Relé de gás do transformador

• Nome padrão: Relé de gás (Relé de gás, comumente conhecido internacionalmente como Buchholz Relay.

• funcionalidade principalProteção primária exclusiva contra falhas internas em transformadores de potência imersos em óleo: Como proteção primária exclusiva contra falhas internas em transformadores de potência imersos em óleo, é usado para detectar gases gerados pela decomposição de materiais de isolamento devido a descargas elétricas ou superaquecimento localizado, bem como choques de fluxo de óleo causados por falhas graves de curto-circuito.

• -faixa de proteçãoFalhas latentes: abrange uma ampla gama de falhas no tanque do transformador e é particularmente sensível a falhas latentes iniciais, como curtos-circuitos entre enrolamentos, aterramento multiponto do núcleo e mau contato do comutador.

• Princípio de funcionamentoRelés mecânicos baseados em fenômenos físicos. Utiliza o princípio de que o gás produzido por uma falha é menos denso do que o óleo e sobe para ser coletado (sinalização de gás leve) e o princípio da energia cinética do impacto do fluxo de óleo no caso de uma falha grave (disparo de gás pesado).

• posição de montagemMontagem horizontal na linha de conexão entre o corpo do tanque do transformador e o conservador de óleo, garantindo que todos os gases gerados pelo tanque passem pelo relé na subida.

• valor aplicadoÉ o componente mais simples, mais confiável e indispensável do sistema de proteção do transformador, capaz de emitir sinais de alerta no estágio inicial de uma falha ou de remover rapidamente o transformador no caso de uma falha grave, evitando efetivamente que a falha se expanda ou até mesmo provoque uma explosão no tanque.

I. Princípio de funcionamento e estrutura

Um relé de gás é um relé de proteção de quantidade não elétrica cuja ação não depende de parâmetros elétricos, como corrente e tensão, mas responde aos fenômenos físicos gerados por falhas no transformador. Sua estrutura interna geralmente contém dois elementos de ação principais, correspondentes a duas lógicas de proteção diferentes.

1. alarme de gás leve

• Mecanismo de açãoFalhas de isolamento: Quando há falhas menores ou iniciais no transformador, como pequenos curtos-circuitos entre as espiras do enrolamento, correntes parasitas excessivas devido a danos no isolamento entre as chapas de aço silício no núcleo de ferro, faíscas elétricas devido ao mau contato com o comutador de derivação etc., esses pontos de falha fazem com que o óleo isolante e o papel isolante ao redor se decomponham termicamente, produzindo diversos gases, como hidrogênio, metano, etileno etc. A densidade desses gases é muito menor do que a do óleo de borda absoluta, que se apresentará na forma de bolhas do ponto de falha para escapar e subir. Como o relé de gás está instalado no caminho do fluxo de óleo, esses gases acabarão se acumulando no espaço superior do relé.

• Estrutura e movimentoDescrição: A parte superior do relé é equipada com uma boia em forma de copo ou boia oca com uma abertura para baixo, à qual um reed switch ou contato de mercúrio é conectado por meio de um mecanismo de alavanca. À medida que o gás se acumula na parte superior, o nível de óleo na área cai e o flutuador afunda ao perder flutuabilidade, fazendo com que o contato se feche e sinalize um alarme de “gás leve”.

• significadoSinalização de gás leve é umsinal de alertaIsso sugere à equipe de O&M que pode haver falhas latentes no transformador e que testes como a análise de gás dissolvido (DGA) do óleo precisam ser organizados o mais rápido possível para diagnosticar a natureza das falhas e tratá-las a tempo de evitar o desenvolvimento de outras falhas.

2. viagem de gás pesado

• Mecanismo de açãoQuando ocorre uma falha grave de curto-circuito no interior do transformador, como um curto-circuito fase a fase ou um curto-circuito grave de volta a volta, a geração instantânea de uma enorme energia de arco fará com que o óleo isolante circundante gaseifique drasticamente, formando uma poderosa onda de pressão e um fluxo de óleo de alta velocidade, que vai do corpo do tanque até o gabinete de armazenamento de óleo.

• Estrutura e movimentoPlaca de contato: O caminho do fluxo de óleo no interior do relé contém um defletor ou rolha que é conectado a outro reed switch independente ou contato de mercúrio. Em condições normais, a velocidade do fluxo de óleo é baixa o suficiente para empurrar a placa. Entretanto, no caso de uma falha interna grave, o impacto do óleo em alta velocidade empurrará a placa, desviando-a o suficiente para acionar o fechamento do contato e emitir um comando de disparo de “gás pesado”. Esse comando atua diretamente nos disjuntores de cada lado do transformador, removendo instantaneamente o transformador da rede.

• significado:: A proteção contra gases pesados éAção de disparo da proteção principalEle é projetado para isolar o transformador o mais rápido possível após a ocorrência de uma falha, para evitar a entrada contínua de energia de falha, para minimizar os danos ao equipamento e para evitar que o acidente se expanda (por exemplo, incêndio no tanque, explosão).

II Requisitos de instalação e operação

• Requisitos de instalação:

  • Ele deve ser montado horizontalmente na linha de conexão entre a parte superior do tanque e o gabinete do reservatório.

  • A linha precisa ter uma inclinação ascendente de 2%-4% para garantir que o gás flua suavemente em direção ao reservatório e para dentro do relé.

  • A direção da seta no relé deve apontar para o reservatório de óleo.

  • O interior do relé deve estar cheio de óleo isolante e não deve haver ar residual.

• Precauções durante a operação:

  • Transformadores recém-comissionados ou revisados podem inicialmente ter ar preso no material de isolamento escapando, o que pode causar um alarme falso de gás leve.

  • As flutuações no fluxo de óleo podem ser causadas durante operações como reabastecimento, filtragem de óleo ou troca de resfriador do transformador, e muitas vezes é necessário mudar temporariamente o circuito de disparo de gás pesado para a posição de sinal ou sair dele por um curto período de tempo para evitar que a proteção contra gás pesado seja ativada inadvertidamente.

  • Terremotos ou fortes vibrações mecânicas também podem causar mau funcionamento dos relés, por isso os relés modernos são projetados com um certo nível de desempenho sísmico.

III Vantagens e desvantagens da proteção por relé de gás

Prós.

• alta sensibilidadeProteção de quantidade elétrica: A sensibilidade a vários tipos de falhas internas, especialmente falhas iniciais, como curtos-circuitos entre curvas, é muito maior do que a proteção de quantidade elétrica.

• alta confiabilidadeEstrutura simples, baseada em princípios de ação puramente físicos, com pouca influência da operação externa do sistema elétrico, dos níveis de corrente de curto-circuito, da saturação do TC e de outros fatores.

• -O princípio é claro.Alarmes de gás leve e disparos de gás pesado correspondem a falhas de diferentes graus de gravidade, facilitando o julgamento de falhas.

Desvantagens.

• não seletivoNão é possível distinguir se é uma falha no enrolamento ou no núcleo, e precisa ser analisada em conjunto com outras ferramentas de diagnóstico (por exemplo, DGA).

• Existe uma zona mortaNo caso de falhas na parte inferior do tanque, onde o choque de óleo resultante pode ter se deteriorado antes de chegar ao relé, e no caso de falhas no interior do invólucro de chumbo, o relé de gás pode não ser capaz de proteger de forma eficaz.

• Possível comportamento inadequadoHá a possibilidade de falsa ativação em condições que não sejam de falha, como reabastecimento, terremotos, flutuações no nível de óleo devido a falhas na passagem, etc.

Perguntas frequentes (FAQ)

1) Como você determina que tipo de gás está presente quando um relé de gás é ativado?
Quando ocorrer um alarme de gás leve, a equipe de O&M deve coletar imediatamente o gás por meio da válvula de retirada na parte superior do relé. A inflamabilidade do gás coletado pode ser determinada por um teste de campo simples (chamas abertas são estritamente proibidas e instrumentos especializados devem ser usados). Os gases incolores, inodoros e não inflamáveis geralmente são ar; os gases inflamáveis são indicativos de gases de falha provenientes da decomposição de materiais de isolamento. Uma análise precisa da composição precisa ser enviada ao laboratório para análise cromatográfica.

2) Por que o valor operacional da proteção contra gases pesados é definido de acordo com a taxa de fluxo de óleo?
Como a característica essencial de uma falha interna grave é a rápida liberação de energia, isso inevitavelmente leva à rápida expansão e ao fluxo de óleo. A velocidade do fluxo de óleo está diretamente relacionada à magnitude da energia da falha. Portanto, a definição do limite de ação da proteção contra gases pesados para uma velocidade específica de fluxo de óleo (por exemplo, 0,6 m/s, 1,0 m/s etc.) distingue efetivamente entre a circulação normal de óleo e os impactos perigosos do fluxo de óleo defeituoso, garantindo que a proteção só seja acionada instantaneamente no caso de uma falha interna realmente grave.

3) Como a “proteção contra gás” e a “proteção diferencial” trabalham juntas para proteger contra falhas internas do transformador?
Elas se complementam e constituem as duas principais proteções que são mais importantes para falhas no transformador.

• proteção contra gasesPara curtos-circuitos entre voltas, falhas no núcleo, superaquecimento e produção de gás, etc.Nenhuma mudança significativa nas quantidades elétricasAs falhas iniciais ou não metálicas são particularmente sensíveis.

• proteção diferencialmetálicocurto-circuito fase a faseA resposta mais rápida e confiável para falhas de alta corrente, como.
  Qualquer uma das duas ações é suficiente para remover o transformador. Essa configuração redundante melhora muito a confiabilidade geral da proteção do transformador.