Профессиональный подбор оборудования по вашим параметрам - получите идеально подходящее решение.
Обращайтесь за консультацией:
- по телефону 8 (800) 707 42 73
- на почту zakaz@tszl.ru
Газовая защита трансформатора похожа на чуткого сторожа: она молчит, пока внутри всё спокойно, и сразу подаёт голос при первых признаках беды. Пузырьки газа в масле, течь, резкий бросок жидкости — на всё это есть своя реакция, и силовой трансформатор реагирует на неё через газовое реле. Разберёмся, как устроена такая схема, где её слабые места и что делать, когда на табло загорелась лампа.
Содержание
- Назначение газовой защиты трансформатора
- Что происходит в баке при дефекте
- Устройство газового реле Бухгольца
- Принцип действия газового реле: от пузырька до отключения
- Повреждения трансформаторов и реакция прибора
- Модели газовых реле: что стоит на подстанциях
- Как выбрать уставку по скорости потока
- Контактор РПН, отсечной клапан и реле уровня
- Монтаж и подготовка к пуску
- Пример: ночная тревога на подстанции
- В каких условиях возможны ложные тревоги
- Газовое реле рядом с другими схемами
- График технического обслуживания
- Как проверяют газовую защиту на практике
- Оперативное обслуживание газовой защиты
- Контроль изоляции цепей газовой защиты: КИГЗ-1
- Типичные ошибки персонала
- Коротко для наладчика
Назначение газовой защиты трансформатора
Газовая защита предназначена для масляных трансформаторов с расширителем. Она должна улавливать повреждения трансформаторов, которые внешние токовые схемы замечают слишком поздно, например при повреждении изоляции обмотки. По ПУЭ такая схема обязательна от 6,3 МВ·А, а для менее мощных машин вопрос решает проект. Её применяют и на реакторах: шунтирующих на 110 кВ и выше, а также на дугогасящих реакторах.
Работа схемы опирается на два признака: выделение газа и движение масла. Оба видны только внутри, поэтому датчик устанавливается там, где проходит поток. Точные требования сверяйте с действующей редакцией правил и с паспортом конкретного трансформатора.
Что происходит в баке при дефекте
Любой серьёзный дефект внутри трансформатора греет масло и изоляцию. Под действием температуры или дуги они разлагаются, и появляется газ. Он легче жидкости, поэтому поднимается к крышке и по трубе идёт в расширитель. Именно на этом пути стоит датчик, и принцип его работы прост: пузырьки копятся, поток давит. Работа масла в трансформаторе двойная: оно охлаждает обмотки и служит изоляцией.
Скорость газообразования зависит от размера беды. Небольшой перегрев даёт пузырьки по одному, а дуговой пробой — мощный выброс, который толкает масло к консерватору, как поршень.
- частичные разряды и перегрев контактов;
- межвитковое замыкание в обмотке;
- пробой на магнитопровод или стенку;
- утечка масла и падение его уровня;
- пробки после ремонта, долива или замены насоса.
Устройство газового реле Бухгольца
Немецкий инженер Макс Бухгольц придумал реле ещё в начале 1920-х годов, и за сто лет его основа почти не изменилась. Внутри литого кожуха прячется ловушка для пузырьков, а рядом — подвижная пластина на пути потока. Всё остальное: шкала, кран, стекло, колпачок.
Кожух и крышка
Газовые реле имеют герметически закрытый корпус с двумя фланцами. Через него идёт весь поток из бака к расширителю. Прибор врезают в маслопровод, соединяющий трансформатор с консерватором. Рисунок в паспорте показывает упрощённый вариант конструкции, но порядок узлов везде одинаков. На крышке установлены кран, смотровое окно со шкалой в кубических сантиметрах и кнопка опробования под колпачком.
Рабочие элементы
Рабочий блок имеет 1 сигнальный и 2 отключающих элемента, то есть состоит из трёх основных частей: сигнального поплавка и двух отключающих элементов. Один из них — напорная пластина, второй — нижний поплавок.
| Элемент | На что отзывается | Куда идёт команда |
|---|---|---|
| Верхний поплавок | Накопление пузырьков | На сигнализацию |
| Напорная пластина | Скорость потока масла | На выключатели |
| Нижний поплавок | Уход масла из кожуха | На выключатели |
Принцип действия газового реле: от пузырька до отключения
В нормальных условиях корпус полон, а воздуха в системе нет, контакты разомкнуты. Дальше события развиваются по цепочке, и каждый её шаг понятен даже новичку.
- В баке появляется газ и уходит к трубе.
- Он скапливается в верхней части прибора и вытесняет жидкость.
- Верхний поплавок опускается, магнит замыкает геркон.
- На щите загорается лампа, звучит звонок.
- Если газа становится больше, срабатывает нижний элемент.
- При резком броске пластина отклоняется и отключает выключатели.
Ступень 1 предупреждает, ступень 2 отключает. Срабатывание пластины и выключателя занимает доли секунды. Действие верхней ступени, напротив, даёт время подумать: пока газ копится, дежурный успевает осмотреть установку.
Повреждения трансформаторов и реакция прибора
Повреждения трансформаторов разные, поэтому газовые реле реагируют на них по-разному. Одни дефекты растут неделями, другие рождаются за секунду, и срабатывание зависит от темпа газообразования. Сопоставим типичные случаи.
| Дефект | Темп газообразования | Реакция |
|---|---|---|
| Локальный перегрев | Медленный | Предупреждение |
| Пробой изоляции обмотки | Быстрый | Отключение |
| Течь стенки | Масло убывает | Сначала предупреждение, потом отключение |
| Пробки после долива | Эпизодический | Предупреждение |
Внешние токовые схемы видят не всё, ведь трансформатор — сложный объект. Начальное межвитковое замыкание почти не меняет ток в сети, зато газ выдаёт его сразу.
Модели газовых реле: что стоит на подстанциях
На старых объектах до сих пор встречаются ПГ-22 и ПГЗ-22. Новее — РГЧЗ-66 с чашками и пластинами. Самые распространённые сегодня — поплавковые РГТ50 и РГТ80 на герконах и импортные BF 50/10 с BF 80/Q. Для контакторов РПН предусмотрены струйные РСТ25, Ü RF 25/10 и RS-1000.
| Модель | Уставки по потоку, м/с | Объём газа для срабатывания, см³ |
|---|---|---|
| РГЧЗ-66 | 0,6; 0,9; 1,2 | около 400 |
| РГТ50, РГТ80 | 0,65; 1,0; 1,5 | 150–225 |
| BF 80/Q, BF 50/10 | выбирается магнитодержателем | 200–300 |
| РСТ25 | 0,9; 1,2; 1,5; 2,0; 2,5 | нет (струйное) |
Все эти приборы имеют литой кожух, а схема работы у них общая. Каждая модель имеет паспорт с уставкой и допусками. Не путайте проходное сечение с уставкой. Диаметр трубы — 50 или 80 мм — определяет типоразмер; такой кожух работает как ловушка для пузырьков, а скорость срабатывания выбирают отдельно.
Как выбрать уставку по скорости потока
Правило простое: чем выше мощность трансформатора и интенсивнее принудительное охлаждение, тем выше уставка. Иначе работа насосов будет вызывать ложные отключения трансформатора. Рекомендации приведены в РД 153-34.0-35.518-2001.
| Мощность и охлаждение | РГТ80, м/с | РГЧЗ-66, м/с |
|---|---|---|
| До 40 МВ·А, охлаждение М и Д | 0,65 | 0,6 |
| Свыше 40 МВ·А, охлаждение Д | 1,0 | 0,9 |
| Охлаждение Ц и ДЦ | 1,0 | 1,2 |
Для РПН цифры другие: струйное реле на большие токи настраивают на 2,5 м/с, а на малые — на 0,9 м/с. Окончательное значение всегда берите из паспорта.
Контактор РПН, отсечной клапан и реле уровня
Переключатель ступеней трансформатора под нагрузкой гасит дугу в отдельном отсеке, поэтому там ставят своё струйное устройство. После его срабатывания осматривают контактор, меняют детали и масло в отсеке контактора.
Отсечной клапан имеет электромагнит и нужен на мощных трансформаторах от 100 МВ·А. Он перекрывает трубу к консерватору, когда релейный шкаф подаёт 220 В на электромагнит. Реле уровня следит за уровнем масла в расширителе и срабатывает раньше сигнального поплавка. Оно имеет стрелочный указатель и контактный выход, а его действие даёт лишние минуты на поиск течи.
Монтаж и подготовка к пуску
Газовое реле устанавливается в трубе между баком и расширителем, а аппарат должен стоять так, чтобы стрелка смотрела на расширитель. Нарушить порядок сборки легко, а вот исправить последствия трудно.
- прямой участок трубы до и после прибора;
- стрелка на корпусе смотрит на расширитель;
- кран и стекло доступны со стороны площадки;
- над клеммной коробкой устанавливается защитный козырёк, а на кнопке — защитный колпачок;
- кабельный ввод герметичен, а защитный кожух закрывает клеммы.
Допуски по уклону труб и длине прямых участков для вашего газового реле возьмите из паспорта изготовителя. Монтаж и наладку ведёт подготовленный персонал.
Пример: ночная тревога на подстанции
Представьте обычную ночь. На щите подстанции загорается лампа предупреждения: у одного из двух силовых трансформаторов сработал верхний поплавок. Дежурный должен действовать без суеты, но и без промедления: прибор уже сказал главное.
- по табло он находит нужный трансформатор;
- докладывает старшему по смене;
- идёт к баку и слушает: нет ли треска и необычного гула;
- смотрит в окно прибора, сколько там газа и какого цвета он.
Если явных признаков дефекта нет, а перерыв в питании недопустим, трансформатор иногда оставляют в работе до выяснения причины. Решение о работе трансформатора принимает главный инженер, а нагрузку пока берёт второй трансформатор. В любом случае пробу газа берут быстро.
В каких условиях возможны ложные тревоги
Не каждая тревога означает дефект. В условиях сильного мороза масло сжимается, и его уровень в расширителе падает. После ремонта в системе остаётся воздух, а при пуске насосов поток способен дёрнуть пластину. Даже вибрация рядом с баком иногда замыкает контакты.
| Причина | Как проявляется | Что делать |
|---|---|---|
| Воздух после долива | Периодические тревоги | Выпускать через кран |
| Пуск насосов охлаждения | Бросок потока | Проверить уставку |
| Вода в клеммах | Падение изоляции | Просушить, герметизировать |
| Мороз | Масло сжимается | Не трогать отключающий элемент |
Газовое реле рядом с другими схемами
Защита трансформатора состоит из нескольких ступеней, и ни одна не заменяет прибор на баке, ведь каждая имеет свой участок. Дифференциальная отсечка видит междуфазные замыкания, максимальная токовая ступень страхует от внешних перегрузок, термосигнализаторы следят за нагревом масла. Газовое реле закрывает внутреннюю область бака, куда остальные схемы не заглядывают. Каждая ступень должна знать свою границу, а наладчик — отличать выделение газа от обычной помехи.
График технического обслуживания
Между профилактическими восстановлениями проходит 8 лет, и каждый вид обслуживания имеет свой объём. По возможности работы совмещают с ремонтом трансформатора или выключателей.
| Обозначение | Название | Что включает |
|---|---|---|
| Н | Проверка при новом включении | Все пункты, включая схему |
| К1 | Первый контроль | Осмотры, уставка, изоляция, кнопка |
| К | Контроль | Внешний осмотр и замер изоляции |
| В | Восстановление | Как К1, слив 2–2,5 л грязного масла |
Есть ещё внеочередная и послеаварийная проверки. Они нужны после ложного срабатывания и любых работ, затрагивающих схему.
Как проверяют газовую защиту на практике
Осмотр газового реле снаружи и внутри
Сначала смотрят корпус, уплотнения, окно, ввод кабеля. Потом — чистоту жидкости, поплавков и свободу хода пластины. Для РГТ80, РГТ50 и РСТ25 изготовитель разбирать газовое реле при наладке не рекомендует.
Замер изоляции цепей газового реле
Мегаомметр на 1000 В подключают к собранной схеме и проверяют пары цепей. Разомкнутые контакты некоторых моделей проверяют на 500 В. Испытательное напряжение относительно земли составляет 1000 В переменного тока в течение 1 мин.
- сигнальные цепи относительно отключающих;
- каждая цепь относительно земли;
- жилы кабеля между собой.
Проверка газового реле: кнопка, воздух и слив масла
Кнопку нажимают 1 раз до упора. Наполовину нажатая кнопка проверяет сигнальную ступень, полностью нажатая — отключающую. Если кнопка не помогает, в кожух нагнетают воздух насосом. Остаётся слив масла: срабатывание сигнального элемента наступает при 300–400 см³ воздуха, затем реагирует нижний. Кожух перед проверкой полностью заполняют.
Цепь до выключателя
Замкните контакты по очереди и посмотрите, что отключилось и что упало из указателей. Проверяйте обе стороны напряжения и накладку перевода «на сигнал».
Оперативное обслуживание газовой защиты
После включения нового трансформатора
Отключающий элемент вводят «на отключение» сразу: агрегат должен быть защищён с первой минуты. Это входит в обычный пуск. Воздух из системы выходит 1–3 суток, и в это время возможны ложные тревоги. Дежурный наблюдает за окном газового реле и стравливает пробки через кран. Все эти шаги фиксируют в журнале.
Доливка масла
Небольшая убыль масла из-за мороза не повод трогать отключающий элемент. Если масло доливают через бак, элемент переводят «на сигнал» до начала подачи масла и возвращают обратно перед включением трансформатора.
Если сработал сигнал
Алгоритм жёсткий, дежурный должен ему следовать: определить трансформатор или фазу, сообщить старшему и осмотреть установку. Треск и гул — причина отключить трансформатор немедленно. Для безопасной пробы его разгружают и отключают. Негорючая проба ещё не повод успокоиться, ведь начинающийся дефект способен дать горючую пробу позже.
Отбор газа из реле
Ёмкость для пробы — не менее 450–500 см³, либо прозрачный газосборник. Горючесть проверяют сразу в помещении, а образец везут в лабораторию. Окраска исчезает быстро, поэтому записывайте её на месте.
| Цвет газа | Предположение |
|---|---|
| Бело-серый | Горит бумага или картон |
| Жёлтый | Горит дерево |
| Тёмно-синий или чёрный | Разложилось масло |
После отключения
Прежде чем снова подавать напряжение на трансформатор, возьмите пробы, осмотрите корпус и предохранительные клапаны, измерьте изоляцию. Включение допустимо, когда причина найдена; ремонтные работы должны быть записаны в журнал.
Срабатывание защиты контактора РПН
Трансформатор отключается, после чего ревизуют контактор: меняют обгоревшие контакты и резисторы, а масло в отсеке должно быть заменено.
Контроль изоляции цепей газовой защиты: КИГЗ-1
Длинный контрольный кабель легко замкнуть, и тогда отключение случится без всякой причины. Любая работа рядом с ним должна быть аккуратной. Чтобы этого не произошло, ставят устройство КИГЗ-1: оно имеет потенциометр, держит ток утечки под контролем и срабатывает при 300±30 мкА на 220 В. Настоящее срабатывание оно не блокирует: реальный ток значительно выше.
Типичные ошибки персонала
Большинство ложных отключений рождается в рутинной работе, а не в самом приборе. Вводить схему в действие без проверки нельзя.
- уставка выбрана «на глаз», без паспорта;
- в клеммную коробку попала вода;
- пробки не стравлены после долива;
- элемент остался «на сигнале» после работ;
- в журнале нет записи о проверке;
- трансформатор включили, не проверив кожух.
Коротко для наладчика
- сигнал требует осмотра, а не ожидания;
- проба газа ценнее догадок;
- трансформатор без осмотра не включают;
- уставка берётся из паспорта;
- реле и изоляцию проверяют по графику.
