Transformatör gaz koruma sistemlerinin prensibi, yapısı, çalışma prensibi ve bakımı.

1. Gaz nedir?

Gaz, eski bitkilerin kömür birikiminin erken evresinde anaerobik bakterilerin etkisiyle selüloz ve organik maddenin ayrışması sonucu oluşur. Yüksek sıcaklık ve yüksek basınç ortamında, kömür oluşumu sırasında fiziksel ve kimyasal etkiler nedeniyle gaz üretimi devam eder. Gaz renksiz ve kokusuzdur, ancak bazen aromatik hidrokarbonların ve gazın aynı anda püskürmesinden dolayı elma benzeri bir koku hissedilebilir. Gazın havaya göre bağıl yoğunluğu 0,554'tür ve standart haldeki gazın yoğunluğu 0,716 kg/m³'tür. Gazın geçirgenliği havanın 1,6 katıdır. Suda çözünmez, yanmayı desteklemez ve solunumu sağlayamaz. Oksijen eksikliğinden dolayı insanlarda boğulmaya neden olabilir ve yanabilir veya patlayabilir.

Gazın ana bileşenleri, büyük çoğunluğunu metan oluşturan alkanlar ve az miktarda etan, propan ve bütandır. Ayrıca genellikle hidrojen sülfür, karbondioksit, azot ve nemin yanı sıra eser miktarda helyum ve argon gibi inert gazlar da içerir. Standart koşullar altında, metan ve bütan gaz halinde bulunur, pentan ve üzeri ise sıvı haldedir. Açık ateşte yanabilir ve "gaz" patlaması meydana gelebilir ki bu da madencilerin güvenliğini doğrudan tehdit eder.

2. Gaz Koruma Tanımı

Gaz koruma rölesinde, üst kısım sızdırmaz bir şamandıra, alt kısım ise metal bir bölmedir ve her ikisi de sızdırmaz cıva kontaklarıyla donatılmıştır. Şamandıralar ve bölmeler kendi eksenleri etrafında dönebilir. Normal çalışma sırasında, röle yağ ile doldurulur, şamandıra yağa batar, yüzer pozisyondadır ve cıva kontağı bağlantısı kesilir; bölme kendi ağırlığı nedeniyle aşağı doğru sarkar ve cıva kontağı da bağlantısı kesilir. Transformatörün içinde hafif bir arıza olduğunda, gaz yavaşça üretilir ve gaz önce yağ deposuna giderken gaz rölesinin üst boşluğunda birikir, bu da yağ seviyesinin düşmesine ve şamandıranın aşağı inerek cıva kontağını kapatmasına ve gecikmeli açma sinyalinin oluşmasına neden olur; buna "hafif gaz" denir. Transformatörün içinde ciddi bir arıza meydana geldiğinde, güçlü bir gaz akışı oluşur ve yağ tankındaki basınç anında artar. Bu durum, yağ yastığına çarpan büyük bir yağ akışına neden olur. Yağ akışı, yay direncini aşan bir darbeyle mıknatısı yay teması yönünde hareket ettirir, cıva temasını kapatır, açma devresini devreye sokar ve devre kesiciyi devre dışı bırakır. Bu, "ağır gaz" olarak adlandırılan olaydır. Ağır gazın etkisi, kazanın yayılmasını önlemek ve transformatörü koruma görevini yerine getirmek için transformatöre bağlı tüm gücü anında keser.

Gaz rölelerinin şamandıralı tip, bölmeli tip ve açık kapaklı tip gibi farklı türleri vardır. Çoğu QJ-80 rölesi kullanır; sinyal devresi açık kapağa, tetikleme devresi ise bölmeye bağlanır. Gaz koruma sinyal eylemi olarak adlandırılan durum, rölenin üst açık kapağının sinyal devresi kontağının çeşitli nedenlerle kapanması ve gösterge lambasının yanması anlamına gelir.

Yönetmelikler şunu şart koşmaktadır: 800 kVA ve üzeri kapasiteli yağlı tip transformatörler ve 400 kVA ve üzeri kapasiteli yağlı tip transformatörler için gaz koruma sistemi kurulmalıdır.

3. Gaz koruma sınıflandırması

Gazdan korunma genel olarak iki kategoriye ayrılır: hafif gaz ve ağır gaz.

1. Hafif gaz koruması: Transformatör aşırı ısındığında veya kısmen boşaldığında, transformatörün yağ sıcaklığı yükselir ve belirli miktarda gaz oluşur. Bu gaz rölede toplanır ve belirli bir miktara ulaşıldığında röle tetiklenir ve sinyal gönderilir.

2. Ağır gaz koruması: Transformatörde ciddi bir kısa devre meydana geldiğinde, transformatör yağına etki ederek belirli bir miktarda yağ akışının rölenin bölmesine doğru yönelmesine ve rölenin devre dışı kalmasına neden olur.

4. Gaz korumasının kapsamı

Gaz koruma, transformatörün ana koruma yöntemidir ve tanktaki tüm arızaları yansıtabilir. Bunlar arasında: yakıt tankında çok fazlı kısa devre, sargı sargıları arasında kısa devre, sargı ile demir çekirdek veya gövde arasında kısa devre, demir çekirdek arızası, yağ seviyesi düşmesi veya yağ sızıntısı, kademe değiştiricinin zayıf teması veya zayıf tel kaynağı vb. yer alır. Gaz koruma işlemi hızlı, hassas ve güvenilirdir ve yapısı basittir. Bununla birlikte, yağ tankının dış devresindeki (örneğin iletken tel) arızaları yansıtamaz, bu nedenle transformatörün iç arızalarını korumak için tek başına bir koruma cihazı olarak kullanılamaz. Ayrıca, gaz koruma bazı dış etkenlerin (örneğin depremler) müdahalesi altında arızalanmaya da eğilimlidir.

Transformatörün yük altındaki gerilim düzenleme şalterinin Buchholz rölesi, ana transformatörün Buchholz rölesiyle aynı fonksiyona sahiptir; ancak montaj konumları ve modelleri farklıdır.

Beşinci olarak, koruma kurulum yöntemi

Buchholz rölesi, transformatörden yağ genleşme tankına giden bağlantı boru hattına monte edilir. Montaj sırasında şunlara dikkat edilmelidir:

1. Öncelikle, gaz röle boru hattındaki kelebek vanayı sıkıca kapatın. Kelebek vana sıkıca kapalı değilse veya başka koşullar varsa, çalışma sırasında büyük miktarda yağın taşmasını önlemek için gerekirse yağ yastığındaki yağ boşaltılabilir.

2. Yeni gaz rölesini takmadan önce, muayene belgesinin olup olmadığını, kalibre ve akış hızının doğru olup olmadığını, iç ve dış parçaların hasarlı olup olmadığını kontrol edin, içeride geçici bir sıkışma varsa sökülmeli ve son olarak şamandıra, bölme, sinyal ve tetikleme kontaklarının çalışmasını kontrol edin. Güvenilir olup olmadığını kontrol edin ve tahliye vanasını kapatın.

3. Gaz rölesi yatay olarak monte edilmeli ve üst kapakta işaretlenen okun yönü yağ yastığına doğru olmalıdır. Projede, rölenin hat ekseni yönünün yağ yastığının ucunda biraz daha yüksek olmasına izin verilir, ancak yatay düzlemden eğim %4'ü geçmemelidir.

4. Gaz rölesini yağ ile doldurmak için kelebek vanayı açın ve yağ doldurma işleminden sonra hava tahliye vanasından havayı boşaltın. Yağ yastığı kapsül içeriyorsa, gazın yağ yastığına girmesini en aza indirmek ve önlemek için yağ doldurma ve boşaltma yöntemine dikkat edilmelidir.

5. Koruma kablolaması yapılırken, yanlış bağlantı ve kısa devrelerin önlenmesi, canlı çalışmadan kaçınılması ve aynı zamanda iletken çubuğun dönmesinin ve küçük porselen başlığın yağ sızdırmasının engellenmesi gereklidir.

6. İşletmeye alınmadan önce, yalıtım titreşim testi ve iletim testi yapılmalıdır.

6. Gaz rölelerinin test öğeleri

Gaz rölesi takılmadan ve kullanılmadan önce aşağıdaki kontrol ve test işlemleri yapılmalıdır:

1. Genel inceleme maddeleri:

Cam pencere, hava tahliye vanası, kontrol iğnesi ve çıkış terminalinde hiçbir yağ kaçağı bulunmamaktadır ve şamandıra, açık kap, cam pencere vb. parçalarda hiçbir çatlak yoktur.

2. Test maddeleri

2.1. Sızdırmazlık testi: Genel yağ basıncı (basınç 20 mPa, süre 1 saat) sızıntı testi, sızıntı olmamalıdır.

2.2. Terminal izolasyon dayanımı testi: Çıkış terminali ile çıkış terminali arasına 1 dakika boyunca 2000 V güç frekansı gerilimi uygulanır. İzolasyon direnci ayrıca 2500 V'luk bir megohmmetre ile de ölçülebilir. İzolasyon direnci 300 mΩ'un üzerinde olmalıdır.

2.3. Hafif gaz etki hacmi testi: Kabuğun içine 250∽300 cm³ hava biriktiğinde, hafif gazın güvenilir bir şekilde etki etmesi gerekir.

2.4. Ağır gaz etkisinin akış hızı testi.

7. Günlük denetim

Güç transformatörlerinin işletme yönetmeliği DL/T572-95 (bundan sonra "yönetmelik" olarak anılacaktır), transformatörlerin günlük kontrolünde öncelikle gaz rölesinde gaz olup olmadığının kontrol edilmesi gerektiğini ve gaz kontrolünde aşağıdaki noktalara dikkat edilmesi gerektiğini belirtmektedir:

1. Gaz rölesinin bağlantı borusundaki vana açık konumda olmalıdır.

2. Transformatörün solunum cihazı normal çalışma durumunda olmalıdır.

3. Gaz koruma bağlantı parçası doğru şekilde takılmalıdır.

4. Yağ yastığının yağ seviyesi uygun konumda olmalı ve röle yağla dolu olmalıdır.

5. Gaz rölesinin su geçirmez kapağı sıkıca kapatılmış olmalıdır.

6. Rölenin terminallerinden yağ sızmamalı ve yağmur, kar ve toz girişine karşı dayanıklı olmalıdır. Güç kaynağı ve ikincil devresi su geçirmez, yağ geçirmez ve donmaya karşı korumalı olmalı ve ilkbahar ve sonbaharda su geçirmezlik ve yağ geçirmezlik kontrolleri yapılmalıdır.

Sekizinci olarak, gaz koruma sisteminin çalışması

Transformatör normal çalışma durumundayken, Buchholz rölesi herhangi bir anormallik olmaksızın çalışır. Buchholz rölesinin çalışma durumuyla ilgili olarak, yönetmeliklerde aşağıdaki hükümler yer almaktadır:

1. Transformatör çalışırken, gaz koruma sistemi sinyal ve açma devresine, yük altında kademe değiştirici gaz koruma sistemi ise açma devresine bağlanmalıdır.

2. Transformatör çalışma sırasında aşağıdaki işlemleri gerçekleştirdiğinde, ağır gaz koruma sistemi sinyale yeniden bağlanmalıdır:

2.1. İki transformatörü kontrol etmek için tek bir devre kesici kullanıldığında, transformatörlerden biri bekleme moduna geçtiğinde, bekleme modundaki transformatör sinyale yeniden bağlanmalıdır.

2.2. Yağ filtreleme, yağ takviyesi, dalgıç yağ pompasının değiştirilmesi veya yağ arıtıcısının adsorbanının değiştirilmesi ve gaz rölesinin bağlantı borusundaki vananın açılıp kapatılması sırasında.

2.3. Gaz koruma sistemleri ve ikincil devreleri üzerinde çalışırken.

2.4. Buchholz rölesinin üst kısmındaki yağ numune alma ve hava tahliye vanası hariç, diğer tüm yerlerdeki hava tahliye, yağ boşaltma ve yağ giriş vanalarını açın.

2.5. Yağ seviye göstergesindeki yağ seviyesi anormal şekilde yükseldiğinde veya emme ve pompalama sisteminde anormal durumlar meydana geldiğinde, hava tahliye veya yağ boşaltma vanasını açmak gereklidir.

3. Deprem tahmini döneminde, ağır gaz koruma sisteminin çalışma modu, transformatörün özel koşullarına ve gaz rölesinin sismik performansına göre belirlenmelidir. Depremler nedeniyle ağır gaz koruma sistemi devreye alındığı için hizmet dışı kalan transformatörler, tekrar çalıştırılmadan önce kontrol edilmeli ve test edilmelidir; herhangi bir anormallik olmadığı teyit edildikten sonra ancak çalıştırılabilirler.

9. Gazdan korunma için eylem nedenleri

1. Hafif gazların etkisinin nedenleri

1.1. Kötü yağ filtresi, yakıt ikmal veya soğutma sistemi nedeniyle transformatöre hava girer.

1.2. Sıcaklık düşüşü veya yağ kaçağı nedeniyle yağ seviyesi, gaz rölesi ışıklı gaz şamandırasından daha düşüktür.

1.3. Transformatör arızası sonucu az miktarda gaz üretilir.

1.4. Transformatörde geçişli kısa devre arızası meydana gelmiştir. Geçirgen arıza akımının etkisiyle, yağ boşlukları arasındaki yağ akış hızı artar. Yağ boşluğu ile sargının dışı arasındaki basınç farkı büyük ölçüde değiştiğinde, gaz rölesi arızalanabilir. Geçişli arıza akımı, sargının ısınmasına neden olur. Arıza akımının katsayısı büyük olduğunda, sargı sıcaklığı hızla yükselir, bu da yağın hacminin genleşmesine ve gaz rölesinin arızalanmasına yol açar.

1.5, gaz rölesi veya ikincil devre arızası.

Yukarıdaki faktörler gaz koruma sinyalinin devreye girmesine neden olabilir.

10. Gaz koruma işleminden sonraki tedavi

1. Transformatör gaz koruma cihazı devreye girdikten sonra dikkatlice kontrol edilmeli, analiz edilmeli ve doğru bir şekilde değerlendirilmelidir; gerekli önlemler derhal alınmalıdır.

A. Gaz koruma sinyali aktif hale geldiğinde, transformatörü hemen kontrol ederek olayın nedenini, hava birikmesinden, yağ seviyesinin düşmesinden, ikincil devre arızasından veya üst transformatörün iç arızasından kaynaklanıp kaynaklanmadığını belirleyin. Gaz rölesinde gaz varsa, gaz miktarını kaydedin, gazın rengini gözlemleyin ve yanıcı olup olmadığını test edin; ayrıca kromatografik analiz için gaz ve yağ örnekleri alın. İlgili yönetmelik ve kılavuzlara göre transformatörün arıza niteliği belirlenebilir. Kromatografik analiz, toplanan gazda bulunan hidrojen, oksijen, karbonmonoksit, karbondioksit, metan, etan, etilen, asetilen ve diğer gazların kromatograf kullanılarak kalitatif ve kantitatif analizini ifade eder. Arızaların niteliğini, gelişim eğilimini ve ciddiyetini doğru bir şekilde belirler.

B. Gaz rölesindeki gaz renksiz, kokusuz ve yanıcı değilse ve kromatografik analiz bunun hava olduğunu belirlerse, transformatör çalışmaya devam edebilir ve hava girişindeki arızayı zamanında giderebilir.

Gaz rölesindeki gaz yanıcı ise ve yağdaki çözünmüş gazın kromatografik analiz sonucu anormal ise, transformatörün devre dışı olup olmadığını belirlemek için kapsamlı bir değerlendirme yapılmalıdır.

2. Buchholz rölesi devre dışı kaldığında, neden tespit edilip arıza giderilene kadar transformatör çalıştırılmamalıdır. Nedenleri bulmak için öncelikle aşağıdaki faktörler dikkate alınmalı ve kapsamlı bir değerlendirme yapılmalıdır.

a. Solunumun güç veya yetersiz olup olmadığı;

b. Koruma ve doğru akım gibi ikincil devrelerin normal çalışıp çalışmadığı;

c. Transformatörün görünümünde, arızanın niteliğini açıkça yansıtan herhangi bir anormal olayın olup olmadığı;

d. Gaz aktarım hattında biriken gazın yanıcı olup olmadığı;

e. Gaz aktarım hattındaki gazın ve yağda çözünmüş gazın kromatografik analiz sonuçları;

f. Gerekli elektrik test sonuçları;

g. Transformatörün diğer röle koruma cihazlarının çalışması.

11. Gaz korumasına ilişkin güvenlik önlemleri

Gaz koruma önlemlerinden hafif olanı, bakım personelini transformatörle hemen ilgilenmeleri konusunda uyaran bir koruma sinyali gönderir; ciddi olanı ise transformatör şalterini devre dışı bırakarak transformatörün çalışmasını derhal durdurur ve bu da güç kaynağının güvenilirliğini garanti edemez. Gaz korumasına yönelik kaza önleme önlemleri önerilmiştir.

1. Ağır gaz iletiminin güvenilirliğini artırmak için gaz rölesinin alt şamandırasını bölmeli tipe ve kontağı dikey tipe değiştirin.

2. Su kaçağı nedeniyle gaz rölesinin kısa devre yapmasını önlemek için, terminallerine ve kablo bağlantı terminal kutularına su geçirmez önlemler alınmalıdır.

3. Gaz rölesinin bağlantı kablosu yağ geçirmez bir kablo olmalıdır.

4. Gaz rölesinin bağlantı telleri ve kabloları, kablo bağlantı terminal kutusundaki terminallere ayrı ayrı bağlanmalıdır.