УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ МАСЛОНАПОЛНЕННЫХ АППАРАТОВ
APPLIANCE FOR PROTECTION OF OIL FILLED DEVICES

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к релейной защите силовых маслонаполненных трансформаторов, автотрансформаторов и реакторов. Уровень техники
Известные устройства для защиты маслонаполненных аппаратов состоят из корпуса, в котором расположен датчик скорости перемещения масла и кинематически связанный с ним отключающий контакт [1]. Недостатком данных реле является их низкая чувствительность и не предусмотрена возможность проверки их работоспособности без слива из них масла. В [2] описано реле, снабженное устройством для проверки работоспособности без слива из них масла. Недостатком этих реле является их низкая чувствительность к внутренним повреждениям, сопровождающимся электрической дугой.
Наиболее близким по техническому решению - прототипом предлагаемого устройства является двухскоростное газовое реле, состоящее из корпуса, в котором установлены два датчика скорости, кинематически связанные с постоянными магнитами [3]. Каждый постоянный магнит управляет одним магнитоуправляемым контактом. Функции датчиков скорости выполняют поворотные флюгеры: грубый и чувствительный. При повороте флюгеров под воздействием потока масла в газовом реле, которое установлено в трубе, соединяющей масляный бак с расширителем, поворачиваются связанные с ними постоянные магниты, что приводит к замыканию магнитоуправляемых контактов. В цепь магнитоуправляемого контакта чувствительного флюгера введен элемент задержки по времени.
Величину уставки по скорости грубого флюгера выбирают такой, чтобы флюгер не поворачивался, а следовательно, реле не срабатывало ложно в режимах работы, не связанных с внутренним повреждением защищаемого аппарата (внешние короткие замыкания, запуск циркуляционных насосов системы охлаждения масла). Скорость масла в газовом реле при внешних коротких замыканиях значительно больше скорости масла, возникающей при запуске маслонасосов, и к тому же она носит колебательный характер, частотой 5÷10 Гц [4], обусловленной вибрацией трансформатора (при внешних коротких замыканиях защищаемый аппарат сильно вибрирует). Для находящихся в эксплуатации газовых реле уставка по скорости масла грубого флюгера выбирается равной 0.6, 0.9 или 1.2 м/с в зависимости от мощности защищаемого аппарата. Уставка по скорости чувствительного флюгера выбирается больше скорости масла, возникающей при запуске маслонасосов. Чтобы чувствительный датчик скорости не приводил к ложному срабатыванию газовой защиты при внешних коротких замыканиях, в цепь его магнитоуправляемого контакта включен элемент задержки по времени. При этом уставка элемента задержки выбирается больше полупериода колебаний скорости масла, возникающей при внешних коротких замыканиях.
Недостатком этих реле также является их низкая чувствительность.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является повышение чувствительности газовой защиты за счет того, что поворотный флюгер чувствительного датчика скорости заменяется лопастным колесом с экраном, уставка по скорости срабатывания которого принимается с небольшим запасом больше нуля (скорость срабатывания - это такая скорость масла в газовом реле, при которой лопастное колесо начинает поворачиваться). Для достижения этой цели угол поворота лопастного колеса, при котором газовая защита срабатывает, принимается больше угла, на который поворачивается лопастное колесо при запуске маслонасосов системы охлаждения масла или при внешнем коротком замыкании. Грубый скоростной датчик и элемент задержки по времени из защиты убираются.
Данное техническое решение поясняется чертежом. Газовое реле состоит из корпуса 1, включающего датчик скорости масла, который состоит из лопастного колеса 2 и экрана 3. Экран по форме представляет собой полуцилиндр, охватывающий лопастное колесо таким образом, что масло, движущееся в газовом реле, давит только на половину его лопастей. Лопастное колесо прикреплено к оси 5, которая шарнирно закреплена в обойме 4. К верхней части оси 5 прикреплена противодействующая пружина 6 и постоянный магнит 7, управляющий герконом 8.
При внутреннем повреждении в защищаемом аппарате, сопровождающемся электрической дугой, скорость масла в газовом реле начинает возрастать, т.к. в области дуги в результате разложения масла образуется газопаровой пузырь, вытесняющий соответствующую часть масла из бака в расширитель. Лопастное колесо даже при очень малой скорости масла в газовом реле приходит в движение, поворачиваясь по ходу масла. Вместе с ним поворачивается постоянный магнит 7, который при повороте лопастного колеса на угол, соответствующий срабатыванию газовой защиты, приводит к замыканию геркона 8.
Для того чтобы газовая защита не срабатывала ложно в режимах, не связанных с внутренним повреждением защищаемого аппарата, угол поворота лопастного колеса, соответствующий срабатыванию газовой защиты, должен быть больше угла поворота, обусловленного либо скоростью масла в реле, возникающей при запуске маслонасосов системы охлаждения, либо скоростью масла, возникающей при внешних коротких замыканиях.
При внутренних повреждениях, сопровождающихся электрической дугой малой мощности, например, при витковых замыканиях в трансформаторах малой или средней мощности или при замыканиях между параллельными ветвями обмоток в трансформаторах большой мощности, единственной недорогой защитой, которая может почувствовать эти повреждения, является предлагаемая газовая защита, при уставке по скорости масла, близкой к нулю. Так как такие повреждения в трансформаторе и скорость масла в реле нарастают медленно [5], то задержка в срабатывании газовой защиты, обусловленная временем поворота лопастного колеса, не значительно сказывается на ее чувствительности.
При внутренних повреждениях, сопровождающихся мощной энергетической дугой, прежде всего, срабатывают быстродействующие токовые защиты, а газовая защита, несмотря на то, что при большой скорости масла в реле, время ее срабатывания мало, работает как резервная.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №228775, кл. НО1H 29/30, 1969 год.
3
2. Патент ГДР №47963, кл. 21 d2, 1969 год.
3. Авторское свидетельство СССР №838869, кл. Н02Н 7/04, 1981 год.
4. Комиссаров Г.А., Павликов С.А., Поляков В.Е., Чечушков Г.А. Методика выбора установок двухступенчатой газовой защиты. - В кн. Автоматизация энергосистем и энергоустановок промышленных предприятий. Челябинск, ЧПИ, 1983, с.27-29.
5. Комиссаров Г.А., Мубаракши Ф.Х., Павликов С.А., Ченчик Г.Ф., Чечушков Г.А., Шапиро Ф.А. Натурный эксперимент внутреннего повреждения трансформатора - электрические станции, 1979, №3. с.39-41.