “protezione differenziale” lavorano insieme per proteggere dai guasti interni del trasformatore?
Si completano a vicenda e costituiscono le due protezioni principali che sono più importanti per i guasti all'interno del trasformatore.

• protezione dal gasPer cortocircuiti da giro a giro, guasti al nucleo, surriscaldamento e produzione di gas, ecc.Nessuna variazione significativa delle quantità elettricheI difetti iniziali o non metallici sono particolarmente sensibili.

• protezione differenzialemetallicocortocircuito fase-faseLa risposta più rapida e affidabile ai guasti ad alta corrente, come ad esempio.
  Una delle due azioni è sufficiente per rimuovere il trasformatore. Questa configurazione ridondante migliora notevolmente l'affidabilità complessiva della protezione del trasformatore.