Принципы, структура, принцип работы и техническое обслуживание газовой защиты трансформаторов.

1. Что такое газ?

Газ образуется в результате разложения целлюлозы и органических веществ под действием анаэробных бактерий на ранних стадиях накопления угля древними растениями. В условиях высокой температуры и высокого давления образование газа продолжается за счет физико-химических процессов, происходящих во время формирования угля. Газ бесцветен и не имеет запаха, но иногда может иметь яблочный аромат, обусловленный одновременным выбросом ароматических углеводородов и газа. Относительная плотность газа по отношению к воздуху составляет 0,554, а плотность газа в стандартном состоянии — 0,716 кг/м³. Проницаемость газа в 1,6 раза выше, чем у воздуха. Он нерастворим в воде, не поддерживает горение и не обеспечивает дыхание. Он может вызвать удушье из-за недостатка кислорода, а также может гореть или взрываться.

Основными компонентами газа являются алканы, подавляющее большинство которых составляет метан, а также небольшое количество этана, пропана и бутана. Кроме того, он обычно содержит сероводород, диоксид углерода, азот и влагу, а также следовые количества инертных газов, таких как гелий и аргон. Подождите. В стандартных условиях метан и бутан существуют в газообразном состоянии, а пентан и выше — в жидком. В случае открытого огня он может загореться, и произойдет «газовый» взрыв, который напрямую угрожает безопасности шахтеров.

2. Определение газовой защиты

В газовом реле защиты верхняя часть представляет собой герметичный поплавок, нижняя часть — металлическую перегородку, и обе оснащены герметичными ртутными контактами. Поплавки и перегородки вращаются вокруг своих осей. В нормальном режиме работы реле заполнено маслом, поплавок погружен в масло и находится в плавающем положении, ртутный контакт разомкнут; перегородка провисает под собственным весом, и ее ртутный контакт также разомкнут. При незначительном повреждении внутри трансформатора газ образуется медленно и сначала накапливается в верхнем пространстве газового реле по пути к маслораспределительному баку, вызывая падение уровня масла, опускание поплавка для замыкания ртутного контакта и сигнал задержки включения — это так называемый «легкий газ»; При возникновении серьезной неисправности внутри трансформатора образуется сильный газовый поток, давление в масляном баке мгновенно возрастает, что приводит к сильному потоку масла, воздействующему на масляную подушку. Поскольку поток масла воздействует на перегородку, перегородка преодолевает сопротивление пружины, приводит в движение магнит в направлении контакта пружины, замыкает ртутный контакт, активирует цепь отключения и срабатывает автоматический выключатель. Это так называемый «сильный газовый поток». Действие сильного газового потока немедленно отключает все питание, подключенное к трансформатору, предотвращая распространение аварии и выполняя функцию защиты трансформатора.

Существуют различные типы газовых реле, такие как поплавковые, с перегородкой и с открытой чашкой. В большинстве из них используются реле QJ-80, сигнальная цепь которых подключена к открытой чашке, а цепь срабатывания — к перегородке. Так называемое срабатывание сигнала газовой защиты означает, что контакт сигнальной цепи верхней открытой чашки реле замыкается по различным причинам, и загорается световая панель.

В нормативных документах указано: для маслонагревательных трансформаторов мощностью 800 кВА и выше, а также для маслонагревательных трансформаторов мощностью 400 кВА и выше должна быть установлена ​​система газовой защиты.

3. Классификация газовой защиты

Защита от газов, как правило, делится на две категории: легкие газы и тяжелые газы.

1. Защита от легкого газа: трансформатор перегревается или частично разряжается, что приводит к повышению температуры масла трансформатора и образованию определенного количества газа, который собирается в реле. При достижении определенного количества газа реле срабатывает и подает сигнал.

2. Защита от сильного газового загрязнения: В случае серьезного короткого замыкания в трансформаторе это повлияет на трансформаторное масло, вызывая приток определенного количества масла к защитной перегородке реле и его срабатывание.

4. Область защиты газового оборудования.

Газовая защита является основной защитой трансформатора, она способна распознавать все неисправности в баке. К ним относятся: многофазное короткое замыкание в топливном баке, короткое замыкание между витками обмотки, короткое замыкание между обмоткой и железным сердечником или корпусом, выход из строя железного сердечника, падение уровня масла или утечка масла, плохой контакт переключателя ответвлений или некачественная сварка проводов и т. д. Газовая защита срабатывает быстро, чувствительно и надежно, а ее конструкция проста. Однако она не может распознавать неисправности внешней цепи топливного бака (например, проводов), поэтому не может использоваться в качестве единственного защитного устройства для предотвращения внутренних неисправностей трансформатора. Кроме того, газовая защита также подвержена сбоям под воздействием некоторых внешних факторов (например, землетрясений).

Реле Бухгольца, являющееся регулятором напряжения под нагрузкой трансформатора, выполняет те же функции, что и реле Бухгольца основного трансформатора, но имеет другие места установки и различные модели.

Пять, способ установки защиты

Реле Бухгольца устанавливается на соединительном трубопроводе от трансформатора к маслораспределительному баку. При установке следует обратить внимание на следующее:

1. Сначала плотно закройте дроссельный клапан на газопроводе. Если дроссельный клапан закрыт неплотно или имеются другие условия, при необходимости можно слить масло из масляной подушки, чтобы предотвратить перелив большого количества масла во время работы.

2. Перед установкой нового газового реле проверьте наличие сертификата соответствия, правильность калибра и расхода, отсутствие повреждений внутренних и внешних частей, при наличии временных заеданий внутри необходимо разобрать устройство, а также проверить работоспособность поплавка, перегородки, сигнала и контактного выключателя. Убедитесь в их надежности и закройте сливной клапан.

3. Газовый реле следует устанавливать горизонтально, при этом направление стрелки, указанной на верхней крышке, должно быть направлено к масляной подушке. В проекте допускается небольшое смещение оси реле в сторону более высоких концов масляной подушки, но наклон относительно горизонтальной плоскости не должен превышать 4%.

4. Откройте дроссельную заслонку, чтобы заполнить газовый резервуар маслом, а затем выпустите воздух через выпускной клапан после заполнения маслом. Если масляная подушка имеет капсулу, следует обратить внимание на способ заполнения и спуска масла, чтобы минимизировать и избежать попадания газа в масляную подушку.

5. При выполнении защитной проводки необходимо предотвращать неправильное подключение и короткое замыкание, избегать работы под напряжением, а также предотвращать вращение токопроводящего стержня и утечку масла из маленьких фарфоровых головок.

6. Перед вводом в эксплуатацию необходимо провести испытание изоляции на вибрацию и испытание на передачу сигнала.

6. Проверка элементов газовых реле.

Перед установкой и использованием газового реле необходимо выполнить следующие проверки и испытания:

1. Общие пункты проверки:

Стеклянное окошко, клапан выпуска воздуха, управляющая игла и выводной клемма полностью герметичны и не имеют утечек масла, а поплавок, открытая чашка, стеклянное окошко и т. д. полностью свободны от трещин.

2. Тестовые задания

2.1. Проверка герметичности: проверка на герметичность при общем давлении масла (давление 20 МПа, продолжительность 1 час), утечки быть не должно.

2.2. Проверка прочности изоляции клемм: Напряжение промышленной частоты между выходной клеммой и выходной клеммой составляет 2000 В в течение 1 минуты. Сопротивление изоляции также можно измерить с помощью мегомметра на 2500 В. Сопротивление изоляции должно быть выше 300 мОм.

2.3. Испытание на объем действия легкого газа: при накоплении в корпусе 250–300 см³ воздуха легкий газ должен надежно действовать.

2.4. Испытание скорости потока тяжелого газа.

7. Ежедневный осмотр

В правилах эксплуатации силовых трансформаторов ДЛ/Т572-95 (далее именуемые «правила») установлено, что при ежедневном осмотре трансформаторов в первую очередь следует проверять наличие газа в газовом реле, при этом при осмотре газа необходимо обращать внимание на следующие моменты:

1. Клапан на соединительной трубе газового реле должен находиться в открытом положении.

2. Респиратор трансформатора должен находиться в исправном состоянии.

3. Соединительный элемент системы защиты от утечки газа должен быть установлен правильно.

4. Уровень масла в масляной подушке должен находиться в надлежащем положении, а реле должно быть полностью заполнено маслом.

5. Водонепроницаемая крышка газового реле должна быть надежно закреплена.

6. Клеммы реле не должны пропускать масло и должны быть защищены от попадания дождя, снега и пыли. Источник питания и его вторичная цепь должны иметь водонепроницаемые, маслонепроницаемые и морозостойкие свойства, а также должны проходить проверки на водонепроницаемость и маслонепроницаемость весной и осенью.

Восьмой пункт, работа системы газовой защиты.

При нормальной работе трансформатора реле Бухгольца функционирует без каких-либо сбоев. Что касается рабочего состояния реле Бухгольца, то в нормативных документах предусмотрены следующие положения:

1. Во время работы трансформатора газовая защита должна быть подключена к сигнальному выводу и выводу, а газовая защита переключателя ответвлений под нагрузкой должна быть подключена к выводу.

2. При выполнении трансформатором следующих работ во время эксплуатации необходимо повторно подключить сигнальную систему защиты от сильного газа:

2.1. При использовании одного автоматического выключателя для управления двумя трансформаторами, когда один из них переводится в резервный режим, резервный трансформатор следует повторно подключить к сигнальному трансформатору.

2.2. При фильтрации масла, пополнении масла, замене погружного масляного насоса или замене адсорбента маслоочистителя, а также при открытии и закрытии клапана на соединительной трубе газового реле.

2.3. При работе с газовой защитой и ее вторичной цепью.

2.4. За исключением пробы масла и клапана выпуска воздуха в верхней части реле Бухгольца, во всех остальных местах откройте клапаны выпуска воздуха, слива масла и впуска масла.

2.5. Если уровень масла на датчике уровня масла повышается ненормально или в системе всасывания наблюдаются неисправности, необходимо открыть клапан выпуска воздуха или маслоотводящий клапан.

3. В период прогнозирования землетрясений режим работы системы защиты от тяжелых газов должен определяться в соответствии со специфическими условиями трансформатора и сейсмическими характеристиками газового реле. Трансформаторы, выведенные из строя из-за срабатывания системы защиты от тяжелых газов вследствие землетрясений, должны быть проверены и испытаны перед вводом в эксплуатацию, и их можно вводить в эксплуатацию только после подтверждения отсутствия неисправностей.

9. Обоснование необходимости газовой защиты.

1. Причины действия легких газов

1.1. Попадание воздуха в трансформатор происходит из-за неисправности масляного фильтра, системы заправки топливом или системы охлаждения.

1.2. Уровень нефти ниже уровня газового релейного буя из-за падения температуры или утечки нефти.

1.3. Небольшое количество газа образуется в результате неисправности трансформатора.

1.4. В трансформаторе происходит короткое замыкание с проникновением. Под действием тока короткого замыкания скорость потока масла между масляными зазорами увеличивается. При значительном изменении разницы давлений между масляным зазором и внешней поверхностью обмотки может произойти сбой в работе газового реле. Ток короткого замыкания с проникновением вызывает нагрев обмотки. При больших значениях тока короткого замыкания температура обмотки быстро повышается, что приводит к расширению объема масла и, как следствие, к сбою в работе газового реле.

1.5, неисправность газового реле или вторичной цепи.

Вышеуказанные факторы могут привести к срабатыванию сигнала газовой защиты.

10. Обработка после проведения мероприятий по защите от газа.

1. После срабатывания газозащитного устройства трансформатора необходимо тщательно проверить, проанализировать и правильно оценить его состояние, а также незамедлительно принять соответствующие меры.

А. При срабатывании сигнала газовой защиты немедленно проверьте трансформатор, чтобы выяснить причину срабатывания: скопление воздуха, снижение уровня масла, неисправность вторичной цепи или внутренняя неисправность верхнего трансформатора. Если в газовом реле присутствует газ, зафиксируйте его количество, оцените цвет газа и проверьте его на воспламеняемость, а также возьмите пробы газа и масла для хроматографического анализа. Характер неисправности трансформатора можно определить в соответствии с соответствующими нормативными актами и инструкциями. Хроматографический анализ подразумевает качественный и количественный анализ водорода, кислорода, оксида углерода, диоксида углерода, метана, этана, этилена, ацетилена и других газов, содержащихся в собранном газе, с помощью хроматографа. Это позволит точно определить характер, тенденцию развития и тяжесть неисправностей.

Б. Если газ в газовом реле бесцветный, без запаха и негорючий, а хроматографический анализ показывает, что это воздух, трансформатор может продолжать работу, своевременно устранив дефект, связанный с попаданием воздуха.

Если газ в газовом реле является легковоспламеняющимся, а результаты хроматографического анализа растворенного газа в масле отклоняются от нормы, необходимо провести комплексную оценку, чтобы определить, вышел ли трансформатор из строя.

2. При срабатывании реле Бухгольца трансформатор не следует запускать до тех пор, пока не будет выявлена ​​причина и устранена неисправность. Для выяснения причин следует учитывать следующие факторы и принимать взвешенное решение.

а. Ощущается ли затрудненное или истощенное дыхание;

б. Проверяется, исправны ли вторичные цепи, такие как защита и цепь постоянного тока;

c. Имеются ли какие-либо отклонения во внешнем виде трансформатора, которые явно отражают характер неисправности;

d. Является ли газ, скопившийся в газовом резервуаре, легковоспламеняющимся;

e. Результаты хроматографического анализа газа в газовом резервуаре и газа, растворенного в масле;

f. Необходимые результаты электрических испытаний;

g. Действие других релейных устройств защиты трансформатора.

11. Меры безопасности, связанные с защитой от воздействия газа.

Меры газовой защиты: слабая мера посылает сигнал тревоги, напоминающий обслуживающему персоналу о необходимости немедленного устранения неисправности трансформатора; серьезная мера приводит к срабатыванию выключателя трансформатора, что вызывает немедленную остановку его работы и не гарантирует надежность электроснабжения. Предложены меры противоаварийной защиты от газов.

1. Для повышения надежности работы с тяжелыми газами замените нижний буй газового реле на бушприцевой тип, а контакт — на вертикальный.

2. Для предотвращения короткого замыкания газового реле из-за протечки воды необходимо принять меры защиты от дождя на его клеммах и клеммных коробках кабельных выводов.

3. Провод газового реле должен быть маслостойким.

4. Провода и кабели газового реле следует подключить к клеммам в клеммной коробке кабельного ввода соответственно.