Реле РГТ-80, РГТ-50
Реле РГТ-50, РГТ-80, РСТ-25 имеют простую и качественную конструкцию и удобны в эксплуатации. Конструкция реагирующего блока струйного реле не имеет поплавков. Поплавки газового реле с монтированными в них управляющими магнитами выполнены сплошными, без механических связей с другими элементами реле. В процессе производства поплавки испытывают избыточным давлением масла 100кПа, поэтому при последующей эксплуатации их не подвергают испытаниям.
В реле применяют герконы повышенной электрической прочности, которые совместно с соединительными проводами размещают в корпусе контактного узла. Они неподвижны, полностью изолированы от масла и имеют усиленную защиту от механических воздействий и атмосферной влаги. Конструкция реле позволяет производить осмотр и замену контактного узла на месте установки реле без слива масла и вскрытия реле.
Реле РГТ-80, РГТ-50 устойчивые к вибрациям в трех взаимно перпендикулярных направлениях с ускорением 5д при частотах 5-150 Гц, к одиночному удару в вертикальном направлении с ускорением 5д, к землетрясению с амплитудой ускорения 0,5д. Установочный и присоединительный размер нового реле позволяют применять их для замены находящихся в эксплуатации реле BF 80/10, РЗТ-80, РГЧЗ-66 без каких-либо переделок. Штуцер для ввода кабеля предусматривает возможность крепления металлорукава.
Преимущества газовых реле РГТ-80, РГТ-50
Цельнолитые поплавки со встроенными управляющими магнитами;
Отсутствие механических связей поплавков с другими элементами реле;
Наличие одного (кроме поплавков) подвижного элемента – напорной пластины, реагирует на поток масла;
Магнитоуправляемые контакты (герконы) повышенной электрической прочности размещены вместе с соединительными проводами в корпусе контактного узла и полностью изолированы от масла;
Конструкция реле позволяет производить осмотр и замену контактного узла без слива масла и вскрытия реле;
Кнопка опробования обеспечит проверку работы реле при действии поплавков и отдельно – при действии напорной пластины;
Реле обеспечивает возможность выполнения двух независимых отключающих и двух независимых сигнальных цепей;
Установочные и присоединительные размеры реле позволяют использовать их для замены реле, находящихся в эксплуатации.
Реле Бухгольца
Газовое реле BF-80/Q (реле Бухгольца) устанавливают в соединительную трубу между баком трансформатора и расширителем. В ходе нормальной работы оно полностью заполнено изоляционной жидкостью. Если внутри трансформатора появятся нарушения (скопление газа в изоляционной жидкости; потеря изоляционной жидкости в результате негерметичности; течь изоляционной жидкости), то газовое реле произведет отключение его от электросети.
Корпус реле Бухгольца сделан из стойкого к воздействию метеорологических условий алюминиевого литейного сплава с лакокрасочным покрытием. Он имеет в зависимости от исполнения резьбовое или фланцевое соединение. Многообразие типов газовых реле ориентируют по нормам и стандартам, а также по специальным требованиям. Каждое устройство поставляется с сертификатом испытания. Газовое реле трансформатора фирмы EMB соответствует EN 50216 (ЕН 50216). По номинальной мощности и конструкции защищаемого устройства определяют тип применяемого газового реле. Газовые реле могут применятся в установках под открытым воздухом или в помещениях.
Типы газового реле Бухгольца
Газовое реле трансформатора производится в следующих исполнениях:
-однопоплавковое газовое реле — резьбовое соединение,
-однопоплавковое газовое реле — фланцевое соединение,
-двухпоплавковое газовое реле — резьбовое соединение,
-двухпоплавковое газовое реле — фланцевое соединение (круглое),
-двухпоплавковое газовое реле — фланцевое соединение (квадратное).
Принцип действия газовой защиты [ править | править код ]
Расширитель масляного бака
Так как трансформаторное масло, использующееся для изоляции и охлаждения, имеет высокий коэффициент температурного расширения, а температура масла в процессе эксплуатации аппарата может изменяться в широких пределах (-45 °С…+95 °С), объём масла в баке также изменяется. Для компенсации изменения объёма масла служит расширительный бак — резервуар, соединенный с баком трубопроводом и частично заполненный маслом. Объём расширителя выбран таким образом, чтобы во всем диапазоне изменения температур уровень масла в расширителе находился в допустимых пределах. Расширитель оборудуется индикатором уровня масла, воздухоосушителем для поступающего воздуха, трубопроводом для доливки в бак масла.
Газовое реле
В рассечку маслопровода, соединяющего бак и расширитель, устанавливается газовое реле (например, ранее выпускавшиеся типа РГЧЗ-66, ПГ-22, немецкого производства BF-50,BF-80 (реле Бухгольца), или отечественные РЗТ-50, РЗТ-80). Газовое реле имеет герметичный корпус со смотровыми окошками. Сверху на корпусе реле имеется специальный вентиль, предназначенный для выпуска воздуха и отбора проб газа. Газовое реле имеет два поплавковых элемента, действующих при срабатывании на замыкание механически связанных с ними контактов и реагирующих на снижение уровня масла в реле, а также струйный элемент (подвешенная на пути масла пластинка с калиброванным отверстием), срабатывающим при интенсивном движении потока масла из бака в расширитель. В нормальном режиме корпус газового реле заполнен маслом, и контакты, связанные с его поплавковыми и струйным элементами, разомкнуты.
Работа газовой защиты
При внутреннем повреждении в баке защищаемого аппарата — горение электрической дуги или перегрев внутренних элементов — трансформаторное масло разлагается с выделением горючего газа, содержащего до 70 % водорода. Выделяющийся газ поднимается к крышке, и так как аппарат устанавливается с наклоном 1-2 % в сторону расширителя, движется в расширитель. Проходя через газовое реле, газ вытесняет из него масло. При незначительном выделении газа или снижении уровня масла в расширителе до уровня верхнего поплавкового элемента газового реле, он срабатывает, и замыкаются контакты, действующие на сигнал (1-я ступень газовой защиты). При значительном выделении газа срабатывает нижний поплавковый элемент газового реле и замыкаются контакты, действующие на отключение (2-я ступень газовой защиты). При интенсивном движении потока масла из бака в расширитель срабатывает струйный элемент газового реле, действующий на отключение, аналогично нижнему поплавковому элементу. Реле ПГ-22 имеет поплавковые сигнальные элементы, реле РГЗЧ-66 — чашечные. Для газовой защиты регулятора напряжения трансформатора под нагрузкой (РПН) используются струйные реле (например, типа РЗТ-25, RT-25, RS-1000), не имеющие поплавковых элементов и реагирующие только на интенсивное движение потока масла из бака РПН в расширитель. Струйное реле не имеет вентиля для спуска воздуха, и его корпус может быть не полностью заполнен маслом. У некоторых типов струйных реле при срабатывании в смотровом окошке появляется сигнальный флажок. Струйное реле может сработать при доливке масла в бак РПН снизу. После срабатывания струйного реле его контакты остаются замкнутыми, и для возврата реле в исходное положение необходимо нажать кнопку «Возврат». Срабатывание газового реле по скорости потока для струйного газового реле может выбрано установкой лопасти из комплекта.
Технические характеристики и основные показатели газовых реле
| Модель | Условный проход, мм | Исполнение фланца, мм | Диапазон напряжений, В | Степень защиты | Масса, кг |
| РГЧЗ-66 | 75 | квадратное, 125 | 5 | ||
| EMB BF 80/Q | 80 | квадратное, 125 | ~= 12 – 250 | IP 54 | 5 |
| EMB BF 50/10 | 50 | круглое, Ø 165 | ~= 5 – 250 | IP 56 | 5,9 |
| РЗТ-80 | 80 | квадратное, 125 | ~= 16 – 260 | IP 44 | 6 |
| РЗТ-50 | 50 | круглое, Ø 165 | ~= 16 – 260 | IP 44 | 6,7 |
| COMEM UNEL 80 H | 80 | круглое, Ø 200 | ~= 2 – 250 | IP 65 | 5,8 |
| COMEM UNEL 50 H | 50 | круглое, Ø 165 | ~= 2 – 250 | IP 65 | 4,9 |
| ОРГРЭСЭНЕРГО РГТ-80-201 | 80 | квадратное, 125 адаптация Ø 165 | ~= 1 – 300 | IP 65 | 6 |
| ОРГРЭСЭНЕРГО РГТ-50-201 | 50 | квадратное, 125 адаптация Ø 165 | ~= 1 – 300 | IP 65 | 6,5 |
| MESSKO MBR-80 | 80 | круглое | ~= 1.2 – 250 | IP 55 | |
| MESSKO MBR-50 | 50 | круглое | ~= 1.2 – 250 | IP 55 | |
| VILLE QJ-80 | 80 | квадратное, 125 | 11 | ||
| VILLE QJ-50 | 50 | квадратное, 125 | 10 | ||
| CEDSAPE BQ80420N | 80 | круглое, Ø 165 | ~= 3 – 250 | ||
| ATVUS GOR 3M | 80 | ~= 3 – 250 | IP 67/X7 | ||
| ATVUS GOR 2M | 50 | ~= 3 – 250 | IP 67/X7 |
Устройство РПН: принцип работы
Как отмечалось выше, регулировка анцапфы трансформатора может выполнять через РПН. Особый тип переключений предполагает постоянную корректировку напряжения в зависимости от времени суток и нагрузки. Регулирование осуществляется в пределах от +/- 10 до 16%. В некоторых случаях устанавливается полностью автоматических механизм, который поддерживает нужный режим работ самостоятельно. Прочие варианты зависят от оперативного управления из диспетчерского пункта или ОПУ.
Что касается принципа работы, то он выполнен следующим образом:
- Имеется анцапфа, которая путем выкручивания пружины меняет число обмоток. При обычных условиях 33 оборота предполагает изменение количества витков на 1 единицу. Мера регулирования во многом определяется отстройкой шага.
- Для автоматизации процесса подключается механический мотор, который отстроен для выполнения ровно одной операции. Из ОПУ подается сигнал на электродвигатель, после чего происходит регулирование.
- Для более быстрого реагирования необходимо задействовать телемеханику, которая обеспечивает процесс из диспетчерского пункта.
Принцип действия
Работа поплавкового механизма строится на принципе гидромеханики. Два ртутных контакта реле закреплены на поплавках, они управляют цепями вспомогательного тока. На поплавке, расположенном сверху закреплены контакты, включенные в цепь сигнала. Нижние контакты, расположенные на нижнем, втором поплавке включены в цепь отключения трансформатора.
Рис№2. Газовое реле поплавкового типа
В том случае если в трансформаторе появились повреждения внутри корпуса, в результате которых образуются газы, как продукты разложения трансформаторного масла, они будут подниматься, к маслорасширителю и попадут в газовое реле.
В верхней части реле собираются газ или воздух, трансформаторное масло, заполняющее сосуд газового реле, будет вытесняться, происходит опускание верхнего поплавка, замкнутся контакты, срабатывающие «на сигнал». Включается звуковая сигнализация, на подстанции выпадает контрольный блинкер.
Последующие за этим дальнейшее понижение уровня трансформаторного масла в баке вызывает опускание нижнего поплавка, происходит замыкание нижних контактов, срабатывающих на отключение трансформатора.
Рис №3. Принципиальная схема включения газового реле
Бурное газообразование вызывает течь масла из трансформаторного бака в расширитель, вследствие этого происходит поворачивание нижним поплавком – пластины, она опрокидывается, вызывая отключение трансформатора.
Срабатывание реле, происходит при скорости протекания масла по трубе — 50см/сек. Чувствительность реле на скорость протекания масла регулируется, для этого регулировочный грузик на градуированной пластине устанавливают на соответствующее значение. Реле регулируется на срабатывание, при любой скорости движения масла от 50 до 150см/сек.
Наблюдение за работой реле можно осуществить через смотровое окошко, на которое нанесена шкала уровня. В верхнем окне, видно, сколько вытеснено масла в см3, нижнее смотровое окно показывает уровень масла выше верхнего края выхода дроссельной шайбы в сантиметрах.
На корпусе реле, на его крышке и на дне, находятся два специальных краника, с помощью верхнего производят отбор и выпуск газа, через нижний выполняют отбор масла и опорожняют сосуд реле.
Газовое реле чашечного типа
Реле чашечного типа относятся к более совершенным современным моделям, используемым в газовой защите трансформатора, вместо поплавка в корпусе расположена чашка, которая может вращаться вокруг своей оси. При понижении уровня масла в реле, происходит замыкание контакта, при ускоренном образовании газа, происходит поворот лопасти, контакты отключаются.
Газовое реле лопастного типа
Принцип действия газовой защиты, реле лопастного типа идентичен работе поплавкового реле, отличие заключается в том, что его главный элемент состоит из поплавка и лопасти, они соединены с ртутным контактом, срабатывающим на отключение.
Поплавковые реле газовое реле
У поплавковых реле внутри кожуха укреплены на шарнирах два поплавка, представляющие собой полые металлические цилиндры. На поплавках укреплены ртутные контакты, соединенные гибкими проводами с выводными зажимами на крышке реле. Ртутный контакт представляет собой стеклянную колбочку с впаянными в ее вертикальную часть двумя контактами. Колбочки содержат небольшое количество ртути, которая в определенном положении колбочки замыкает между собой контакты, чем создается цепь через реле. При скорости движении потоков газа и масла порядка 0,5 м/с нижний поплавок, находящийся на пути потока опрокидывается и происходит замыкание его ртутных контактов в цепи отключения. Благодаря тому, что при КЗ (коротком замыкании) в трансформаторе сразу возникает бурное газообразование, ГЗ производит отключение с небольшим временем 0,1-0,3 сек. Отключающий элемент работает также при большом понижении уровня масла в корпусе реле.
РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Мелкие неисправности
При возникновении в трансформаторе мелкой или только зарождающейся неисправности мелкие пузырьки газа, движущиеся вверх в направлении расширительного бака, улавливаются в корпусе реле, вызывая подъем уровня масла внутри реле.
В результате верхний поплавок замыкает свой магнитный выключатель, включает цепь аварийной сигнализации и таким образом приводит в действие внешнюю сигнализацию.
Образование газа.
При серьезных неисправностях начинает образовываться большое количество газа, что вызывает выплеск масла через соединительный патрубок в расширительный бак. В реле этот поток масла ударяется в клапан, установленный в нижней части (перед отверстием для пропуска масла) и вызывает замыкание его магнитного выключателя, включая таким образом цепь размыкателя и отключая трансформатор.
Значение скорости масла, необходимой для срабатывания размыкателя, может регулироваться изменением противовеса, установленного на самом устройстве, либо изменением его размера.
Утечка масла.
Утечка масла в трансформаторе вызывает падение уровня масла внутри реле, приводя в действие сначала сигнальный (верхний) поплавок, затем размыкающий (нижний), каждый из которых включает свою цепь.
Подсос воздуха.
Попадание воздуха в трансформатор из-за дефектов системы циркуляции масла или по другим причинам вызывает срабатывание поочередно сигнального и размыкающего поплавков.
Изобретение газового реле для защиты трансформатора. История Макса Бухгольца
Будущий изобретатель газового реле родился в прусской семье переплетчика в феврале 1875 года. С детства Макс проявлял интерес к механическим объектам. Двадцатипятилетие отпраздновал в Берлинском инженерном университете будучи студентом первого курса. По окончанию учебного процесса приобрел специальность в сфере электрического машиностроения (электротехник).
Макс Бухгольц
В 1901 году получил рабочее место в компании “Siemens & Halske”, которая в то время занималась строительством первых европейских метро. Кстати, в это же время руководство фирмы заключает договор на реализацию проекта пятигорской линии трамвая почти за полмиллиона рублей.
В 1903 году Бухгольц устраивается на работу в судоходную компанию “Berlin-Stettin” в отдел проектирования электрооборудования и профильных станков. На этом месте Макс впервые проводит исследовательские роботы и открывает первые изобретения. В 1910 году «инженерские плоды» он получил несколько золотых и серебряных медалей на Всемирной выставке в Брюсселе, но конструкт газового реле еще ждал своей очереди…
В период Первой мировой войны Бухгольц уходит на фронт. В 1917 году, после ожесточенного боя, Макса госпитализируют. Через некоторое время изобретателя назначают на пост президента Кассельского строительного управления, которое вскоре переименовали в «Управление электроэнергетики». Но острый ум “прусского Кулибина” видимо не мог приспособиться к архитекторскому формату и в 1918 году Макс переходит в машиностроительное управление Касселя в качестве инженера-технолога. Через некоторое время Бухгольц возглавит это учреждение, которое считают в некотором роде колыбелью газового реле трансформатора.
Прусское машиностроительное управление Касселя
Прусское машиностроительное управление было основано для строительства механического и электротехнического оборудования в плотинах Эдера и Диемеля. Во время проектных работ Бухгольц всё чаще стал замечать, что трансформаторы выходят со строя после грозы. Исследователь внимательно изучил явление и пришел к выводу, что критические скачки напряжения разрушают на обмотках изоляционные материалы и вследствии чего выделяется большое количество газов.
Первое газовое реле, 1925 год
Проблема защиты трансформатора от “капризов природы” в то время волновала многих владельцев предприятий, но по большому счету не имела эффективных профилактических мер. В 1923 году после очередных поломок в управлении, Максу приходит гениальная мысль во время принятия ванны (как утверждают источники). Проведя расчеты, он советуется с сотрудниками и находит верное решение, которое видимо подталкивает Бухгольца на создание прототипа первого газового реле.
Вскоре изобретатель регистрирует патент и в 1928 году основывает в Касселе компанию “Max Buchholz AG”, а в Цюрихе – компанию “Elektrokustos AG”. Газовое реле было сразу же включено в состав трансформаторов, выпускаемых немецкой фирмой “AEG” и швейцарской фирмой “BBC”. Контракты с этими крупными компаниями сделали фамилию Бухгольца и систему газовой защиты известной во всей сфере энергетики.
Продольная дифференциальная защита[ | ]
Принцип действия
Дифференциальная защита силового трансформатора Принцип действия продольной дифференциальной защиты основан на сравнении токов фаз, протекающих через участки между защищаемым участком линии (или защищаемом аппаратом). Для измерения значения силы тока на концах защищаемого участка используются трансформаторы тока (TA1
,TA2 ). Вторичные цепи этих трансформаторов соединяются с токовым реле (KA ) таким образом, чтобы на обмотку реле попадала разница токов от первого и второго трансформаторов.
В нормальном режиме (1) значения величины силы тока вычитаются друг из друга, и в идеальном случае ток в цепи обмотки токового реле будет равен нулю. В случае возникновения короткого замыкания (2) на защищаемом участке на обмотку токового реле поступит уже не разность, а сумма токов, что заставит реле замкнуть свои контакты, выдав команду на отключение поврежденного участка.
В реальном случае через обмотку токового реле всегда будет протекать ток отличный от нуля, называемый током небаланса
. Наличие тока небаланса объясняется рядом факторов:
- Трансформаторы тока имеют недостаточно идентичные друг другу характеристики. Чтобы снизить влияние этого фактора, трансформаторы тока, предназначенные для дифференциальной защиты, изготавливают и поставляют попарно, подгоняя их друг к другу ещё на стадии производства. Кроме того, при использовании дифференциальной защиты, например трансформатора, у измерительных трансформаторов тока изменяют число витков в соответствии с коэффициентом трансформации защищаемого трансформатора.
- Некоторое влияние на возникновение тока небаланса может оказывать намагничивающий ток, возникающий в обмотках защищаемого трансформатора. В нормальном режиме этот ток может достигать 5 % от номинального. При некоторых переходных процессах, например при включении трансформатора с холостого хода под нагрузку, ток намагничивания на короткое время может в несколько раз превышать номинальный ток. Для того чтобы учесть влияние намагничивающего тока, ток срабатывания реле принимают большим, чем максимальное значение намагничивающего тока.
- Неодинаковое соединение обмоток первичной и вторичной стороны защищаемого трансформатора (например, при соединении обмоток /) так же влияет на возникновение тока небаланса. В данном случае во вторичной цепи защищаемого трансформатора вектор тока будет смещён относительно тока в первичной цепи на 30°. Подобрать такое число витков у трансформаторов тока, которое позволило бы компенсировать эту разницу, невозможно. В этом случае угловой сдвиг компенсируют с помощью соединения обмоток: на стороне звезды обмотки трансформаторов тока соединяют треугольником, а на стороне треугольника соответственно звездой.
Следует отметить, что современные микропроцессорные устройства защиты способны учитывать эту разницу самостоятельно, и при их использовании, как правило, вторичные обмотки измерительных трансформаторов тока соединяют звездой на обоих концах защищаемого участка, указав это в настройках устройства защиты.
Дифференциальная защита трёхфазного трансформатора, обмотки которого соединены по схеме Y/Δ)
Область применения
Дифференциальная защита устанавливается в качестве основной для защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Одним из недостатков такой защиты является сложность её исполнения: в частности, требуется наличие надёжной, помехозащищённой линии связи между двумя участками, на которых установлены трансформаторы тока. В связи с этим дифференциальную защиту применяют для защиты одиночно работающих трансформаторов и автотрансформаторов мощностью 6300 кВА и выше, параллельно работающих трансформаторов и автотрансформаторов мощностью 4000 кВА и выше и на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не позволяет добиться необходимой чувствительности при коротком замыкании на выводах высокого напряжения, а максимальная токовая защита имеет выдержку времени более чем 0,5 с.
Газовое реле РГТ
Газовые реле РГТ предназначены для защиты от повреждений масляных баков электроустановок, при выделении газообразных веществ, от снижения уровня и поступления охлаждающего и изолирующего масла в расширитель. Область применения устройств – масляные трансформаторы, автотрансформаторы и реакторы с расширителем.
Элементы автоматики комплектуются 1 или 2 сигнальными и управляющими контактами (зависит от модели). Реле можно применять в схемах защиты с цепями управления постоянного или переменного тока. Коммутируемый ток составляет 0,1 или 0,2 А, напряжение – до 300 В.
К преимуществам реле относят:
- Литые поплавки с магнитами, механически не соединенные с другими комплектующими.
- Изолированные от окружающей среды износоустойчивые магнитные контакты в корпусе контактной группы.
- Работа с 2 незначимыми цепями отключения и сигнализации.
- Возможность ревизии состояния и замены контактных групп без вскрытия устройства и перезалива масла.
- Кнопка опробования работоспособности.
Размеры и расположение клемм устройств серии РГТ, соответствуют реле прежнего поколения, устройства могут использоваться для замены аналогичных морально устаревших элементов автоматики или реле зарубежного производства соответствующих моделей.
РГТ-50 можно заменять реле BF-50/10 и РЗТ-50, а реле РГТ-80 устанавливают вместо BF-80/Q, РЗТ-80 и РГЧЗ-66.
Особенности эксплуатации газовой защиты трансформаторов
Обязательное требование после каждого срабатывания защиты, произвести осмотр трансформатора и проверить состояние реле. В первую очередь проверяется уровень масла в расширителе, смотрят, чтобы не было течи, проверяют целостность стеклянной мембраны, установленной на выхлопной трубе, в некоторых случаях мембрана изготавливается из маслостойкой резины.
Проверяется наличие или отсутствие газа, для этого служит смотровое окно в сосуде реле, определяют цвет и объем газа. Производят отбор пробы газа. Химический состав газа должен сказать о характере повреждения внутри корпуса, указывает место неисправности, в стали магнитопровода или вследствие разложения масла, количество газа помогает определиться со степенью и характером повреждения.
Например, наличие окиси и двуокиси водорода говорит о неисправности в изоляции. Цвет газа – серо-белый, значит, повреждена электротехническая бумага или маслобарьерная изоляция из пропитанного картона, желтый газ говорит о разрушении дерева, темный цвет о порче масла.
Испытание на горючесть газа происходит после взятия пробы газа для проведения химического анализа. Если газ горит, значит, ввод трансформатора в работу категорически запрещен.
При наличии в резервуаре реле воздуха (газ не горит), его выпускают через кран в корпусе реле, затем производят осмотр, при отсутствии выпавших блинкеров срабатывания защит, трансформатор включается вначале на холостой ход, затем, после соответствующей команды, ставится под нагрузку.
Для газовой защиты силовых трансформаторов от 330кВ, при наличии воздуха в реле, необходимо выявить причину появления воздуха. В противном случае существует вероятность, при вводе трансформатора может произойти перекрытие изоляционных промежутков.