Газовое реле трансформатора

• Стандартное название: Газовое реле (Газовое реле, широко известное в мире как реле Бухгольца.

• основная функциональность: В качестве уникальной первичной защиты от внутренних повреждений в масляных силовых трансформаторах используется для обнаружения газов, образующихся при разложении изоляционных материалов в результате электрических разрядов или локального перегрева, а также воздействия потока масла, вызванного сильными короткими замыканиями.

• -диапазон защиты: Охватывает широкий спектр неисправностей в баке трансформатора и особенно чувствителен к начальным скрытым неисправностям, таким как короткие замыкания между витками обмотки, многоточечное заземление сердечника и плохой контакт устройства РПН.

• Принцип работы: Механические реле, основанные на физических явлениях. Использует принцип, согласно которому газ, образующийся при повреждении, менее плотный, чем масло, и поднимается вверх для сбора (сигнализация легкого газа), и принцип кинетической энергии удара потока масла в случае серьезного повреждения (отключение тяжелого газа).

• монтажное положение: Горизонтально устанавливается в соединительной линии между корпусом бака трансформатора и расширителем, обеспечивая прохождение всех газов, образующихся в баке, через реле на пути вверх.

• применяемое значениеЭто самый простой, надежный и незаменимый компонент системы защиты трансформатора, способный подавать сигналы раннего предупреждения на самой ранней стадии повреждения или быстро отключать трансформатор в случае серьезного повреждения, эффективно предотвращая разрастание повреждения или даже взрыв в баке.

I. Принцип работы и структура

Газовое реле - это неэлектрическое защитное реле, действие которого не зависит от электрических параметров, таких как ток и напряжение, а реагирует на физические явления, возникающие при повреждениях в трансформаторе. Его внутренняя структура обычно содержит два основных элемента действия, соответствующих двум различным логическим схемам защиты.

1. Световой газовый сигнализатор

• Механизм действия: При незначительных или начальных неисправностях трансформатора, таких как небольшие короткие замыкания между витками обмотки, чрезмерные вихревые токи из-за повреждения изоляции между листами кремниевой стали в железном сердечнике, электрические искры из-за плохого контакта с устройством РПН и т.д., эти точки отказа вызывают термическое разложение окружающего изоляционного масла и изоляционной бумаги с образованием различных газов, таких как водород, метан, этилен и так далее. Плотность этих газов гораздо меньше абсолютной - кромка масла, будет в виде пузырьков из точки отказа выходить и подниматься. Поскольку газовое реле установлено на пути потока масла, эти газы в конечном итоге будут собираться в верхнем пространстве реле.

• Структура и движение:: В верхней части реле установлен чашеобразный или полый поплавок с отверстием вниз, к которому с помощью рычажного механизма подсоединен геркон или ртутный контакт. Когда в верхней части скапливается газ, уровень масла в этой зоне падает, и поплавок погружается, теряя плавучесть, тем самым замыкая контакт и подавая сигнал тревоги "легкий газ".

• значение: Световая газовая сигнализация - этопредупреждающий сигналЭто наводит эксплуатационный персонал на мысль о том, что в трансформаторе могут быть скрытые неисправности и что необходимо как можно скорее провести такие тесты, как анализ масла на растворенный газ (DGA), чтобы диагностировать характер неисправностей и вовремя их устранить, чтобы избежать дальнейшего развития неисправностей.

2. Поездка на тяжелом газе

• Механизм действия: При серьезном коротком замыкании внутри трансформатора, таком как фазовое короткое замыкание или серьезное поочередное короткое замыкание, мгновенная генерация огромной энергии дуги приводит к резкому газификации окружающего изоляционного масла, формируя мощную волну давления и высокоскоростной поток масла, вытекающий из корпуса бака в шкаф для хранения масла.

• Структура и движение: Путь потока масла внутри реле содержит перегородку или заглушку, которая соединена с другим независимым герконом или ртутным контактом. В нормальных условиях скорость потока масла достаточно мала, чтобы сдвинуть пластину. Однако в случае серьезной внутренней неисправности высокоскоростной поток масла будет толкать пластину, отклоняя ее настолько, что это приведет к замыканию контактов и выдаче команды отключения "тяжелый газ". Эта команда воздействует непосредственно на выключатели с каждой стороны трансформатора, мгновенно отключая его от сети.

• значение:: Защита от тяжелых газовДействие отключения основной защитыОн предназначен для того, чтобы как можно быстрее изолировать трансформатор после возникновения неисправности, предотвратить непрерывный ввод энергии неисправности, минимизировать повреждения оборудования и предотвратить распространение аварии (например, возгорание бака, взрыв).

II. Требования к установке и эксплуатации

• Требования к установке:

  • Он должен быть установлен горизонтально на соединительной линии между верхней частью резервуара и корпусом резервуара.

  • Линия должна иметь наклон вверх 2%-4%, чтобы газ беспрепятственно поступал в резервуар и в реле.

  • Направление стрелки на реле должно указывать на масляный резервуар.

  • Внутренняя часть реле должна быть заполнена изоляционным маслом, а остатки воздуха должны отсутствовать.

• Меры предосторожности при эксплуатации:

  • В недавно введенных в эксплуатацию или капитально отремонтированных трансформаторах воздух, запертый в изоляционном материале, может сначала выходить, что может вызвать ложную тревогу по легкому газу.

  • Колебания потока масла могут быть вызваны во время таких операций, как заправка, фильтрация масла или переключение охладителя трансформатора, и часто необходимо временно переключить цепь отключения тяжелого газа в сигнальное положение или выйти из него на короткое время, чтобы предотвратить случайное срабатывание защиты от тяжелого газа.

  • Землетрясения или сильные механические вибрации также могут привести к сбоям в работе реле, поэтому современные реле разрабатываются с определенным уровнем сейсмостойкости.

III. Преимущества и недостатки газовой релейной защиты

Плюсы.

• высокая чувствительность: Чувствительность к различным видам внутренних неисправностей, особенно к начальным неисправностям, таким как межвитковые короткие замыкания, намного выше, чем у защиты по количеству электроэнергии.

• высокая надёжность: Простая конструкция, основанная на чисто физических принципах действия, на которую мало влияют работа внешней электрической системы, уровень тока короткого замыкания, насыщение ТТ и другие факторы.

• -Принцип понятен.: Сигналы тревоги по легкому и сильному газу соответствуют неисправностям различной степени тяжести, что облегчает оценку неисправностей.

Недостатки.

• неселективный: Невозможно определить, является ли это повреждением обмотки или сердечника, и необходимо провести дополнительный анализ в сочетании с другими диагностическими инструментами (например, DGA).

• Мертвая зона существует: При неисправностях в нижней части резервуара, где возникающий масляный удар может затухнуть до того, как достигнет реле, а также при неисправностях внутри свинцового корпуса газовое реле может оказаться неспособным эффективно защитить.

• Возможные проступки: Существует вероятность ложного срабатывания в условиях, не связанных с неисправностями, например, при дозаправке, землетрясениях, колебаниях уровня масла при прохождении неисправностей и т.д.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Как определить, какой газ присутствует при срабатывании газового реле?
При возникновении сигнала тревоги по легкому газу обслуживающий персонал должен немедленно собрать газ через клапан отбора, расположенный на верхней части реле. Воспламеняемость собранного газа можно определить с помощью простого полевого теста (открытый огонь строго запрещен, необходимо использовать специализированные приборы). Бесцветные, не имеющие запаха и невоспламеняющиеся газы обычно представляют собой воздух; воспламеняющиеся газы указывают на наличие дефектов при разложении изоляционных материалов. Точный анализ состава требует хроматографического анализа в лаборатории.

2. Почему рабочее значение защиты от тяжелых газов устанавливается в зависимости от расхода масла?
Поскольку природа серьезного внутреннего повреждения характеризуется быстрым высвобождением энергии, это неизбежно приводит к быстрому расширению и вытеканию нефти. Скорость потока нефти напрямую зависит от величины энергии повреждения. Поэтому настройка порога срабатывания защиты от тяжелых газов на определенную скорость потока масла (например, 0,6 м/с, 1,0 м/с и т. д.) позволяет эффективно отличить нормальную циркуляцию масла от опасного воздействия потока масла, что гарантирует мгновенное срабатывание защиты только в случае действительно серьезной внутренней неисправности.

3. Как "газовая защита" и "дифференциальная защита" работают вместе для защиты от внутренних повреждений трансформатора?
Они дополняют друг друга и представляют собой две основные защиты, которые наиболее важны при повреждениях в трансформаторе.

• газовая защитаПри межвитковых коротких замыканиях, повреждениях сердечника, перегреве, выделении газа и т.д.Отсутствие значительных изменений в электрических величинахОсобенно чувствительны начальные или неметаллические дефекты.

• дифференциальная защитаметалликфазовое короткое замыканиеСамая быстрая и надежная реакция на неисправности с высоким током, такие как.
  Любого из этих двух действий достаточно для отключения трансформатора. Такая резервная конфигурация значительно повышает общую надежность защиты трансформатора.