Газовое реле бухгольца принцип действия

Газовая защита трансформаторов

Газовая защита трансформаторов является наиболее чувствительной и универсальной защитой от внутренних повреждений. Она устанавливается на трансформаторах с масляным охлаждением, имеющих расширитель для масла.

Этот вид защиты основан на том, что любые повреждения в трансформаторе, включая повышенный нагрев масла, приводят к химическому разложению трансформаторного масла, а также органических материалов изоляции обмотки, в результате чего внутри трансформатора происходит выделение газа. Этот газ воздействует на специальные приборы газовой защиты, которые подают сигнал предупреждения или производят отключение трансформатора.

Газовая защита реагирует на такие повреждения, как междувитковое замыкание в обмотках трансформатора, на которые дифференциальная и максимально-токовая защита не реагирует; так как в подобных случаях величина тока замыкания оказывается недостаточной для срабатывания защиты.

Характер повреждения в трансформаторе и размеры повреждения сказываются на интенсивности образования газа. Если повреждение развивается медленно, чему соответствует медленное газообразование, то защита дает предупреждающий сигнал, но отключение трансформатора не производит.

Интенсивное и даже бурное газообразование, свидетельствующее о коротком замыкании, создает в системе газовой защиты сигнал такой величины, который помимо предупреждения вызывает отключение неисправного трансформатора. Газовая защита трансформаторов вызывает предупреждающий сигнал и в том случае, когда понижается уровень масла в баке.

Газовая защита трансформаторов осуществляется при помощи специальных газовых реле , монтируемых в металлический кожух, врезанных в маслопровод между баком и расширителем.

Рис. 1. Газовое реле поплавкового типа: 1 — корпус, 2,5 — контакты, 3 — стержень, 4 — изоляция выводов, 6 — крышка, 7 — рамка, 8 — ось, 9 — верхний поплавок, 10 — нижний поплавок.

Нормально реле заполнено маслом. Кожух реле имеет смотровое стекло со шкалой, указывающей количество скопившегося и реле газа. В верхней части реле имеются кран для выпуска газа и зажимы для подключения проводов к контактам, расположенным внутри реле.

Конструкция и установка наиболее распространенного газового реле типа ПГ-22 показана на рис 1. У газовых реле этого типа внутри кожуха на шарнирах укреплены два поплавка, представляющие собой полые металлические цилиндры, а на них — ртутные контакты, соединенные гибкими проводниками с выводными зажимами на крышке реле. Верхний поплавок является сигнальным элементом защиты.

В нормальном состоянии, когда реле полностью заполнено маслом, поплавок всплывает и его контакт при этом разомкнут. При медленном газообразовании газы, поднимающиеся к расширителю, постепенно заполняют реле и вытесняют масло. С понижением уровня масла поплавок, опускаясь, поворачивается на своей оси, при этом происходит замыкание ртутных контактов и посылается предупреждающий сигнал.

При дальнейшем медленном газообразовании реле подействовать на отключение не может, так как оно заполняется газом лишь до верхней кромки отверстия, после чего газы будут проходить в расширитель.

Нижний поплавок, расположенный напротив отверстия маслопровода, является отключающим элементом. Если газообразование происходит бурно, то возникает сильный поток газов из трансформатора в расширитель через газовое реле, при этом нижний поплавок опрокидывается, замыкает ртутные контакты, что приводит в действие аппарат, отключающий трансформатор.

Так как при коротких замыканиях внутри бака трансформатора сразу возникает бурное газообразование, отключение трансформатора происходит быстро, через 0,1—0,3 с. Несколько позже, уже после отключения трансформатора срабатывает и сигнализация.

Для трансформаторов мощностью 6,3 тыс. кВА и выше установка газовой защиты обязательна. Для трансформаторов мощностью от 1000 до 4000 кВА она обязательна только при отсутствии дифференциальной или максимально-токовой защиты с выдержкой времени 0,5—1 с. Для трансформаторов мощностью 400 кВА и выше, устанавливаемых внутри цеха, газовая защита обязательна.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Конструкция и принцип действия реле Бухгольца

Газовое реле (рисунок 13) защищает трансформатор при внутренних повреждениях, связанных с выделением газа, а также при утечке масла из-за неплотностей. Повреждениями могут быть: разложение масла под воздействием повышенной температуры, замыкание витков обмотки, некачественное соединение отводов, пробой изоляции, неисправности в магнитной системе, баке.

Реле встраивают при помощи фланцев в трубопровод, соединяющий бак трансформатора с расширителем таким образом, чтобы стрелка на корпусе реле была направлена к расширителю. Реле устанавливается на таком уровне трубопровода, чтобы при любых температурах уровень масла в расширителе был на 50 мм выше верхней крышки реле.

Основными элементами реле являются сигнальный и отключающий поплавки, которые выполнены в виде пластмассовых шаров, они не имеют пайки и не подвержены коррозии. Также основным элементом реле является отключающая пластина, реагирующая на скорость потока масла. Пластина настраивается на одну из возможных скоростей протекания масла: 0,65 м/м; 1 м/с; 1,5 м/с.

Сигнальный и отключающий контакты размещены в стеклянных трубках-герконах. Срабатывают герконы от приближения к ним постоянных магнитов, укрепленных на поплавках. Для нижнего отключающего устройства поплавок механически связан не только с магнитом, но и с отключающей пластиной.

Работа газового реле.

Неисправность – скопление газа

Нарушение: В масле присутствует свободный газ.

Реакция: Газ в масле поднимается вверх, собирается в газовом реле и вытесняет масло. С падением уровня масла верхний поплавок опускается. В результате движения поплавка задействуется переключающий контакт (выключатель с электромагнитным приводом). Собирается сигнальная цепь. На нижний поплавок воздействие не оказывается.

Неисправность – потеря масла

Нарушение: Потеря масла в результате негерметичности.

Реакция: С падением уровня масла сначала опускается вниз верхний поплавок. Срабатывает сигнализация. При продолжающейся потере масла расширитель, трубопровод и газовое реле опорожняются. С падением уровня масла нижний поплавок опускается. В результате движения поплавка задействуется выключающий контакт, после чего трансформатор отключается.

Неисправность – ударные волны в масле

Нарушение: В результате короткого замыкания в трансформаторе возникает ударная волна, движущаяся в направлении расширителя.

Реакция: Течение поступает на расположенный в жидкостном протоке клапанный затвор. Если скорость течения превышает порог срабатывания клапанного затвора, то он начинает двигаться в сторону течения. В результате этого движения задействуется выключающий контакт и производится выключение трансформатора.

GПорядок выполнения работы

1. Ознакомиться с требованиями ТБ при выполнении работы.

2. Изучить конструкцию тягового трансформатора.

3. Провести осмотр технического состояния тягового трансформатора.

«Отчет о выполненной работе

1. Устное пояснение выполненного задания.

2. Ответить на контрольные вопросы.

�Контрольные вопросы

1. Назначение, конструкция сглаживающих реакторов 080, 081.

2. Чему равен коэффициент пульсаций выпрямленного тока в цепи ТЭД после сглаживающего реактора?

3. Расположение сглаживающих реакторов 080, 081 в схеме и на электровозе.

4. Какими мотор-вентиляторами охлаждаются сглаживающие реакторы 080, 081.

5. Назначение и конструкция вспомогательных сглаживающих реакторов 233-238.

6. Расположение вспомогательных сглаживающих реакторов 233-238 в схеме и на электровозе.

7. Назначение тягового трансформатора SL 68/3848/51.

8. Напряжение на регулировочной обмотке автотрансформатора

9. Напряжение на первичной нерегулируемой обмотке, вторичных тяговых обмотках, обмотке собственных нужд на выводах E-J; E-H; E-G; T-F; обмотке отопления поезда.

10. Устройство активной части тягового трансформатора.

11. Устройство бака трансформатора.

12. Система охлаждения масла трансформатора: назначение, устройство.

13. Назначение и конструкция воздухоосушителя.

14. Назначение и конструкция реле Бухгольца, принцип действия.

15. Назначение и конструкция переключателя напряжений.

ЛИТЕРАТУРА

1. Васько Н. М. Электровоз ВЛ80С. Руководство по эксплуатации. М.: Транспорт, 1990.

2. Каптелкин В. А., Колеснин Ю. В. Пассажирские электровозы ЧС4 и ЧС4Т. М.: Транспорт, 1975.

3. Быстрицкий Х. Я. Устройство и работа электровозов переменного тока. М.: Транспорт, 1982.

4. Коломийченко В. В. Автосцепное устройство железнодорожного транспорта. М.: Транспорт, 1991.

5. Инструкция по формированию, ремонту и содержанию колесных пар тягового подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм РД. РБ БЧ 17.001-97

Газовые реле для защиты трансформаторов

В статье отражены принцип работы и устройство газовых реле РГТ-50 и РГТ-80, которые сегодня широко используются в нашей стране. Также кратко охарактеризованы другие устройства, выпускаемые компанией «ЕССО-Технолоджи» для электрических сетей и защиты электрооборудования: КРУ 2-10, КМ-1Ф и КРУН, К-59, ТЭМП, реле РКТУ-01 и т. д.

Газовые реле РГТ-50 и РГТ-80

Защита трансформатора — одна из важнейших задач систем автоматики на подстанциях. Его выход из строя способен привести к чрезвычайным происшествиям и значительным материальным потерям, ведь к нему подключены разнообразные потребители. Причем по нормативным документам для большинства трансформаторов на подстанциях мощностью от 400 кВА и выше обязательна газовая защита, как наиболее эффективная и универсальная в настоящий момент. Для выполнения данного требования используют газовые реле, особенности которых мы рассмотрим ниже.

Принцип действия газового реле для защиты трансформатора основан на контроле давления газа. Реле помещают в специальный металлический кожух и врезают в маслопровод трансформатора между баком и расширителем. В случае резкого повышения температуры, которое может возникнуть по разным причинам (например, из-за короткого замыкания в обмотках трансформатора или возникновения «пожара стали»), начинает разлагаться трансформаторное масло либо нагреваются органические элементы обмотки, отчего внутри трансформатора образуется газ.

Разогретые газы стремятся попасть в расширитель устройства, проходя через корпус реле. Если нагрев слабый, то давление газа будет нарастать постепенно и реле даст предупреждающий сигнал, не отключая трансформатора. Но при большом давлении газа, которое свидетельствует о сильном разогреве, что, как правило, бывает связано с КЗ, реле отключает трансформатор.

Необходимо отметить, что газовое реле для защиты трансформатора способно отреагировать не только на давление газа, образовавшегося в результате нагревания, но и на наличие в трансформаторе атмосферного воздуха, на движение или толчки масла внутри кожуха, а также на различные механические повреждения, которые могут возникать из-за вибрации в корпусе агрегата в процессе работы. Однако в современных газовых реле предусмотрены механизмы защиты от ложного срабатывания и отключения трансформатора. Газовые реле не зря широко применяются для защиты трансформаторов разной мощности. Можно выделить три их главных преимущества.

Первое — простота организации данного вида защиты. Второе — высокая чувствительность газовых реле. Они реагируют даже на междувитковое замыкание в обмотках трансформатора, что недоступно для дифференциальной и максимально-токовой защиты. И третье преимущество — относительно высокое быстродействие. Если происходит КЗ, газовое реле отключает трансформатор через считанные доли секунды. Вот почему применение газовых реле для защиты трансформаторов закреплено в нормативных актах.

Сегодня в стране известно несколько производителей, выпускающих газовые реле для защиты трансформаторов. Один из них — компания «ЕССО-Технолоджи», производящая газовые реле РГТ-50 и РГТ-80 (рис. 1).

В середине 1990-х эти реле пришли на смену широко распространенным в Советском Союзе газовым реле Бухгольца, произведенным Магдебургским заводом электротехники и приборостроения (ГДР), и сегодня они распространены в России не меньше своих предшественников. Газовые реле РГТ-50 и РГТ-80 с успехом используются для защиты маслонаполненных трансформаторов, автотрансформаторов и реакторов, имеющих расширитель, от повреждений внутри бака. Их проходные сечения имеют диаметр соответственно 50 и 80 мм и рассчитаны на скорость потока масла 0,65, 1,0 и 1,5 м/с.

Рис. 1. Реле РГТ-80

Одним из основных элементов таких реле являются блоки контактов регулирующих — БКР1 и БКР2. Блок БКР2 имеет два поплавка — верхний и нижний, на которых установлены постоянные магниты, управляющие герконами. Верхняя (сигнальная) контактная система реле срабатывает при понижении уровня масла в баке трансформатора на 100–250 см³.

Нижняя (отключающая) контактная система срабатывает раньше, чем уровень масла достигнет нижнего уровня входного отверстия фланца на корпусе реле. Как уже отмечалось, газовые реле РГТ-50 и РГТ-80 прекрасно зарекомендовали себя в эксплуатации и хорошо известны нашим потребителям.

При этом не меньшими возможностями обладает и другая продукция для электрических сетей и защиты электрооборудования «ECCO-Технолоджи», которую мы кратко охарактеризуем ниже. Обзор продукции «ЕССО-Технолоджи» Компания представляет широкий ряд современной низковольтной и высоковольтной аппаратуры: КРУ 2-10, КМ-1Ф и КРУН, К-59, ТЭМП, реле РКТУ-01 и другое оборудование. Рассмотрим эти решения подробнее.

Микропроцессорный терминал управления и защиты присоединений ТЭМП служит для защиты воздушных и кабельных линий, секционных и вводных выключателей. Это устройство обладает богатыми возможностями и выполняет множество функций защиты, автоматики, управления, измерений, регистрации и сигнализации.

РКТУ-01

Реле РКТУ-01 осуществляет непрерывный контроль тока утечки в цепях постоянного, переменного или выпрямленного напряжения (в том числе контроль изоляции цепей газовой защиты). Если величина тока превышает установленный предел (который задается пользователем с помощью DIP-переключателя на лицевой панели корпуса), происходит выдача сигнала срабатывания. Реле РКТУ-01 имеет широкий диапазон уставок срабатывания, благодаря чему его можно применять при различных номинальных значениях оперативного напряжения от 24 до 220 В.

Если происходит замыкание контакта газового реле, во входной цепи РКТУ-01 протекает ток, определяемый нагрузкой цепи газовой защиты и заведомо превышающий фиксированную уставку блокировки.

КСО, КРУ, УБПВД, КРУН

Высокотехнологичное оборудование для электрических сетей компании «ЕССО-Технолоджи» включает следующие устройства:

• камеры сборные одностороннего обслуживания (КСО) для использования в закрытых распределительных устройствах общепромышленного назначения;
• устройства для безударного пуска высоковольтных электродвигателей (УБПВД), работающие с таким оборудованием, питающимся от сетей переменного тока, как центробежные насосы, компрессоры, вентиляторы и воздуходувки, экструдеры, ненагруженные конвейеры, моторгенераторы и т. п.;
• комплектные распределительные устройства (КРУ) для приема электроэнергии и ее распределения между отдельными потребителями. В частности, устройства серии КРУ 2–10 эксплуатируются в электрических установках трехфазного переменного тока частоты 50 и 60 Гц напряжением 6 (10) кВ в системах с изолированной нейтралью или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью. Изготавливаются как для нужд народного хозяйства, так и для поставки на экспорт;
• комплектные распределительные устройства наружной установки (КРУН) для приема, распределения, учета и защиты электрических сетей переменного тока. Одно из новейших устройств данной линейки — КРУН 10 — предназначено для приема, распределения, учета и защиты электрических сетей переменного тока частотой 50 Гц напряжением 6 (10) кВ. Для эксплуатации этого устройства наружной установки не требуется постоянный обслуживающий персонал. КРУН 10 имеет группу механического исполнения М 40 по ГОСТ 17516.1 и пригодно для работы в районах с сейсмичностью до 7 баллов (включительно) по шкале MSK-64.

КРУН типа К-59 предназначены для приема и распределения электрической энергии переменного трехфазного тока промышленной частоты 50 и 60 Гц напряжением 6 и 10 кВ. КРУН типа К-59 применяются в качестве распределительных устройств в том числе на трансформаторных подстанциях (включая комплектные, или блочные, трансформаторные подстанции).

Кроме указанных изделий, линейка продукции ООО «ЕССО-Технолоджи» включает:

• электропривод управления и регулируемые электроприводы для различных отраслей промышленности;
• несколько типов реле тока и реле времени с выдержкой на срабатывание, а также реле промежуточное для применения в схемах релейной защиты и противоаварийной автоматики;
• вакуумные контакторы и выключатели для коммутации электрических цепей, предназначенные для дистанционного пуска;
• пускатели электромагнитные и устройство плавного пуска для асинхронных двигателей;
• контактор КТ для включения (отключения) приемников и пр.

В заключение отметим, что у компании «ЕССО-Технолоджи» есть еще один интересный фронт работ: она занимается производством и поставкой изделий для ремонта высоковольтных выключателей, масляных трансформаторов, разъединителей и другого оборудования, стоящего на подстанциях. Это важнейшая задача, учитывая, что быстро выполнить модернизацию сетей невозможно, а старое оборудование должно находиться в работоспособном состоянии, пока идет его постепенная замена новым. «ЕССО-Технолоджи» имеет сертификат качества ИСО 9001-2008 (ИСО 9001:2008), что является доказательством построения эффективной и современной системы управления.

Источник: ООО «ЕССО-Технолоджи», г. Чебоксары

Реле Бухгольца: эксплуатация, преимущества, применение

Защита и распределительные устройства

Все неисправности масла в трансформаторе приводят к локализованному нагреву и пробою масла, некоторая степень дуги всегда будет иметь место при неисправности обмотки, и в результате ее разложения будут выделяться такие газы, как водород, монооксид углерода и углеводороды.

• Когда неисправность имеет очень малый тип, газ с горячими соединениями выделяется медленно, но серьезная неисправность, связанная с сильной дугой, вызывает быстрое высвобождение больших объемов газа, а также паров масла.

• Такие зарождающиеся неисправности меньших или больших величин могут быть обнаружены с помощью реле с газовым управлением, известного как реле Бухольца.

Реле Бухольца содержится в литом корпусе, который соединен, как показано ниже между резервуаром-консерватором и основным резервуаром трансформатора.

В нормальных условиях реле Бухгольца наполнено маслом. Оно состоит из литого корпуса, содержащего шарнирный полый поплавок. К плаванию прикреплен ртутный выключатель. Поплавок поворачивается в верхней части корпуса. Другой откидной клапан расположен в нижней части, которая находится непосредственно на пути масла между резервуаром и консерватором. Еще один ртутный выключатель прикреплен к клапану заслонки. Поплавок закрывает цепь сигнализации, а нижний клапан закрывает цепь отключения в случае внутренних неисправностей.

Операция

Существует много типов внутренних неисправностей, таких как неисправность изоляции, нагрев сердечника, неисправные контакты переключателя, неисправные соединения и т. д., которые могут возникнуть. При возникновении неисправности начинается разложение масла в главном резервуаре, из-за которого образуются газы. Как упоминалось ранее, основным компонентом таких газов является водород. Водород пытается подняться к консерватору, но по его пути он накапливается в верхней части реле Бухгольца.

Когда газ накапливается в верхней части корпуса, уровень масла внутри корпуса падает. Благодаря этому полый поплавок наклоняет и закрывает контакты присоединенного к нему ртутного переключателя. Это завершает цепь аварийного сигнала для подачи сигнала тревоги. Благодаря этому оператору известно, что в трансформаторе имеется некоторая зарождающаяся ошибка. Трансформатор отключен и образец газа проверен. Результаты тестирования дают указание, какой тип неисправности начинает развиваться в трансформаторе.

Контур аварийной сигнализации не отключает трансформатор сразу, а оператор дает только указание. Это связано с тем, что иногда пузырьки в масляной циркуляционной системе могут работать в цепи сигнализации, хотя на самом деле нет неисправности. Однако, если возникает серьезная неисправность, такая как внутреннее короткое замыкание между фазами, замыкание на землю внутри резервуара и т. д., тогда образуется значительное количество газа. В этом случае из-за быстрого снижения уровня масла давление в баке увеличивается. Из-за этого масло направляется к консерватору. При этом он проходит через реле, где имеется клапан заслонки. Откидной клапан отклоняется из-за спешащего масла и управляет ртутным выключателем, тем самым активируя цепь отключения, которая открывает автоматический выключатель трансформатора, полностью отключая от источника питания. Соединительная труба между резервуаром и ресивером должна быть как можно более прямой и должна наклоняться вверх под небольшим углом от горизонтали. Этот угол должен составлять около 100. Для экономических соображений реле Бухольца не предусмотрено для трансформатора с номинальной мощностью менее 500 кВА.

Различные преимущества реле Бухгольца:

1. Обычно защитное реле не указывает на возникновение неисправности. Оно срабатывает при возникновении сбоя. Но реле Бухгольца сигнализирует о неисправности на очень ранней стадии, предвосхищая неисправность и управляя контуром аварийной сигнализации. Таким образом, трансформатор может быть выведен из эксплуатации, прежде чем произойдет какой-либо серьезный ущерб.

2. Это простейшая защита в случае трансформаторов.

Различные ограничения реле Бухгольца:

1. Может использоваться только для масляных погружных трансформаторов с резервуарами-консерваторами.

2. Обнаружены только неисправности ниже уровня масла.

3. Установка ртутных переключателей не может быть слишком чувствительной, в противном случае реле может работать из-за пузырьков, вибраций, землетрясений, механических ударов и т. д.

4. Реле работает медленно, имея минимальное время работы 0,1 секунды и среднее время 0,2 секунды.

Следующие типы ошибок трансформатора могут быть защищены реле Бухгольца и обозначены аварийным сигналом:

1. Локальный перегрев

2. Вход пузырьков воздуха в масло

3. Сбой изоляции сердечника

4. Короткие замыкание

5. Потеря масла и снижение уровня масла из-за утечки

6. Плохие и свободные электрические контакты

Реле Бухгольца BF-80