Руководство по применению защиты трансформатора

защита трансформатора

защита трансформаторов

4 устройства защиты силовых трансформаторов

Защита силового трансформатора реализуется с помощью двух различных типов устройств, а именно устройств, которые измеряют электрические величины, влияющие на трансформатор, через измерительные трансформаторы и устройства, которые указывают состояние физических величин на самом трансформаторе.

Примером первого может быть дифференциальная защита по току и последующий мониторинг температуры масла.

Устройства защиты

Далее рассматриваются защитные устройства, обычно поставляемые в составе поставки силового трансформатора.

  •     Реле Бухгольца (газ)
  •     Реле давления
  •     Устройство контроля уровня масла
  •     Термометр обмоток

Защита силового трансформатора в целом и использование приведенных ниже защитных устройств здесь не обсуждаются.

1. Реле Бухгольца (газ)

Защита Бухгольца является механическим дефектоскопом для электрических неисправностей в масляных трансформаторах. Реле Бухгольца (газ) размещается в трубопроводе между основным резервуаром трансформатора и масляным ресивером. Труба консерватора должна быть слегка наклонена для надежной работы.

Часто существует обходная труба (байпас), которая позволяет отключить реле Бухгольца и вывести его из эксплуатации.

Защита Бухгольца - это быстрый и чувствительный детектор неисправностей. Он работает независимо от количества обмоток трансформатора, положения переключателя вводов и измерительных трансформаторов. Если устройство РПН имеет тип резервуара (контейнер), имеющий собственную масляную камеру с маслорасширителем, то имеется специальное реле Бухгольца для переключателя ответвлений.

Типичная защита Бухгольца содержит поворотный поплавок (F) и поворотную лопасть (V), как показано на рисунке 1. Поплавок содержит один ртутный выключатель, а лопасть также содержит другой ртутный выключатель. Обычно корпус заполнен маслом, ртутные выключатели открыты.

Основная конструкция реле Бухгольца

Рисунок 1 - Основная конструкция реле Бухгольца

конструкция реле бухгольца


Когда возникает незначительная ошибка ...

Здесь предполагается, что в трансформаторе возникает небольшая ошибка. Газы, возникающие при незначительных повреждениях, поднимаются от места повреждения до верхней части трансформатора. Затем газовые пузырьки проходят вверх по трубопроводу к консерватору. Газовые пузырьки будут забиты в кожух защиты Бухгольца.

Это означает, что газ заменяет масло в корпусе. По мере падения уровня масла поплавок (F) будет всплывать, а ртутный выключатель наклоняется и замыкает цепь аварийной сигнализации.

Когда происходит серьезная ошибка ...

Также предполагается, что в трансформаторе может возникнуть критическая ситуация или ошибка, будь то земля между фазами или обмотками. Такие отказы быстро производят большие объемы газа (более 50 см3 / (кВт) и паров масла, которые не могут убежать.

Поэтому они производят резкое нарастание давления и вытесняют масло. Это создает быстрый поток от трансформатора к консерватору. Фланец (V) реагирует на большой поток масла и газа в трубе к консерватору. В этом случае ртутный выключатель замыкает цепь отключения. Время срабатывания размыкающего контакта зависит от места повреждения и величины тока короткого замыкания.

Испытания, проведенные с имитируемыми условиями эксплуатации, показали, что возможна работа в диапазоне времени 0,050-0,10 секунд. Время работы не должно превышать 0,3 секунды.

Реле газового аккумулятора также обеспечивает долговременное накопление газов, связанных с перегревом различных частей трансформаторного проводника и систем изоляции. Это позволит обнаружить источники неисправностей на ранних стадиях и предотвратить значительный ущерб.

Типичный вид реле Бухгольца с фланцами с обеих сторон для соединений труб

Рисунок 2 - Типичный прогноз реле Бухгольца с фланцами с обеих сторон для соединений труб

реле Бухгольца с фланцами


Когда трансформатор сначала вводится в эксплуатацию, воздух, запертый в обмотках, может давать ненужные сигналы тревоги. Обычно для удаления воздуха в силовых трансформаторах используется вакуумная обработка при наполнении трансформаторного бака маслом.

Газ, накапливаемый без этой обработки, будет, конечно, воздухом, что можно подтвердить, увидев, что он не горючий.

Кроме того, реле Бухгольца может определить падает ли уровень масла ниже уровня реле в результате утечки из трансформаторного бака.

2. Реле давления

Многие силовые трансформаторы с переключателем ответвлений на корпусе имеют защиту от давления для отдельного масляного отделения с отсечкой переключателем. Эта защита обнаруживает внезапную скорость повышения давления внутри корпуса масляного отделения.

На рисунке 3 показан принцип реле давления.

Реле давления

Рисунок 3 - Реле давления

Реле давления

Когда давление перед поршнем превышает сопротивление пружины, поршень будет перемещать переключающие контакты. Микропереключатель внутри коммутационного блока герметично закрыт и герметизирован газообразным азотом.

Внутренняя неисправность маслонаполненного трансформатора обычно сопровождается избыточным давлением в трансформаторном резервуаре.

Простейшей формой устройства для сброса давления является широко используемый разрывный диск. Волна масла, вызванная тяжелой внутренней неисправностью, разрывает диск и позволяет быстро сбросить масло. Сброс и ограничение повышения давления предотвращают взрыв резервуара и последующий пожар.

Кроме того, если используется отдельный масляный кожух переключатель РПН может быть оснащен устройством для сброса давления.

Принципиальная конструкция устройства для сброса давления

Устройство для сброса давления может быть оснащено контактным блоком (узлами) для подачи сигнала на цепи отключения автоматического выключателя (ей).

Устройство сброса давления с контактными блоками

Недостатком хрупкого диска является то, что оставшееся в баке масло остается открытым в атмосфере после разрыва. Этого можно избежать с более эффективным устройством - клапан сброса давления, который открывается, позволяя сливать масло, если давление превышает предварительно установленный предел.

Трансформатор, имеющий предохранительный клапан более совершенен, потому что избыточное давление может быть ограничено величиной, безвредной для трансформатора.

Если аномальное давление относительно высокое, этот регулируемый пружиной клапан может работать в течение нескольких миллисекунд и обеспечивать быстрое отключение при установке подходящих контактов. Клапан закрывается автоматически, когда внутреннее давление падает ниже критического уровня.

3. Устройство контроля уровня масла

Трансформаторы с масляным ресивером (-ами) (расширительный бак) часто имеют монитор уровня масла. Обычно монитор имеет два контакта для сигнализации. Один контакт предназначен для сигнализации максимального уровня масла, а другой контакт предназначен для сигнализации минимального уровня масла.

Типичный прогноз устройства контроля уровня масла

Рисунок 6 - Типичный вид устройства контроля уровня масла

Типичный вид устройства контроля уровня масла

Верхний масляный термометр имеет колбу жидкого термометра в кармане в верхней части трансформатора. Термометр измеряет температуру топ-масла трансформатора. Верхний масляный термометр может иметь от одного до четырех контактов, которые последовательно закрываются при последовательной более высокой температуре.
С четырьмя установленными контактами два нижних уровня обычно используются для запуска вентиляторов или насосов для принудительного охлаждения, третий уровень - для инициирования аварийного сигнала, а четвертый - для отключения выключателей нагрузки или обесточивания трансформатора или обоих.

На приведенном ниже рисунке показана конструкция капиллярного верхнего масляного термометра, в котором колба находится в «кармане», окруженном маслом сверху трансформатора. Колба соединена с измерительным сильфоном внутри основного блока через капиллярную трубку. Сильфон перемещает индикатор посредством механических связей, что приводит к работе контактов при заданных температурах.

Капиллярный тип устройства измерения температуры масла в верхней части

Рисунок 7 - Капиллярный тип устройства для измерения температуры

Капиллярный тип устройства для измерения температуры

Температура верхнего масла может быть значительно ниже, чем температура обмотки, особенно вскоре после резкого увеличения нагрузки. Это означает, что верхний масляный термометр не является эффективной защитой от перегрева.

Однако в тех случаях, когда допускается политика по сокращению срока жизни трансформаторов, отключение при высокой температуре верхнего-масла может быть удовлетворительным решением. Это дает дополнительное преимущество непосредственно контролировать температуру масла, чтобы гарантировать, что оно не достигнет температуры вспышки.

4. Термометр обмотки

Намоточный термометр, показанный на рисунке ниже, реагирует как на температуру топ-масла, так и на эффект нагрева тока нагрузки.

Капиллярный тип намоточного термометра

Рисунок 8 - Капиллярный тип намоточного термометра

Капиллярный тип намоточного термометра

Термометр обмотки предоставляет данные самой горячей части обмотки. Температура верхнего масла измеряется аналогичным способом, как описано выше. Измерение дополнительно расширяется сигналом тока, пропорциональным току нагрузки в обмотке.

Этот сигнал тока берется из трансформатора тока, расположенного внутри втулки этой конкретной обмотки. Этот ток подается на резисторный элемент в основном блоке. Этот резистор нагревается, и в результате протекающего через него тока он, в свою очередь, нагревает измерительный сильфон, что приводит к увеличению движения индикатора.

Рисунок 9 - Верхний масляный термометр и основные намоточные термометры, установленные на стороне силового трансформатора.

защита трансформаторов

Температурное смещение пропорционально сопротивлению элемента электрического нагрева (резистора).

Результат теплового запуска обеспечивает данные для регулировки сопротивления и, следовательно, смещения температуры. Уклон должен соответствовать разнице между температурой горячей точки и температурой верхнего масла. Постоянная времени нагрева кармана должна соответствовать постоянной времени нагрева обмотки.

Затем датчик температуры фиксирует температуру, равную температуре обмотки, если смещение равно разности температур и постоянные времени равны.

Термометр обмотки может иметь от одного до четырех контактов, которые последовательно закрываются при последовательно повышающейся температуре.

С четырьмя установленными контактами два самых низких уровня обычно используются для запуска вентиляторов или насосов для принудительного охлаждения, третий уровень - для инициирования аварийного сигнала, а четвертый - для отключения выключателей нагрузки или обесточивания трансформатора или обоих.

В случае, если силовой трансформатор оснащен термометром верхнего уровня и намоточным термометром, последний обычно выполняет контроль принудительного охлаждения.

 100.00%