Газовая защита трансформаторов, принцип действия, назначение, область применения.

Ответ:Газовая защита трансформаторов является наиболее чувствительной и универсальной защитой от внутренних повреждений. Она устанавливается на трансформаторах с масляным охлаждением, имеющих расширитель для масла.

Этот вид защиты основан на том, что любые повреждения в трансформаторе, включая повышенный нагрев масла, приводят к химическому разложению трансформаторного масла, а также органических материалов изоляции обмотки, в результате чего внутри трансформатора происходит выделение газа. Этот газ воздействует на специальные приборы газовой защиты, которые подают сигнал предупреждения или производят отключение трансформатора.

Газовая защита реагирует на такие повреждения, как междувитковое замыкание в обмотках трансформатора, на которые дифференциальная и максимально-токовая защита не реагирует; так как в подобных случаях величина тока замыкания оказывается недостаточной для срабатывания защиты.

Характер повреждения в трансформаторе и размеры повреждения сказываются на интенсивности образования газа. Если повреждение развивается медленно, чему соответствует медленное газообразование, то защита дает предупреждающий сигнал, но отключение трансформатора не производит.

Интенсивное и даже бурное газообразование, свидетельствующее о коротком замыкании, создает в системе газовой защиты сигнал такой величины, который помимо предупреждения вызывает отключение неисправного трансформатора. Газовая защита трансформаторов вызывает предупреждающий сигнал и в том случае, когда понижается уровень масла в баке.

Газовая защита трансформаторов осуществляется при помощи специальных газовых реле, монтируемых в металлический кожух, врезанных в маслопровод между баком и расширителем.

Рис. 1. Газовое реле поплавкового типа: 1 - корпус, 2,5 - контакты, 3 - стержень, 4 - изоляция выводов, 6 - крышка, 7 - рамка, 8 - ось, 9 - верхний поплавок, 10 - нижний поплавок.

Нормально реле заполнено маслом. Кожух реле имеет смотровое стекло со шкалой, указывающей количество скопившегося и реле газа. В верхней части реле имеются кран для выпуска газа и зажимы для подключения проводов к контактам, расположенным внутри реле.

Конструкция и установка наиболее распространенного газового реле типа ПГ-22 показана на рис 1. У газовых реле этого типа внутри кожуха на шарнирах укреплены два поплавка, представляющие собой полые металлические цилиндры, а на них — ртутные контакты, соединенные гибкими проводниками с выводными зажимами на крышке реле. Верхний поплавок является сигнальным элементом защиты.

В нормальном состоянии, когда реле полностью заполнено маслом, поплавок всплывает и его контакт при этом разомкнут. При медленном газообразовании газы, поднимающиеся к расширителю, постепенно заполняют реле и вытесняют масло. С понижением уровня масла поплавок, опускаясь, поворачивается на своей оси, при этом происходит замыкание ртутных контактов и посылается предупреждающий сигнал.

При дальнейшем медленном газообразовании реле подействовать на отключение не может, так как оно заполняется газом лишь до верхней кромки отверстия, после чего газы будут проходить в расширитель.

Нижний поплавок, расположенный напротив отверстия маслопровода, является отключающим элементом. Если газообразование происходит бурно, то возникает сильный поток газов из трансформатора в расширитель через газовое реле, при этом нижний поплавок опрокидывается, замыкает ртутные контакты, что приводит в действие аппарат, отключающий трансформатор.

Так как при коротких замыканиях внутри бака трансформатора сразу возникает бурное газообразование, отключение трансформатора происходит быстро, через 0,1—0,3 с. Несколько позже, уже после отключения трансформатора срабатывает и сигнализация.

Для трансформаторов мощностью 6,3 тыс. кВА и выше установка газовой защиты обязательна. Для трансформаторов мощностью от 1000 до 4000 кВА она обязательна только при отсутствии дифференциальной или максимально-токовой защиты с выдержкой времени 0,5—1 с. Для трансформаторов мощностью 400 кВА и выше, устанавливаемых внутри цеха, газовая защита обязательна.

Автоматика трансформаторов. Автоматическое повторное включение, автоматическое включение и отключение одного из параллельно работающих трансформаторов, автоматическое регулирование напряжения трансформаторов.

Ответ:Устройства АПВ на трансформаторах выполняются так, чтобы их действие происходило только при отключении трансформатора резервной защитой, поскольку процент неустойчивых повреждений трансформаторов ничтожно мал. Резервные защиты трансформаторов действуют на их отключение в большинстве своем при отказах устройств защиты или выключателей, питающихся от этих трансфор­маторов линий. При этом успешность действия АПВ транс­форматоров так же высока, как и АПВ воздушных линий, и составляет 70—90 %. При действии же защит от внутрен­них повреждений АПВ трансформатора, как правило, не производится.

Автоматическое повторное включение весьма эффектив­но при ложных и неселективных действиях релейной защи­ты, при ошибочных действиях персонала, при нарушениях изоляции оперативных цепей, вызывающих «самопроиз­вольное» (без воздействия персонала, защити и автомати­ки) отключение выключателей. Применение АПВ позволя­ет в ряде случаев применить упрощенные схемы релейной защиты и ускорить отключение КЗ.

В распределительных сетях широкое внедрение АПВ. наряду с другими устройствами электроавтоматики, яви­лось одним из основных средств, позволивших отказаться на большинстве подстанций от постоянного дежурного пер­сонала и перевести их на обслуживание оперативно-выезд­ными бригадами (ОВБ).

Применение АПВ в распределительных сетях позволило также широко использовать подстанции 35—110 кВ, выпол­ненные без выключателей на стороне высшего напряжения. В этих случаях выключатели и АПВ устанавливаются толь­ко на питающих линиях со стороны головного участка сети.

Автоматическое включение резерва (АВР) предназначено для переключения потребителей с поврежденного источника питания на исправный, резервный. В системах сельского электроснабжения устройства АВР применяют на двухтрансформаторных подстанциях 35 - 110/10 кВ (местные АВР) и на линиях 10 кВ с двусторонним питанием, работающих в разомкнутом режиме (сетевые АВР).

В связи с появлением потребителей первой категории по надежности электроснабжения (животноводческие комплексы) начинают внедрять устройства АВР на ТП-10/0,38 кВ, на линиях 0,38 кВ и на резервных дизельных электростанциях.

К схемам АВР предъявляются следующие основные требования:

• АВР должно обеспечиваться при непредусмотренном прекращении электроснабжения но любой причине и при наличии напряжения на резервном источнике питания;

• АВР должно осуществляться с минимально возможным временем действия;

• АВР должно быть однократным;

• АВР должно обеспечивать быстрое отключение резервного источника при включении на устойчивое к.з., для этого рекомендуется выполнять ускорение защиты после АВР (аналогично тому, как это делается после АПВ);

• в схеме АВР должен быть предусмотрен контроль исправности цепи включения резервного оборудования.

Для пуска АВР при исчезновении напряжения основного источника используется реле минимального напряжения. В некоторых случаях роль пускового органа выполняет реле времени с возвращающимся якорем (в нормальном режиме реле времени находится постоянно под напряжением и якорь притянут).

Уставка срабатывания этих реле обычно, если не имеется конкретных данных, выбирается из условия

Время срабатывания пускового органа устройства АВР (tср.АВР) выбирается по следующим условиям: • по отстройке от времени срабатывания тех защит, в зоне действия которых повреждения могут вызвать уменьшение напряжения ниже принятого по условию

где tс.з — наибольшее время срабатывания указанных защит;

Δt — ступень селективности, принимаемая равной 0,6 с при использовании реле времени со шкалой до 9 с и равной 1,5…2 с со шкалой до 20 с;

• по согласованию действия АВР с другими устройствами автоматики (например, АПВ линии, по которой осуществляется подача энергии от основного источника питания)

где tс.з.л — наибольшее время действия защиты линии (элемента системы электроснабжения), передающей энергию потребителям, для которых осуществляется АВР;

t1АПВ — время цикла неуспешного АПВ этой линии;

tзап — запас по времени, принимаемый равным 2 - 3,5 с.

В сельских электрических сетях применяются сетевые АВР, которые обеспечивают резервирование потребителей, подключенных к линиям с двусторонним питанием, работающих в разомкнутом (условно-замкнутом) режиме (рис. 1, а)

Сетевые АВР представляют собой комплекс аппаратов, в который входят:

• само устройство АВР, переключающее питание сети на резервный источник путем включения выключателя пункта АВР (3В, рис. 1), который отключен в нормальном режиме работы схемы;

• устройства, обеспечивающие при необходимости автоматическую перестройку релейной защиты перед изменением режима работы сети при АВР;

• устройство делительной автоматики минимального напряжения (действует па отключение 1В и 5В, рис. 1,а), которое предотвращает подачу напряжения от резервного источника на поврежденный рабочий источник питания (на рабочую линию, трансформатор и т. п.), а также на некоторые другие устройства.

Рис. 1 Схема сетевого АВР для сельских сетей 10 кВ (на выключателе с пружинным приводом): a — поясняющая первичная схема сети 10 кВ; б — схема цепи напряжения пускового органа АВР; в — схема АВР и управления аыключателя 3 (пункта АВР).

На рисунке 1, в показана схема сетевого АВР для выключателей с пружинным приводом, наиболее распространенным в сельских сетях 10 кВ. На пункте АВР (рис. 1,а) установлена ячейка (шкаф) КРУН с выключателем 3В, оборудованным сетевым АВР и релейной защитой.

Действие пускового органа АВР обеспечивается от трансформаторов напряжения ТН1 и ТН2 (по два или по одному ТН с каждой стороны), которые являются источниками оперативного тока для всех устройств пункта АВР. При этом питание шинок управления 1ШУ и 2ШУ (рис. 1,в) осуществляется либо от ТН1, либо от ТН2 с автоматическим переключением на ТН неповрежденной линии.

При исчезновении питания, например со стороны подстанции А, срабатывают реле напряжения 1РН, 2РН. При наличии напряжения со стороны подстанции Б запускается реле времени 1РВ и через заданное время замыкает контакт 1РВ в цепи электромагнита включения ЭВ выключателя 3В.

Если пружины привода заведены (контакт КГП1 замкнут), выключатель включается. При успешном АВР через замкнувшийся вспомогательный контакт 3ВЗ включается двигатель и заводит пружины привода. При неуспешном АВР (включение на к.з. с последующим отключением от защиты) контакт ЗВЗ остается разомкнутым и пружины не заведены (продолжительность полного завода пружин 6...20 с). Этим обеспечивается однократность АВР.

В данном случае для подготовки привода к включению необходимо вручную перевести устройство 2ОУ в положение 2—3. При неисправностях в цепях TН1 или ТН2 отключается соответствующий автомат АВ н своим вспомогательным контактом АВ1 или АВ2 выводит из действия устройство АВР для работы в сторону поврежденного ТН.

Если уставки tср.АВР при исчезновении напряжения со стороны источников А и Б существенно отличаются, то устанавливают второе реле 2РВ (на схеме не показано), так что реле 1РВ запускается по цепи 1PH, 2РН, АВ1, а реле 2РВ — по цепи 3РН, 4РН, АВ2.

Работу схемы АВР трансформаторов проверяют на стенде (рис.2).

Рис. 2. Схема устройства АВР (включение секционного выключателя) на двухтрансформаторной подстанции.

Принципиальная схема АВР, показанная на рисунке 2, позволяет при помощи секционного выключателя СВ автоматически подавать питание на шины секции I или II при аварийном отключении трансформаторов Т1 или Т2.

Рассмотрим работу схемы при включении резервного питания на шины секции I.

Потребители секции I нормально питаются от трансформатора T1, а автоматическое резервирование их питания осуществляется включением СВ.

Автоматическое резервное питание подается при исчезновении напряжения на шинах секции I вследствие:

• отключения источника питания или линии электропередачи со стороны T1;

• короткого замыкания внутри трансформатора и на шинах секции I;

• непреднамеренного отключения трансформатора T1.

Схема АВР работает только при замкнутых контактах переключателя П. Обмотка реле однократного включения устройства АВР (РОВ) находится под напряжением и его контакт замкнут до тех пор, пока включен выключатель 1В1.

При исчезновении напряжения на шинах секции I реле минимального напряжения замыкает свои размыкающие контакты. Через его замкнутые контакты реле времени 1РВ получает питание и через определенную выдержку времени подает импульс на отключение трансформатора T1 (выключателей 1В и 1В1).

Обычно реле времени действует на промежуточное реле, которое своими контактами включает оперативные цепи выключателя. После отключения выключателей обмотка РОВ обесточивается, но возврат его контактов в исходное положение происходит с некоторой выдержкой времени. Время возврата немного больше времени включения выключателя СВ. Поэтому импульс на включение СВ успевает пройти через контакт РОВ и включить его, благодаря чему шины секции I получают питание от трансформатора Т2. После размыкания контакта РОВ цепь импульса на включение выключателя разрывается, чем обеспечивается однократность действия устройства АВР.

Для исключения ложных действий устройств АВР при сгорании предохранителей в цепи трансформатора напряжения ТН ставят два реле минимального напряжения РН с последовательным соединением их контактов. Кроме того, можно включить последовательно еще одно реле напряжения, которое питается от резервного источника и разрешает действовать устройству АВР при исчезновении напряжения на основной секции для данных потребителей только при наличии напряжения на шипах резервного питания.

Смотрите также по этой теме: Как работают устройства автоматики включения резерва (АВР) в электрических сетях

Регули́рование напряже́ния трансформа́тора — изменение числа витков обмотки трансформатора. Применяется для поддержания нормального уровня напряжения у потребителей электроэнергии.

Большинство силовых трансформаторов^[1] оборудовано некоторыми приспособлениями для настройки коэффициента трансформации путём добавления или отключения числа витков.

Настройка может производиться с помощью переключателя числа витков трансформатора под нагрузкой либо путём выбора положения болтового соединения при обесточенном и заземлённом трансформаторе.

Степень сложности системы с переключателем числа витков определяется той частотой, с которой надо переключать витки, а также размерами и ответственностью трансформатора.