6.2. Защитные устройства трансформатора

Этими устройствами являются предохранительная (выхлопная) труба, пробивной предохранитель и газовое реле.

а) Конструкция и назначение предохранительной трубы рассматривались в разд. 4 (см. рис. 5 и 6).

б) Пробивной предохранитель-разрядник предназначен для предот-вращения повышения потенциала на стороне НН трансформатора и при-соединенной к обмотке НН незаземленной сети при электрическом пробое между обмотками ВН и НН. Предохранителем снабжаются все транс-форматоры с напряжением обмотки НН 0,69 кВ, а с напряжениями 0,4 и 0,23 кВ – по требованию заказчика (при учебном проектировании все трансформаторы с указанными напряжениями обмотки НН должны иметь предохранители).

Конструкция предохранителя показана на рис. 8. Он состоит из фарфо-ровых основания I и головки 2. Через центральное отверстие основания проходит контактная шпилька 3, зажимаемая гайками 4 и 6. Между гайками 4 зажимается провод 5 диаметром 5 мм, соединяющий шпильку с одним из линейных вводов обмотки НН, если она соединена в треугольник, или с нулевым вводом, если обмотка соединяется в звезду с выведенной нейтральной точкой.

К основанию крепится посредством цементирующей замазки кон-тактная скоба 7, к которой приваривается гильза 8 с резьбой.

Снаружи внутреннего выступа головки 2 с помощью такой же замазки на глифталевом лаке крепится гильза 9, а внутри него – втулка 13 с резьбой.

К дну гильзы 9 припаян электрод 10. Второй электрод 11 закрепляется винтом 12 к головке предохранителя. Между электродами размещается слюдяная прокладка 14 с четырьмя отверстиями диаметром 3 мм.

Контактная скоба 7 двумя винтами 16 и гайками 17 соединяется с кронштейном 15, который зажимается одним из болтов 18, крепящих крышку 19 трансформатора.

При вворачивании головки в гильзу 8 основания нижний электрод 11 входит в соприкосновение с квадратной контактной гайкой 6, т.е. оказывается соединенным с обмоткой НН. Верхний электрод 10 связан с баком трансформатора, т.е. с землей.

При нормальном значении напряжение на обмотке НН электроды раз-делены искровым промежутком. При пробое между обмотками ВН и НН высокий потенциал, появляющийся на нижнем электроде, вызывает пробой искрового промежутка по отверстиям слюдяной прокладки, соединяя обмотку НН с землей и предотвращая появление высокого напряжения в сети НН. Предохранитель выдерживает после пробоя ток заземления 200 А в течение 30 минут. Этот ток может вызвать сваривание электродов, поэтому после срабатывания предохранитель должен быть заменен новым.

в) газовое реле применяется в трансформаторах мощностью 1000 кВ^.А и выше и служит для их защиты от всех видов внутренних повреждений, сопровождающихся выделением газов и ускоренным перетоком масла из бака в расширитель, а также от утечки масла из трансформатора и попадания воздуха в бак.

Трансформаторы мощностью 400 и 630 кВ^.А, предназначенные для пита-ния собственных нужд станций и подстанций, также снабжаются газовыми реле.

Газовое реле устанавливается в рассечке маслопровода, соединяющего расширитель с баком.

В современных отечественных трансформаторах применяются реле типа РГ43-66, конструкция которого показана на рис.8.

Все детали реле размещены в чугунном корпусе 1, закрываемом крышкой 2. Уплотнение крышки производится прокладкой 3 из паронита (ГОСТ 481-71). Крышка с корпусом соединяется болтами 4. Корпус имеет два фланца 120х120 для соединения с фланцами маслопровода.

К крышке болтами 23 прикрепляются две стальные стойки 5, свя-занные снизу скобой 30. К стойкам приварены два кольца 6. Стойки с кольцами и скобой образуют раму, на которой смонтированы все основные детали реле.

К каждому кольцу винтами крепятся по два кронштейна 7, в нижних концах которых размещаются оси 8. На осях могут поворачиваться верхняя 9 и нижняя 10 металлические тонкостенные чашки. Внутри верхней чашки к ее стенке двумя винтами крепится пластмассовая стойка 11 с запрессованными в ней парой подвижных контактов. Пара неподвижных контактов 12 винтами 13 прикреплена к пластмассовой пластине 14, которая в свою очередь крепится к кольцу 6.

Неподвижные контакты проводниками 15 связаны с двумя шпильками 16, изолируемыми от крышки реле пластмассовыми втулками 17 и уплотняемыми паронитовыми прокладками 18. Затяжка втулок производится гайками 19. К шпилькам присоединяются провода, идущие к соответствующим защитным цепям трансформатора. Контактные шпильки и провода закрываются кожухом 20 с прозрачной крышкой 21, которые крепятся к крышке реле винтами 22.

В нижней чашке на оси 25 подвижно закреплена пластмассовая стойка 24 с парой подвижных контактов. Кроме того, в нее запрессовывается стальной рычаг 26, конец которого пружиной 27 связан с пластиной 28, прикреплен-ной к кольцу 6. Аналогичная пружина имеется и в верхней чашке.

К пластмассовой стойке винтом крепится стальная лопатка 29.

Неподвижные контакты в нижней чашке крепятся так же, как в верхней и соединяются проводниками со второй парой шпилек 16 на крышке реле.

В крышке реле смонтирован также кран 31 для взятия пробы газа и выпуска воздуха при заливке масла.

Верхняя и нижняя чашка закрыты от попадания в них посторонних предметов сверху крышками 32 и 33, а сбоку – кожухами 34 и 35, прикрепленными винтами к стойкам 5. В нижней части корпуса имеется пробка 36 для спуска остатков масла. В верхней части корпуса имеются два смотровых окна, закрытых стеклами 37 и уплотняемых прокладками 38. Крепление стекол производится втулками 39, зажимаемыми болтами 40.

Работа газового реле происходит следующим образом. В нормальном рабочем состоянии, когда корпус реле заполнен маслом, обе чашки 9 и 10 находятся в верхнем положении и удерживаются в нем пружинами 27. При этом обе пары контактов разомкнуты.

При внутренних повреждениях трансформатора (витковом замыкании в обмотках, электрическом пробое изоляции, «пожаре в стали» - замыкании между собой листов стали магнитопровода и т.д.), сопровождающихся повышением температуры окружающего масла, происходит его разложение, а также разложение изоляционных материалов, что приводит к выделению газов. Газы поднимаются в верхнюю часть бака и попадают в трубопровод, соединяющий бак с расширителем, в котором установлено реле, а затем в верхнюю часть реле (под его крышку), которая несколько возвышается над трубопроводом. Скопившийся газ вытесняет из верхней части реле масло, но в верхней чашке оно остается. Под действием массы оставшегося в ней масла, чашка опускается, поворачиваясь на оси 8. При этом замыкаются контакты 11 и 12, давая сигнал о начале аварии. Поэтому верхний элемент называется сигнальным.

При дальнейшем снижении уровня масла аналогично сработает нижний элемент, контакты которого замкнут цепь отключения трансфор-матора. Поэтому нижний элемент называют отключающим.

В случае развития аварии повышается давление масла в баке, вследствие чего оно устремляется из баков расширитель. Пол действием потока масла, который будет давить на лопатку 29 нижнего элемента, пластмассовая стойка 24 поворачивается на оси 25 и замыкает контакты отключающего элемента.

При утечке масла из трансформатора газовое реле также срабатывает, сначала верхний – сигнальный элемент, а затем нижний – отключающий. Время срабатывания реле (отключающего элемента) не превышает 0,1 с. По желанию потребителя реле снабжается тремя видами, срабатывающими при скорости потока масла 0,6; 0,9 и 1,2 м/с.

Для того, чтобы газовое реле срабатывало своевременно, нужно чтобы по возможности весь газ, выделяющийся при повреждении трансформатора, попадал в корпус реле. Для этого трансформатор устанавливают на фундамент так, чтобы один его край (со стороны газового реле) был приподнят на угол 1 ⁰С…1,5 ⁰С. Кроме того, маслопровод вместе с реле также имеет наклон на угол 2 ⁰С…4 ⁰С к горизонтали с подъемом в сторону расширителя.

Более подробное описание конструкции вспомогательных устройств трансформаторов приведено в [3].