Газовая защита, обладающая весьма высокой чувствительностью, получила широкое применение для защиты трансформаторов от внутренних повреждений.
Рис. 161. Установка газового реле на трансформаторе (a) и общий вид реле (6)
Действие ее основано на принципе реагирования на скорость выделения газов из изоляционных материалов или масла, появляющихся при нагреве деталей или дуговых процессах внутри трансформатора. Газовая защита выполняется с помощью газового реле 2 (рис. 161, а), устанавливаемого в рассечку трубы 1, соединяющей кожух трансформатора с расширителем 3. Для обеспечения свободного прохода газов через реле необходимо иметь подъем 1—1,5% у трансформатора и 2—4% у соединительной трубы 1 в сторону расширителя. Газовое реле РГЧЗ-66 имеет герметически закрытый корпус 9 (рис. 161, б) с фланцами 8 и смотровыми стеклами 7 с делениями (в см3), позволяющими определить объем скопившегося в реле газа. На крышке 4 закреплены сигнальный и отключающий элементы, находящиеся в корпусе 9, коробка 5 с зажимами для подключения связевого кабеля к сигнальному и. отключающему контактам, кран 6 для отбора газа и выпуска его из реле.
В корпусе реле (рис. 162, а) сигнальный элемент 13 расположен над отключающим элементом 15. Сигнальный элемент 13 (рис. 162, б) представляет собой плоскодонную чашку с подвижным контактом 7. Чашка закреплена на изоляционной стойке 17, втулка которой поворачивается вокруг оси 6 стоек 18, прикрепленных к сборочному кольцу 19. Неподвижный контакт 5 установлен на изолированной пластине сборочного кольца. Спиральная пружина 23, прикрепленная к держателю 20, лежащем на прокладке 21, служит для удерживания чашки в верхнем положении, при котором разомкнуты контакты 7 и 5. Чашка, подвижной 27 и неподвижный 28 контакты отключающего элемента (рис. 162, в) выполнены аналогично сигнальному элементу. Отключающий элемент отличается от сигнального наличием пластины 4, реагирующей на скорость потока масла в реле. Пластина 4, подвижной контакт 27 и рычаг 26, соединенный со спиральной пружиной 14, жестко закреплены на изоляционной стойке 24. Чашка и пластина 4 отключающего элемента имеют отдельные осп вращения 29 и 30, но при повороте вокруг своих осей каждая действует на замыкание контактов 27 и 28. Поворот пластины вокруг своей оси 29 не всегда может вызвать поворот чашки; при повороте же чашки пластина поворачивается всегда, так как стенка чашки надавливает на выступ 25 стойки 24. Ход обеих чашек вниз ограничивается упорами, чем предотвращается заскакивание подвижных контактов реле за неподвижные. Оба элемента закрыты со стороны входного фланца реле полуэкранами 8 и 2 (рис. 162, а) для защиты от механических повреждений потоком масла большой скорости. Над обеими чашками установлены экраны 10 и 3, которые защищают контакты от замыкания их шламом, имеющимся в масле, и ложной работы защиты. Экран 3 имеет прорезь для перемещения пластины 4. Кроме того, на рис. 162, а обозначены: 1 — пробка с резьбой для спуска влаги и грязного масла, скапливающихся в нижней части реле; 11 — кран для отбора пробы газа и выпуска его из реле; 12 — коробка с зажимами;. 16 — смотровое стекло; 22 — буферная прокладка.
Рис. 162. Газовое реле РГЧЗ-66 (а), его сигнальные (б) и отключающие (в) контакты
При нормальной работе трансформатора газовое реле полностью заполнено маслом, верхняя и нижняя чашки удерживаются в верхнем положении, имея незначительный (5—10%) подъем в сторону расширителя. Контакты обоих элементов разомкнуты. Незначительное перетекание масла из бака трансформатора в расширитель и обратно, вызываемое нагревом обмоток, не приводит к изменению положения сигнального и отключающего элементов реле.
При нарушении нормального режима работы трансформатора образование газов происходит в различной интенсивностью: бурно при междуфазных КЗ, витковых замыканиях и замыканиях на корпус и медленно при разложении дерева и изоляции вследствие их перегрева или выделения из масла воздуха, попавшего при вскрытии нового или ремонте находящегося в эксплуатации трансформатора. Если выделение газов происходит с малой интенсивностью, то они, проходя из бака трансформатора в трубопровод расширителя, скапливаются в верхней части реле, вытесняя масло. Когда объем масла в реле достигает 400 см3 ± 20%, уровень масла в реле станет ниже дна чашки сигнального элемента. С увеличением объема газа уровень масла в реле понижается. Чашка, наполненная маслом, опускается под действием силы тяжести, поворачиваясь вокруг своей оси. Контакты 7 и 5 реле замыкаются, создавая цепь предупредительной сигнализации. Отключающий элемент реле находится в масле, поэтому его контакты остаются разомкнутыми. При повреждении трансформатора, сопровождающемся большими динамическими усилиями в его частях и бурным газообразованием, давление в баке резко возрастает и происходит бросок масла или смеси масла с газом из трансформатора в расширитель. Под действием этого потока (если его скорость равна или выше скорости срабатывания отключающего элемента) пластина 4 поворачивается, замыкаются контакты 27 и 28, создавая цепи на отключение трансформатора. Реле имеет три пластины 4, откалиброванные на уставки по скорости и применяемые в зависимости от мощности трансформатора и способа охлаждения его обмоток: 0,6 м/с— для трансформаторов до 40 МВ·А включительно, охлаждение М (масляное, с естественной циркуляцией) и Д (с дутьем и естественной циркуляцией масла); 0,9 м/с — свыше 40 МВ-А, охлаждение Д; 1,2 м/с — независимо от мощности при охлаждении Ц (масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла) и ДЦ (масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла). При аварийной быстрой утечке масла из бака трансформатора реле оказывается без масла, оба элемента реле опускаются под действием силы тяжести чашек, а их контакты на сигнал и на отключение трансформатора действуют практически одновременно. Время замыкания отключающих контактов реле составляет 0,1—0,15 с при скорости потока масла более 1,5 его уставки, а при скорости потока масла 1,25 уставки не превышает 0,2 с. Время замкнутого состояния контактов не менее 0,05 с.
Схема газовой защиты трансформатора на постоянном оперативном токе предусматривает применение промежуточного трехобмоточного реле РП (рис. 163) для фиксации срабатывания второй ступени газового реле РГ.
Рис. 163. Схема газовой защиты трансформатора
При срабатывании первой ступени газового реле контакты РП составляют цепь 1-2, контакты указательного РУ1 создают цепь 3-4 на предупредительный сигнал. При срабатывании второй ступени замыкаются контакты РГ2 газового реле, образуется цепь 5-6 на параллельную обмотку реле РП. Через замкнувшиеся контакты реле РП образуется цепь самоудержания реле через токовые обмотки и одновременно составляются цепи 7-8, 9-10 на катушки отключения 1КО и 2КО. Это значит, что даже при кратковременном замыкании контактов РГ2 газового реле произойдет отключение выключателей 1В и 2В. Указательное реле РУ2 фиксирует срабатывание второй ступени газовой защиты. Съемная накладка Н позволяет на момент пуска нового трансформатора или после ремонта со вскрытием переключить на сигнал вторую ступень защиты во избежание ложного отключения вследствие выделения большого количества воздуха из масла.
