Газовая защита трансформаторов (автотрансформаторов) (область применения, назначение, принцип действия)

Газовая защита устанавливается на трансформаторах, автотрансформаторах и реакторах с масляным охлаждением, имеющих расширители.
Применение газовой защиты является обязательным на трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 6 300 кВ-А и более, а также на трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 1 000—4 000 кВ-А, не имеющих дифференциальной защиты или отсечки, и если максимальная токовая защита имеет выдержку времени 1 с и более. На трансформаторах мощностью 1 000—4 000 кВ-А применение газовой защиты при наличии другой быстродействующей защиты допускается, но не является обязательным. Применение газовой защиты является обязательным также на внутрицеховых трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 630 кВ-А и выше независимо от наличия других быстродействующих защит [Л. 41].

Действие газовой защиты основано на том, что всякие, даже незначительные повреждения, а также повышенные нагревы внутри бака трансформатора вызывают разложение масла и органической изоляции, что сопровождается выделением газа. Интенсивность газообразования и химический состав газа зависят от характера и размеров повреждения. Поэтому защита выполняется так, чтобы при медленном газообразовании подавался предупредительный сигнал, а при бурном газообразовании, что имеет место при коротких замыканиях, происходило отключение поврежденного трансформатора. Кроме того, газовая защита действует на сигнал и на отключение или только на сигнал при опасном понижении уровня масла в баке трансформатора или автотрансформатора.
Газовая защита является универсальной и наиболее чувствительной защитой трансформаторов (автотрансформаторов) от внутренних повреждений. Она реагирует на такие опасные повреждения, как замыкания между витками обмоток, на которые не реагируют другие виды защит из-за недостаточной величины тока при этом виде повреждения.
Газовая защита осуществляется с помощью специальных газовых реле, которые подразделяются на поплавковые, лопастные и чашечные.
Газовое реле представляет собой металлический кожух, врезанный в маслопровод, между баком трансформатора (автотрансформатора) и расширителем, как показано на рис. 9-10.

Реле заполнено маслом. Кожух реле имеет смотровое стекло со шкалой, с помощью которой определяется объем скопившегося в реле газа. На крышке газового реле имеется краник для выпуска воздуха и взятия пробы газа для его анализа, а также расположены зажимы для подключения кабеля к контактам, находящимся внутри кожуха.

У поплавковых реле внутри кожуха укреплены на шарнирах два поплавка, представляющих собой полые металлические цилиндры. На поплавках укреплены ртутные контакты, соединенные гибкими проводниками с выводными зажимами на крышке реле.
Ртутный контакт представляет собой стеклянную запаянную колбочку с впаянными в ее верхнюю часть двумя контактами; Колбочка содержит небольшое количество ртути, которая при определенном положении колбочки замыкает между собой оба контакта, чем создается цепь через реле.
Конструкция наиболее распространенного газового реле типа ПГ-22 показана на рис. 9-11. Верхний поплавок является сигнальным элементом защиты. Нормально, когда реле полностью заполнено маслом, поплавок всплывает и его контакт при этом разомкнут. При медленном газообразовании газы, поднимающиеся к расширителю, постепенно заполняют верхнюю часть реле и вытесняют масло. С понижением уровня масла в реле поплавок, опускаясь, поворачивается на своей оси, вследствие чего происходит замыкание ртутных контактов в цепи предупредительной сигнализации. При дальнейшем медленном газообразовании реле подействовать на отключение не может, так как оно заполняется газом лишь до верхней кромки отверстия маслопровода, после чего газы будут выходить в расширитель.

Нижний поплавок, расположенный против отверстия маслопровода, является отключающим элементом реле.
При бурном газообразовании вследствие повышения давления в баке трансформатора возникает сильный поток газа и масла в расширитель через газовое реле. При скорости движения потока газов и масла порядка 0,5 м/с нижний поплавок, находящийся на пути движения потока, опрокидывается, и происходит замыкание его ртутных контактов в цепи отключения