Релейная защита и автоматика силовых масляных трансформаторов 110 кВ
Силовые масляные трансформаторы – самые дорогостоящие элементы оборудования распределительных подстанций. Трансформаторы рассчитаны на продолжительный срок службы, но при условии, что они будут работать в нормальном режиме, и не будут подвергаться недопустимым токовым перегрузкам, перенапряжениям и другим нежелательным режимам работы.
Для предотвращения повреждения трансформатора, продления его срока службы и обеспечения его работы в нормальном режиме нужны различные устройства защиты и автоматики.
Рассмотрим, какие устройства защиты и автоматики предусмотрены в силовых масляных трансформаторах.
Газовая защита трансформатора
Газовая защита является одной из основных защит трансформатора. Данная защита предназначена для отключения трансформатора 110 кВ от сети в случае возникновения внутренних повреждений в баке силового трансформатора.
Данное защитное устройство устанавливается в маслопроводе, который соединяется бак трансформатора с его расширителем. Основной конструктивный элемент газового реле – поплавок и две пары контактов, которые соединяются при опускании поплавка. При нормальном режиме работы газовое реле заполнено трансформаторным маслом, и поплавок находится в верхнем положении, при этом обе пары контактов разомкнуты.
В случае возникновения межвитковых коротких замыканий обмоток трансформатора, либо в случае так называемого горения стали (нарушения изоляции листов стали магнитопровода) в баке появляются газы, образующиеся при разложении электротехнических материалов под воздействием электрической дуги.
Образующийся газ попадает в газовое реле и вытесняет из него масло. При этом поплавок опускается и замыкает контакты. В зависимости от количества скапливаемого газа могут замыкаться контакты, действующие на сигнал либо на полное отключение трансформатора от сети.
Срабатывание газового реле может быть также по причине значительного снижения уровня масла в баке силового трансформатора, что свидетельствует о полном отсутствии масла в расширителе. То есть данное устройство также выступает в роли защиты от чрезмерного снижения уровня масла в трансформаторе.
Струйная защита бака РПН
Силовые трансформаторы 110 кВ имеют, как правило, встроенное устройство регулировки напряжения под нагрузкой (РПН). Устройство РПН находится в отдельном отсеке бака трансформатора, изолированного от основного бака с обмотками. Поэтому для данного устройства предусмотрено отдельное защитное устройство – струйное реле.
Все повреждения внутри бака РПН сопровождаются выбросом трансформаторного масла в расширитель, поэтому в случае наличия потока масла мгновенно срабатывает струйная защита, осуществляя автоматическое отключение силового трансформатора от электрической сети.
Реле уровня масла (РУМ)
Газовое реле сигнализирует о полном отсутствии масла в расширителе силового трансформатора, но необходимо вовремя обнаружить недопустимое снижение уровня масла – эту функцию выполняет реле уровня масла (РУМ).
Реле уровня масла устанавливается, как правило, в расширителе основного бака трансформатора, а также расширителе бака РПН, Устройство настраивается таким образом, чтобы поплавок – основной конструктивный элемент реле, замыкал контакты реле в случае снижения уровня масла ниже минимально допустимого значения для данного силового трансформатора.
Данное защитное устройство дает сигнал на срабатывание аварийной сигнализации, что позволяет вовремя обнаружить снижение уровня масла.
Дифференциальная защита трансформатора (ДЗТ)
Дифференциальная защита трансформатора (ДЗТ) является основной защитой трансформатора и служит для защиты от коротких замыканий обмоток трансформатора и токопроводов, находящихся в зоне действия данной защиты.
Принцип действия данной защиты основан на сравнении токов нагрузки каждой из обмоток трансформатора. В нормальном режиме на выходе реле дифференциальной защиты отсутствует ток небаланса. В случае возникновения двух или трехфазного короткого замыкания возникает ток небаланса – дифференциальный ток и реле действует на полное отключение трансформатора от сети.
Зона действия данной защиты – трансформаторы тока каждой из сторон напряжения силового трансформатора. Например, в трехобмоточном трансформаторе 110/35/10 кВ зона действия защиты помимо самого трансформатора включается в себя ошиновку (кабель), которая идет от вводов трансформатора до трансформаторов тока 110 кВ, 35 кВ и 10 кВ.
Токовая ступенчатая защита трансформаторов
Для большей надежности помимо основных защит для силового трансформатора предусматривается резервная защита – ступенчатая токовая защита каждой из обмоток.
Для каждой из обмоток трансформатора предусматривается отдельная максимально токовая защита (МТЗ) на несколько ступеней. Для каждой ступени защиты устанавливается своя уставка срабатывания по току и времени срабатывания.
Если трансформатор питает нагрузки потребителей с большими пусковыми токами, то для предотвращения ложных срабатываний максимальная токовая защита имеет так называемую вольтметровую блокировку – блокировку защиты по напряжению.
Для селективности работы защит трансформатора каждая из ступеней защиты имеет разное время срабатывания, при этом наименьшее время срабатывания имеют вышерассмотренные основные защиты трансформатора. Таким образом, в случае повреждения трансформатора или возникновения короткого замыкания в зоне действия защит сразу срабатывают основные защиты, а в случае их отказа или выведенного состояния защиту трансформатора осуществляют резервные токовые защиты.
Также МТЗ силового трансформатора резервируют защиты отходящих присоединений, питающихся от данного трансформатора, срабатывая в случае их отказа.
МТЗ осуществляет защиту от двух- и трехфазных коротких замыканий. Для защиты от однофазных замыканий на землю обмотка высокого напряжения 110 кВ имеет токовую защиту нулевой последовательности (ТЗНП).
Обмотка среднего напряжения силового трансформатора 35 кВ и низкого напряжения 6-10 кВ питает сети с изолированной нейтралью, в которых однофазные замыкания на землю фиксируют трансформаторы напряжения.
Большинство сетей 6-35 кВ с изолированной нейтралью работают в режиме, при котором однофазное замыкание на землю не считает аварийным и соответственно не отключается автоматически действием защиты от замыкания на землю. Обслуживающему персоналу поступает сигнал о наличии однофазного замыкания на землю, и он приступает к поиску и отключению от сети поврежденного участка, так как продолжительное время работы в таком режиме недопустимо.
Исключение составляют случаи, когда отключение однофазных замыканий в сетях необходимо по требованиям безопасности. В таком случае защита от замыканий на землю может работать на полное отключение трансформатора либо обесточивание одной из его обмоток.
Защита трансформатора от перенапряжений
Для защиты трансформатора от перенапряжения на ошиновке с каждой стороны трансформатора устанавливают разрядники или ограничители напряжения (ОПН).
Если трансформатор работает в режиме разземленной нейтрали по стороне высокого напряжения 110 кВ, то нейтраль соединяется с заземлением через разрядник или ОПН для того, чтобы защитить обмотку от повреждения в случае превышения напряжения выше допустимых значений при авариях в питающей сети.
Дополнительные защиты трансформатора
Для защиты силового трансформатора предусматривают ряд дополнительных защит, позволяющих исключить развитие незначительных дефектов, отклонений от нормального режима работы в более масштабную аварийную ситуацию.
Защита от перегрузки – действует на сигнал с целью своевременного снижения нагрузки на трансформаторе.
Реле контроля температуры сигнализирует о повышении температуры верхних слоев масла выше установленных (допустимых) значений. Данная защита автоматически включает дополнительные системы охлаждения трансформатора, если таковые имеются. Например, включаются вентиляторы обдува, насосы принудительной циркуляции масла в охладителях. Если температура масла поднимается еще выше, то реле действует на отключение трансформатора от сети.
Защита минимального напряжения осуществляет отключение выключателя вторичной обмотки трансформатора в случае падения напряжения до недопустимых величин.
Автоматика силовых трансформаторов 110 кВ
Если на подстанции работает два трансформатора, то при падении напряжения до недопустимых величин, либо при обесточивании трансформатора защита минимального напряжения воздействует на устройство автоматического включения резерва (АВР). Данное устройство осуществляет включение секционных или шиносоединительных выключателей, обеспечивая питание потребителей от резервного источника питания – силового трансформатора.
На вводных выключателях среднего и низкого напряжения трансформатора может быть реализовано автоматическое повторное включение выключателя (АПВ), одноразово восстанавливающее питание трансформатора в случае его отключения действием той или иной защиты.
Если силовой трансформатор конструктивно имеет устройство регулировки напряжения под нагрузкой (РПН), то для него может быть установлено устройство автоматической регулировки напряжения (АРН). Данное устройство осуществляет контроль напряжения на обмотках трансформатора и обеспечивает автоматическое переключение устройства РПН для обеспечения требуемого уровня напряжения на обмотках.
Газовая защита трансформаторов
Силовые маслонаполненные трансформаторы, имеющие в своей конструкции расширительный бак, с мощностью от 630кВа, в обязательном порядке комплектуются газовой защитой. Газовое реле служит для защиты от всех видов внутренних повреждений, во время, которых происходит выделение горючего газа, стремительное протекание масла в расширительный бак и утечка масла из трансформатора наружу.
Газовое реле – типы, внутреннее устройство и конструкция
Существует три основные разновидности газового реле:
Самые распространенные – поплавковые газовые реле.
Корпус реле представляет собой литой сосуд из алюминиевого сплава или чугуна, покрытого защитным лакокрасочным материалом с двумя поплавками. Существуют также однопоплавковые реле с фланцевым или резьбовым соединением. Сосуд реле врезан в рассечку наклонного трубопровода, предназначенного для соединения трансформаторного и расширительного баков.
Рис №1. Газовое реле в конструкции трансформатора
Газовая защита трансформаторов, принцип действия
Работа поплавкового механизма строится на принципе гидромеханики. Два ртутных контакта реле закреплены на поплавках, они управляют цепями вспомогательного тока. На поплавке, расположенном сверху закреплены контакты, включенные в цепь сигнала. Нижние контакты, расположенные на нижнем, втором поплавке включены в цепь отключения трансформатора.
Рис№2. Газовое реле поплавкового типа
В том случае если в трансформаторе появились повреждения внутри корпуса, в результате которых образуются газы, как продукты разложения трансформаторного масла, они будут подниматься, к маслорасширителю и попадут в газовое реле.
В верхней части реле собираются газ или воздух, трансформаторное масло, заполняющее сосуд газового реле, будет вытесняться, происходит опускание верхнего поплавка, замкнутся контакты, срабатывающие «на сигнал». Включается звуковая сигнализация, на подстанции выпадает контрольный блинкер.
Последующие за этим дальнейшее понижение уровня трансформаторного масла в баке вызывает опускание нижнего поплавка, происходит замыкание нижних контактов, срабатывающих на отключение трансформатора.
Рис №3. Принципиальная схема включения газового реле
Бурное газообразование вызывает течь масла из трансформаторного бака в расширитель, вследствие этого происходит поворачивание нижним поплавком – пластины, она опрокидывается, вызывая отключение трансформатора.
Срабатывание реле, происходит при скорости протекания масла по трубе — 50см/сек. Чувствительность реле на скорость протекания масла регулируется, для этого регулировочный грузик на градуированной пластине устанавливают на соответствующее значение. Реле регулируется на срабатывание, при любой скорости движения масла от 50 до 150см/сек.
Наблюдение за работой реле можно осуществить через смотровое окошко, на которое нанесена шкала уровня. В верхнем окне, видно, сколько вытеснено масла в см 3 , нижнее смотровое окно показывает уровень масла выше верхнего края выхода дроссельной шайбы в сантиметрах.
На корпусе реле, на его крышке и на дне, находятся два специальных краника, с помощью верхнего производят отбор и выпуск газа, через нижний выполняют отбор масла и опорожняют сосуд реле.
Газовое реле лопастного типа
Принцип действия газовой защиты, реле лопастного типа идентичен работе поплавкового реле, отличие заключается в том, что его главный элемент состоит из поплавка и лопасти, они соединены с ртутным контактом, срабатывающим на отключение.
Газовое реле чашечного типа
Реле чашечного типа относятся к более совершенным современным моделям, используемым в газовой защите трансформатора, вместо поплавка в корпусе расположена чашка, которая может вращаться вокруг своей оси. При понижении уровня масла в реле, происходит замыкание контакта, при ускоренном образовании газа, происходит поворот лопасти, контакты отключаются.
Достоинства
Газовая защита силовых трансформаторов имеет ряд достоинств – это:
- Простота конструкции.
- Высокая чувствительность к повреждениям, особенно внутри обмоток или к межвитковым замыканиям.
- Высокая степень повреждения характеризуется незначительным временем действия,
- Срабатывание реле «на сигнал» при слабом, или «на отключение» при интенсивном образовании газа.
- Газовая защита, единственная защита трансформатора, предохраняющая его от «пожара стали» магнитопровода, вследствие порчи изоляции между листами стали.
Недостатки газового реле
- Невозможность устройства срабатывать при внешних неисправностях трансформатора на его выводах и на участке между трансформатором и выключателем.
- После заливки масла или ремонта системы охлаждения трансформатора, внутрь газового реле может попасть воздух, или произойти ложное срабатывание, после которого необходимо проверять трансформатор на отсутствие дефектов.
Особенности эксплуатации газовой защиты трансформаторов
Обязательное требование после каждого срабатывания защиты, произвести осмотр трансформатора и проверить состояние реле. В первую очередь проверяется уровень масла в расширителе, смотрят, чтобы не было течи, проверяют целостность стеклянной мембраны, установленной на выхлопной трубе, в некоторых случаях мембрана изготавливается из маслостойкой резины.
Проверяется наличие или отсутствие газа, для этого служит смотровое окно в сосуде реле, определяют цвет и объем газа. Производят отбор пробы газа. Химический состав газа должен сказать о характере повреждения внутри корпуса, указывает место неисправности, в стали магнитопровода или вследствие разложения масла, количество газа помогает определиться со степенью и характером повреждения.
Например, наличие окиси и двуокиси водорода говорит о неисправности в изоляции. Цвет газа – серо-белый, значит, повреждена электротехническая бумага или маслобарьерная изоляция из пропитанного картона, желтый газ говорит о разрушении дерева, темный цвет о порче масла.
Испытание на горючесть газа происходит после взятия пробы газа для проведения химического анализа. Если газ горит, значит, ввод трансформатора в работу категорически запрещен.
При наличии в резервуаре реле воздуха (газ не горит), его выпускают через кран в корпусе реле, затем производят осмотр, при отсутствии выпавших блинкеров срабатывания защит, трансформатор включается вначале на холостой ход, затем, после соответствующей команды, ставится под нагрузку.
Для газовой защиты силовых трансформаторов от 330кВ, при наличии воздуха в реле, необходимо выявить причину появления воздуха. В противном случае существует вероятность, при вводе трансформатора может произойти перекрытие изоляционных промежутков.
Струйное реле ÜRF- 25/10
Расшифровка аббревиатуры реле:
25 – внутренний диаметр фланца в мм;
10 – давление в месте крепления фланца в кгс/см².
При нормальной работе контактора устройства РПН (регулирование напряжения под нагрузкой) под воздействием электрической дуги в момент переключения происходит разложение незначительного количества масла и выделение из него газа, который по трубопроводу проходит в свой расширитель или в отсек общего расширителя и далее через его дыхательные пути выходит в атмосферу. Небольшое количество газа, выделяющегося из масла в процессе работы контактора является нормальным явлением.
Нарушение нормальной работы контактора может быть вызвано повреждением изоляции, ослаблением пружин механизма, старением керамических силовых контактов, что ведет к замедлению и нечеткости переключения. Затянувшаяся дуга сопровождается (с учетом небольшого количества масла в баке контактора бурным разложением масла. Струя масла в смеси с газом направляется из бака контактора в расширитель.
При таких повреждениях требуется отключение трансформатора и устройства РПН для принятия мер по устранению повреждения, поэтому струйное реле, срабатывающее при заданной скорости струи масла срабатывает сразу на отключение трансформатора.
В отличие от газового реле струйное не будет реагировать на газообразование и уход масла из трансформатора.
Струйное реле является одноэлементным. Реагирующий элемент реле – это стальная пластина 1, подобная пластине газового реле. Пластина расположена со стороны бака контактора и в нормальных условиях удерживается в определенном положении грузом 2. Струя масла создает давление на пластину, что приводит к повороту ее на определенный угол. Груз 2 при этом поднимается и постоянный магнит 3 приближается к магнитоуправляемому геркону 4, который замыкается.
По окончании движения пластина оказывается зафиксированной в положении срабатывания с помощью защелки 5, поэтому контакт реле остается замкнутым до возврата вручную. Это не дает возможность включить в работу трансформатор, отключившийся от газовой защиты РПН. Таким образом, можно сделать вывод о том, что такие повреждения считаются самыми опасными и требуют внимательного к себе отношения.
Для возврата сработавшего реле в нормальное положение в нем имеется устройство возврата, которое служит также и для контроля работоспособности реле.
Устройство контроля-возврата струйного реле конструктивно похоже на устройство контроля газового реле Бухгольца и состоит из подвижной рейки 6 с возвратной пружиной 7 и выступом 8. Устройство контроля-возврата управляется, как и у газового реле кнопкой 9 на крышке реле.
При медленном нажатии кнопки рейка, двигаясь в направляющей рамке, опускается примерно на половину своего хода и отводит пружинную защелку из прорези установочной скобы 10, что приводит под действием силы тяжести груза 2 к возврату пластины 1 в нормальное положение и размыканию геркона 4. (сквозь смотровое стекло видно, что груз опускается в горизонтальное положение).
При дальнейшем нажатии кнопки вниз до упора происходит нажатие выступа 8 рейки 6 на закругленный край держателя груза 11 и груз вновь поднимается, как при давлении струи масла (сквозь смотровое стекло мы это можем увидеть).
Таким образом оперативному персоналу следует обратить внимание, что возврат реле происходит нажатием кнопки до половины хода, а срабатывание – до конца хода.
Реле выпускается двух исполнений:
· 1 диапазон уставок – 0,9; 1,2; 1,5 м/с;
· 2 диапазон уставок – 1,5; 2,0; 2,5 м/с.
Изменение уставок производится перемещением груза вверх или вниз вдоль оси закрепления.
У струйного реле нет крана для отбора газа, нет делений шкалы на смотровых стеклах.
Реле должно быть установлено в трубопроводе между баком контактора и его расширителем (трубопровод диаметром 25 мм) по направлению движения потока масла. Подъем трубопровода от контактора к расширителю должен быть 2-4%, так же как и газового реле.
Дата добавления: 2015-08-12 ; просмотров: 1632 . Нарушение авторских прав
Объявления
Если вы интересуетесь релейной защитой и реле, то подписывайтесь на мой канал
Струйное реле РПН
Чтобы отправить ответ, вы должны войти или зарегистрироваться
Сообщений 10
1 Тема от Akilbek 2015-12-19 19:36:33
- Akilbek
- Пользователь
- Неактивен
- Зарегистрирован: 2013-02-02
- Сообщений: 113
- Репутация : [ 0 | 0 ]
Тема: Струйное реле РПН
Здравствуйте друзья! У нас вчера утром произошел случаи сработала газовая защита РПН на ПС-35/6кВ Т-2. Трансформатор эксплуатируется с 1981г. до этого не было кап.ремонта. А с каждым годом увеличивается нагрузка этой подстанции. положение РПН не менялась с 1990года. Руководство потребовала пояснения от нас почему сработала газовое реле РПН при том что уровень масло находится в нормальном состоянии а в момент отключения не происходило действия РПН. Мы обьяснили что контакты РПН с каждым годом нагревался при том что не было кап ремонта на эти контакта и не были произведены операции на РПН с 1990года, а нагрузка увеличивался с каждым годом который способствовала большему нагреву контакта. При нагревание происходила выделение газа который способствовала к интенсивности потока масла который привело к срабатыванию газовой защиты РПН. Как вы думаете друзья наши слова верны или есть другие варианты?
2 Ответ от doro 2015-12-19 19:59:14
- doro
- свободный художник
- Неактивен
- Откуда: г. Краснодар
- Зарегистрирован: 2011-01-08
- Сообщений: 8,638
Re: Струйное реле РПН
Давайте для начала: тип реле. Газовое или струйное? В первом случае – был ли газ или воздух в реле? Обычное газовое реле на баке РПН естественным образом реагирует на естественное выделение газа. Струйное реагирует только на интенсивный проток.
Струйное реле – довольно тяжелый девайс. Пока не нажмешь основательно на кнопку возврата, не вернется в исходное состояние. То есть, отключение трансформатора от струйного реле вполне различается: было срабатывание – был интенсивный проток масла, не было срабатывания – Ваши проблемы.
Да, кстати, анализ масла после этого события производили? У меня на памяти есть очень громкое отключение блока. где даже не струйное реле сработало, а отсечной клапан без газового реле.
3 Ответ от Akilbek 2015-12-19 20:08:14
- Akilbek
- Пользователь
- Неактивен
- Зарегистрирован: 2013-02-02
- Сообщений: 113
- Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: Струйное реле РПН
Тип кстати не помню табличка стерта. а на паспорт еще не смотрел. Струйное реле где имеется окошко с флажком срабатывание. В момент ну в сработанном состоянии когда проверял заметил что на окошке красный флажлок. Ну когда вернул в исходное состояние она ушла ну красный флажок вернулся в исходное состояние так сказать. Пробу масло я предлогал но они отказались. И кстати хочу сказать в прошлом году мы брали на техобслуживание 2 секцию включительно Т-2 тогда после ТО как то сработало струйное реле РПН. мы так проверяли но и так не выяснили.
4 Ответ от Akilbek 2015-12-19 20:11:51
- Akilbek
- Пользователь
- Неактивен
- Зарегистрирован: 2013-02-02
- Сообщений: 113
- Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: Струйное реле РПН
Кстати после этого ч=мы включили на х.х Т-2. а затем через 2 часа включили под нагрузку
5 Ответ от doro 2015-12-19 20:16:57
- doro
- свободный художник
- Неактивен
- Откуда: г. Краснодар
- Зарегистрирован: 2011-01-08
- Сообщений: 8,638
Re: Струйное реле РПН
Пробу масло я предлогал но они отказались
Далее можете полностью отвести наезды на себя.
| Присоединяйтесь. Мы в социальных сетях и на Ютуб. |
газовое реле трансформатор
Рис. 9.4 Поплавковое газовое реле, принцип действия
Чашечное газовое реле
Струйное реле URF 25, URF 25/10
