Предохранительный клапан устанавливается на большинстве трансформаторов средней и большой мощности. Его назначение — снизить давление в баке, возникающее в результате короткого замыкания в трансформаторе, и тем самым предотвратить разрыв бака. Однако, как показывает опыт, в некоторых случаях срабатывание клапана не предотвращает разрыв бака, а иногда срабатывание исправного клапана не происходит вовсе, хотя разрыв бака произошел. Это означает, что градиент давления в месте установки клапана и время срабатывания клапана слишком велики.
Конструкция клапана. Устройство предохранительного клапана описано в главе 14. Запирающий диск клапана удерживается пружиной, которая прижимает диск к срезу корпуса фланца. При подъеме давления в баке диск отжимает пружину и приоткрывает клапан. После снижения давления в баке диск под действием пружины вновь закрывает отверстие.
Исследование работы клапана.
Исследования показали низкую эффективность клапана рис 1. Вследствие U-образной формы эвакуационного отверстия при высоте его поднятия, равной 50% от полной, площадь рабочего диска эвакуационного отверстия составляет около 15%. Кроме того, пружина клапана имеет определенную инерцию. Быстродействие клапана зависит от величины давления в баке. Полное открытие клапана происходит через
8 мс при 1 бар;
9 мс при 0,8 бар; 13 мс при 0,6 бар.
Примечание: 1 бар = 100 кПа = 1,002 кгс/см2.
Рис. 1. Предохранительный клапан с одной пружиной: 1 — наружная часть клапана; 2 — пружина; 3 — фланец; 4 — рабочая мембрана; 5 — верхнее уплотнение; 6 — основное уплотнение.
При давлении 0,4 бар через 15 мс клапан открыт только на 50% (рис. 2). U-образная форма рабочего диска создает повышенное гидравлическое сопротивление потоку выбрасываемого масла. При полном открытии клапана исследованного типа его пропускная способность составляет всего около 35 л/с. (рис. 3).
Рис. 2. Открытие рабочей мембраны предохранительного клапана, %, в зависимости от времени, t, и давления: 1 - 1 бар; 2 - 0,8 бар; 3 -0,6 бар; 4 — 0,4 бар; 5 — минимальное открытие мембраны для начала выхода масла.
Рис. 3. Поток масла F, л/с, в зависимости от открытия мембраны, 11, мм, и давления: 1 - 0,4 бар; 2 - 0,6 бар; 3 -0,8 бар; 4- 1 бар.
Недостатком работы клапана является то, что выброс масла и горючих газов может вызвать их самовозгорание и создать очаг пожара около трансформатора и на его крышке.
Приведенные результаты не применимы в полной мере к клапану, описанному в главе 14 ввиду более благоприятной формы эвакуационного отверстия последнего, но основной принципиальный недостаток - большая инерция пружины и диска, — можно отнести и к этому клапану.
