Адміністратор

4 пристрої захисту силових трансформаторів

Захист силового трансформатора реалізується за допомогою двох різних типів пристроїв, а саме пристроїв, які вимірюють електричні величини, що впливають на трансформатор, через вимірювальні трансформатори і пристрої, які вказують стан фізичних величин на самому трансформаторі.
Прикладом першого може бути диференційний захист по струму і подальший моніторинг температури масла.
пристрої захисту

Далі розглядаються захисні пристрої, зазвичай поставляються в складі поставки силового трансформатора.

• Реле Бухгольца (газ)
• Реле тиску
• Пристрій контролю рівня масла
• термометр обмоток

Захист силового трансформатора в цілому і використання наведених нижче захисних пристроїв тут не обговорюються.

1. Реле Бухгольца (газ)

Захист Бухгольца є механічним дефектоскопом для електричних несправностей в масляних трансформаторах. Реле Бухгольца (газ) розміщується в трубопроводі між основним резервуаром трансформатора і масляним ресивером. Труба консерватора повинна бути злегка нахилена для надійної роботи.
Часто існує обхідна труба (байпас), яка дозволяє відключити реле Бухгольца і вивести його з експлуатації.
Захист Бухгольца - це швидкий і чутливий детектор несправностей. Він працює незалежно від кількості обмоток трансформатора, положення перемикача вводів і вимірювальних трансформаторів. Якщо пристрій РПН має тип резервуара (контейнер), який має власну масляну камеру з Маслорасшірітель, то є спеціальне реле Бухгольца для перемикача відгалужень.
Типова захист Бухгольца містить поворотний поплавок (F) і поворотну лопать (V), як показано на малюнку 1. Поплавок містить один ртутний вимикач, а лопать також містить інший ртутний вимикач. Зазвичай корпус заповнений маслом, ртутні вимикачі відкриті.

Основна конструкція реле Бухгольца

Малюнок 1 - Основна конструкція реле Бухгольца

Коли виникає незначна помилка ...

Тут передбачається, що в трансформаторі виникає невелика помилка. Гази, що виникають при незначних пошкодженнях, піднімаються від місця пошкодження до верхньої частини трансформатора. Потім газові бульбашки проходять вгору по трубопроводу до консерватора. Газові бульбашки будуть забиті в кожух захисту Бухгольца.
Це означає, що газ замінює масло в корпусі. У міру падіння рівня масла поплавок (F) буде спливати, а ртутний вимикач нахиляється і замикає ланцюг аварійної сигналізації.

Коли відбувається серйозна помилка ...

Також передбачається, що в трансформаторі може виникнути критична ситуація або помилка, будь то земля між фазами або обмотками. Такі відмови швидко виробляють великі обсяги газу (понад 50 см3 / (кВт) і парів масла, які не можуть втекти.
Тому вони виробляють різке наростання тиску і витісняють масло. Це створює швидкий потік від трансформатора до консерватора. Фланець (V) реагує на великий потік масла і газу в трубі до консерватора. В цьому випадку ртутний вимикач замикає ланцюг відключення. Час спрацювання спорогенезу контакту залежить від місця пошкодження і величини струму короткого замикання.

Випробування, проведені з імітованими умовами експлуатації, показали, що можлива робота в діапазоні часу 0,050-0,10 секунд. Час роботи не повинна перевищувати 0,3 секунди.
Реле газового акумулятора також забезпечує довгострокове накопичення газів, пов'язаних з перегрівом різних частин трансформаторного провідника і систем ізоляції. Це дозволить виявити джерела несправностей на ранніх стадіях і запобігти значних збитків.

Типовий вид реле Бухгольца з фланцями з обох сторін для з'єднань труб

Малюнок 2 - Типовий прогноз реле Бухгольца з фланцями з обох сторін для з'єднань труб

Коли трансформатор спочатку вводиться в експлуатацію, повітря, замкнений в обмотках, може давати непотрібні сигнали тривоги. Зазвичай для видалення повітря в силових трансформаторах використовується вакуумна обробка при наповненні трансформаторного бака маслом.
Газ, що накопичується без цієї обробки, буде, звичайно, повітрям, що можна підтвердити, побачивши, що він не горючий.

Крім того, реле Бухгольца може визначити чи падає рівень масла нижче рівня реле в результаті витоку з трансформаторного бака.

2. Реле тиску

Багато силові трансформатори з перемикачем відгалужень на корпусі мають захист від тиску для окремого масляного відділення з відсіченням перемикачем. Цей захист виявляє раптову швидкість підвищення тиску всередині корпусу масляного відділення.
На малюнку 3 показаний принцип реле тиску.

Реле тиску

Малюнок 3 - Реле тиску

Коли тиск перед поршнем перевищує опір пружини, поршень буде переміщати переключають контакти. Мікроперемикач всередині комутаційного блоку герметично закритий і герметизирован газоподібним азотом.

Внутрішня несправність маслонаполненного трансформатора зазвичай супроводжується надлишковим тиском в трансформаторному резервуарі.
Найпростішою формою влаштування для скидання тиску є широко використовуваний дискретний диск. Хвиля масла, викликана важкою внутрішньої несправністю, розриває диск і дозволяє швидко скинути масло. Скидання і обмеження підвищення тиску запобігають вибух резервуару і подальший пожежа.
Крім того, якщо використовується окремий масляний кожух перемикач РПН може бути оснащений пристроєм для скидання тиску.

Принципова конструкція пристрою для скидання тиску

Пристрій для скидання тиску може бути оснащено контактним блоком (вузлами) для подачі сигналу на ланцюгу відключення автоматичного вимикача (їй).

Пристрій скидання тиску з контактними блоками

Недоліком крихкого диска є те, що час, що залишився в баку масло залишається відкритим в атмосфері після розриву. Цього можна уникнути за більш ефективним пристроєм - клапан скидання тиску, який відкривається, дозволяючи зливати масло, якщо тиск перевищує попередньо встановлену межу.

Трансформатор, що має запобіжний клапан більш досконалий, тому що надлишковий тиск може бути обмежена величиною, нешкідливою для трансформатора.
Якщо аномальний тиск відносно високий, цей регульований пружиною клапан може працювати протягом декількох мілісекунд і забезпечувати швидке відключення при установці відповідних контактів. Клапан закривається автоматично, коли внутрішній тиск падає нижче критичного рівня.

3. Пристрій контролю рівня масла

Трансформатори з масляним ресивером (ами) (розширювальний бак) часто мають монітор рівня масла. Зазвичай монітор має два контакти для сигналізації. Один контакт призначений для сигналізації максимального рівня масла, а інший контакт призначений для сигналізації мінімального рівня масла.

Типовий прогноз пристрої контролю рівня масла

Малюнок 6 - Типовий вигляд пристрою контролю рівня масла

Верхній масляний термометр має колбу рідкого термометра в кишені у верхній частині трансформатора. Термометр вимірює температуру топ-масла трансформатора. Верхній масляний термометр може мати від одного до чотирьох контактів, які послідовно закриваються при послідовній більш високій температурі.
З чотирма встановленими контактами два нижніх рівня зазвичай використовуються для запуску вентиляторів або насосів для примусового охолодження, третій рівень - для ініціювання аварійного сигналу, а четвертий - для відключення вимикачів навантаження або знеструмлення трансформатора або обох.
На наведеному нижче малюнку показана конструкція капілярного верхнього масляного термометра, в якому колба знаходиться в «кишені», оточеному маслом зверху трансформатора. Колба з'єднана з вимірювальним сильфоном всередині основного блоку через капілярну трубку. Сильфон переміщує індикатор за допомогою механічних зв'язків, що призводить до роботи контактів при заданих температурах.

Капілярний тип пристрою вимірювання температури масла у верхній частині

Малюнок 7 - Капілярний тип пристрою для вимірювання температури

Температура верхнього масла може бути значно нижче, ніж температура обмотки, особливо невдовзі після різкого збільшення навантаження. Це означає, що верхній масляний термометр не є ефективним захистом від перегріву.
Однак в тих випадках, коли допускається політика по скороченню терміну життя трансформаторів, відключення при високій температурі верхнього-масла може бути задовільним рішенням. Це дає додаткову перевагу безпосередньо контролювати температуру масла, щоб гарантувати, що воно не досягне температури спалаху.

4. Термометр обмотки
Намотувальний термометр, показаний на малюнку нижче, реагує як на температуру топ-масла, так і на ефект нагрівання струму навантаження.

Капілярний тип намоточного термометра

Малюнок 8 - Капілярний тип намоточного термометра

Термометр обмотки надає дані найгарячішою частини обмотки. Температура верхнього масла вимірюється аналогічним способом, як описано вище. Вимірювання додатково розширюється сигналом струму, пропорційним струму навантаження в обмотці.
Цей сигнал струму береться з трансформатора струму, розташованого усередині втулки цієї конкретної обмотки. Цей струм подається на резисторний елемент в основному блоці. Цей резистор нагрівається, і в результаті протікає через нього струму він, в свою чергу, нагріває вимірювальний сильфон, що призводить до збільшення руху індикатора.

Малюнок 9 - Верхній масляний термометр і основні намотувальні термометри, встановлені на стороні силового трансформатора.

Температурне зсув пропорційний опору елемента електричного нагріву (резистора).
Результат теплового запуску забезпечує дані для регулювання опору і, отже, зміщення температури. Ухил повинен відповідати різниці між температурою гарячої точки і температурою верхнього масла. Постійна часу нагрівання кишені повинна відповідати постійної часу нагріву обмотки.
Потім датчик температури фіксує температуру, рівну температурі обмотки, якщо зсув дорівнює різниці температур і постійні часу рівні.

Термометр обмотки може мати від одного до чотирьох контактів, які послідовно закриваються при послідовно підвищується температурі.
З чотирма встановленими контактами два найнижчих рівня зазвичай використовуються для запуску вентиляторів або насосів для примусового охолодження, третій рівень - для ініціювання аварійного сигналу, а четвертий - для відключення вимикачів навантаження або знеструмлення трансформатора або обох.
У разі, якщо силовий трансформатор оснащений термометром верхнього рівня і намотувальним термометром, останній зазвичай виконує контроль примусового охолодження.