РЕЛЕ ЗАЩИТЫ МАСЛОНАПОЛНЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к электроэнергетике, в частности, к устройствам защиты маслонаполненных аппаратов от внутренних повреждений, сопровождающихся выделением газа из масла, утечкой масла и кратковременным выбросом масла в расширитель.
Известно реле защиты маслонаполненного электрического аппарата (Система контроля трансформаторов (TUS). Реле Бухгольца: Проект фирмы VEB Kombinat Electromachinenbau, Дрезден, 1989 г.), содержащее корпус с входным и выходным патрубками, вертикальный стержень с установленными в внутри полости верхней и нижней группами магнитоуправляемых контактов (герконов), верхний и нижний поплавки с первым и вторым магнитами, управляющими соответственно верхней и нижней группой герконов, и напорную пластину с третьим управляющим магнитом. Реле содержит также третью группу магнитоуправляемых контактов (герконов), установленную в средней части стержня.
В аналоге используется три группы герконов, что усложняет его конструкцию и снижает надежность.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является реле защиты маслонаполненного электрического аппарата (RU 2103777, опубликовано: 27.01.1998), взятым за прототип, содержащим корпус с входным и выходным патрубками, и размещенные в корпусе вертикальный стержень с установленными в его полости верхней и нижней магнитоуправляемыми контактными группами, поплавки с управляющими магнитами, напорную пластину с управляющим магнитом.
В реле прототипа применены по два геркона вакуумные, типа МКА-40142 в верхней (сигнальной) и нижней (отключающей) группе контактов и управляющие магниты из материала НМ30Ди6Р призматической формы, как наиболее технологичные, и вертикальные оси намагниченности, обеспечивающие необходимые условия управления герконами при компоновке реле с традиционными габаритами. Значительное удаление управляющих магнитов поплавков от герконов, а также большой разброс ампервитков срабатывания и отпускания герконов и магнитного потока управляющих магнитов поплавков вынуждает в производстве производить отбор герконов и управляющих магнитов поплавков по упомянутым параметрам для каждого образца реле, что ведет к увеличению трудоемкости изготовления реле. При длительной эксплуатации вакуумных герконов возможно, как показывает практика, нарушение герметичности спая стеклянного баллона с выводами у некоторых герконов; при этом снижается электрическая прочность изоляции и реле бракуется при периодическом техническом обслуживании; так как для каждого реле подбираются герконы с параметрами, необходимыми только для конкретного применяемого управляющего магнита поплавка, то и замена съемной колодки с герконами на эксплуатации исключена, а, следовательно реле является неремонтопригодным.
Технический результат заявляемого технического решения заключается в снижении трудоемкости изготовления и обеспечении ремонтопригодности газовых реле защиты маслонаполненных электрических аппаратов.
Технический результат достигается тем, что в реле защиты маслонаполненного электрического аппарата, содержащим корпус с входным и выходным патрубками, и размещенные в корпусе вертикальный стержень с установленными в его полости верхней и нижней магнитоуправляемыми контактными группами, поплавки с управляющими магнитами, напорную пластину с управляющим магнитом, в каждый поплавок введены полюсные элементы, выполненные в виде пластин из магнитомягкого материала С-образной формы, установленные на полюсах управляющего магнита, при этом полюсные элементы обхватывают вертикальный стержень, по меньшей мере, на половину его диаметра.
Благодаря введению полюсных элементов в поплавки реле происходит концентрация магнитного потока каждого из управляющих магнитов поплавков в узкой зоне по длине герконов, размещенных внутри вертикального стержня. Ширина зоны концентрированного магнитного поля определяется расстоянием между полюсными элементами и практически не зависит от степени намагниченности управляющих магнитов поплавков, т.е. от разброса по величине магнитного потока. Поэтому срабатывание и отключение герконов разной чувствительности осуществляется при близких значениях координат местонахождения магнита (поплавка) относительно герконов в вертикальном направлении. Нет необходимости подбора герконов для каждого из управляющих магнитов поплавков, достаточно использовать управляющий магнит поплавка, обеспечивающий срабатывание наименее чувствительного геркона, а, следовательно, снижается трудоемкость изготовления реле, а также представляется возможность заменить на эксплуатации колодку с отказавшим герконом на новую колодку с исправными герконами любой чувствительности (в пределах, предусмотренных нормативной документацией).
Сущность технического решения поясняется чертежами. На фиг.1 общий вид реле в разрезе, на фиг.2 - разрез А-А, на фиг.3 - полюсные элементы, установленные на управляющий магнит, где обозначены:
1 - корпус реле;
2 и 3 - входной и выходной патрубки корпуса;
4 - вертикальный стержень;
5 и 6 - верхняя и нижняя магнитоуправляемые контактные группы (далее верхняя и нижняя группы герконов);
7 и 8 - верхний и нижний поплавки соответственно;
9, 10 - управляющие магниты в поплавках;
11 - напорная пластина;
12 - управляющий магнит на опорной пластине;
13 - первый вертикальный шток;
14 - средство утапливания поплавков, выполненное в виде штыря;
15 - второй вертикальный шток;
16 и 17 - составные части штока 15, выполненные из магнитомягкого и немагнитного материалов соответственно;
18 - полюсные элементы;
«N» и «S» - полюса намагниченности магнитов;
δр - рабочий зазор геркона.
Заявляемое реле защиты маслонаполненного электрического аппарата содержит корпус 1 с входным патрубком 2 и выходным патрубком 3. Внутри корпуса 1 размещены полый вертикальный стержень 4, внутри которого установлены верхняя 5 и нижняя 6 группы герконов, верхний 7 и нижний 8 поплавки, несущие соответственно управляющие магниты 9, 10, напорная пластина 11 с управляющим магнитом 12, первый вертикальный шток 13, снабженный средствами утапливания поплавков 14, выполненных в виде штырей, второй вертикальный шток 15, выполненный из двух составных частей 16 и 17, одна из которых - 16 изготовлена из магнитомягкого материала, а вторая 17 - из немагнитного материала. Верхний поплавок 7 фиксирован с возможностью вертикального перемещения между вертикальным стержнем 4 и вторым вертикальным штоком 15, а нижний поплавок 8 - между вертикальным стержнем 4 и первым вертикальным штоком 13. На полюса намагниченности управляющих магнитов 9, 10 установлены полюсные элементы 18, выполненные в виде пластин из магнитомягкого материала С-образной формы, которые обхватывают вертикальный стержень 4, по меньшей мере, на половину его диаметра.
Реле устанавливается в трубопроводе, соединяющим бак защищаемого аппарата, например, трансформатора, с расширительным баком, при этом входной патрубок 2 корпуса обращен в сторону бака трансформатора.
Реле работает следующим образом.
При отсутствии повреждений трансформатора реле находится в исходном состоянии, показанном на фиг.1: поплавки 7 и 8 под воздействием выталкивающих сил масла, находящегося в корпусе реле 1, занимают верхнее крайнее положение. При этом управляющие магниты 9 и 10 с установленными на их полюсах полюсными элементами 18 размещаются вне зоны рабочих зазоров δр герконов. Магнитный поток постоянного магнита концентрируется (распределяется) в основном между полюсными элементами 18 и в рабочем зазоре геркона отсутствует, что важно для обеспечения надежного разомкнутого состояния герконов с разной чувствительностью.
Если в защищаемом трансформаторе появляется газ, то он скапливается в верхней части корпуса 1, выталкивая масло из корпуса 1, и верхний поплавок 7 опускается вниз до своего крайнего нижнего положения, определяемого нормированным значением объема, выделяемого газа. При этом рабочие зазоры δр герконов 5 оказывается в зоне границы которых, вдоль оси геркона определяется расстоянием между выступами полюсных элементов 18, основная часть магнитного потока магнита проходит через рабочие зазоры δр герконов и они срабатывают (замыкаются).
Аналогично, срабатывают нижние герконы 6 при дальнейшем снижении уровня масла в корпусе 1, например, по причине утечки масла из-за нарушения герметичности бака трансформатора.
Введение в поплавки заявляемого реле полюсных элементов, установленных на полюсах соответствующих управляющих магнитов в поплавках, а также благодаря тому, что полюсные элементы выполнены С-образной формы, и обхватывают вертикальный стержень, по меньшей мере, на половину его диаметра, магнитное поле управляющих магнитов поплавков концентрируется в зоне между полюсными элементами. Обеспечивается четкое переключение герконов разной чувствительности при равных перемещениях управляющих магнитов поплавков, имеющего магнитный поток, достаточный для срабатывания наименее чувствительного геркона. Необходимость подбора герконов для каждого из управляющих магнитов поплавков отпадает, достаточно использовать управляющий магнит в поплавках, обеспечивающий срабатывание наименее чувствительного геркона. Снижается трудоемкость изготовления реле, а также представляется возможность заменить на эксплуатации колодку с отказавшим герконом на новую колодку с исправными герконами любой чувствительности (в пределах, предусмотренных нормативной документацией).
В соответствии с техническим решением по заявляемой полезной модели изготовлены и испытаны опытные образцы реле. Результаты испытаний подтвердили, что в реле могут быть использованы (без отбора) герконы с магнитодвижущими силами срабатывания от 80 А до 180 А и коэффициентом возврата от 0,4 до 0,6, установленными нормативной документацией на эти герконы.