ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
НЕКОТОРЫЕ УСТРОЙСТВА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И ИХ ОБСЛУЖИВАНИЕ
В настоящем разделе рассмотрены только некоторые из наиболее распространенных устройств: газовая защита трансформаторов и автотрансформаторов, дифференциальная защита шин, устройства релейной защиты на шиносоединительных и обходных выключателях.
Газовая защита трансформаторов и автотрансформаторов. Повреждения внутри бака трансформатора* сопровождаются образованием газообразных продуктов разложения трансформаторного масла и изоляционных материалов. Это обстоятельство использовано в конструкциях
газовых реле, которые являются основными элементами газовой защиты. Во время таких опасных повреждений трансформаторов, как «пожар» стали сердечника, а также во многих случаях витковых замыканий в обмотках, действует только газовая защита. Кроме того, в начальной стадии появления внутренних повреждений изоляции трансформатора чувствительность газовой защиты намного превосходит чувствительность остальных защит и газовая защита сигнализирует персоналу о начале повреждения, когда остальные защиты еще бездействуют. Эти качества защиты способствуют значительному уменьшению размеров повреждений, облегчают и ускоряют ремонт трансформаторов, что и обусловило широкое применение газовой защиты во всем мире.
*Все, что в данном и других разделах сказано о трансформаторах и их устройствах защиты, в полной мере относится к автотрансформаторам и их устройствам защиты.
I — чугунный корпус; 2 — кран; 3 — ртутные контакты; 4 — подвижные поплавки; 5 — грузики для регулирования уставки по скорости движения масла через газовое реле; 6 — подвижные контакты; 7 — неподвижные контакты; 8 — пружины; 9 — упоры; 10 — алюминиевые чашки; 11 — оси чашек; 12 — лопасть
Рис. 16. Устройство поплавкового газового реле (а) и газового реле с чашкообразными элементами (б)
I — чугунный корпус; 2 — кран; 3 — ртутные контакты; 4 — подвижные поплавки; 5 — грузики для регулирования уставки по скорости движения масла через газовое реле; 6 — подвижные контакты; 7 — неподвижные контакты; 8 — пружины; 9 — упоры; 10 — алюминиевые чашки; //—оси чашек; 12 — лопасть
Однако опыт эксплуатации свидетельствует о значительном количестве неправильных действий газовой защиты, происходящих из-за неудовлетворительного монтажа газовых реле и цепей защиты, а также из-за неправильной эксплуатации этой защиты персоналом служб РЗАИ и неправильного ее обслуживания оперативным персоналом.
Газовое реле устанавливают в рассечке маслопровода, соединяющего бак трансформатора с расширителем, и в нормальном режиме корпус газового реле заполнен трансформаторным маслом. В верхней части корпуса реле выше уровня маслопровода размещен сигнальный элемент (рис. 16). Когда газ, поднимаясь по направлению к расширителю, заполняет верхнюю часть реле, вытесняя масло, подвижная часть сигнального элемента опускается и замыкает контакт, через который замыкается цепь предупреждающей сигнализации. В нижней части реле на уровне оси маслопровода установлен отключающий элемент. При значительном внутреннем повреждении трансформатора и толчкообразном движении трансформаторного масла из бака в расширитель подвижная часть этого элемента кратковременно отклоняется и замыкает другой контакт через который замыкается цепь на отключение трансформатора.
Рис. 17. Схемы самоудерживання выходных промежуточных реле газовой защиты (ОУ и указательные реле не показаны)
Продолжительность замкнутого состояния контакта реле часто бывает недостаточна для отключения выключателей трансформатора, но достаточна для срабатывания промежуточного реле. Поэтому в схеме газовой защиты всегда предусмотрено самоудерживание выходного реле после его срабатывания.
В эксплуатации используют три схемы самоудерживания выходного промежуточного реле. Схема, применявшаяся ранее (рис. 17,а), обладает следующим недостатком: после срабатывания газовой защиты и отключения выключателей оперативный персонал должен нажатием кнопки К разорвать цепь самоудерживания реле (часто говорят «деблокировать выходное реле»), иначе будет все время замкнута цепь на отключение выключателей. Известны случаи, когда дежурный, забыв об этой особенности схемы и не сняв кнопкой самоудерживание выходного реле, длительное время безуспешно пытался включить выключатели трансформатора после ложного действия газовой защиты и обесточения потребителей, что приводило к увеличению аварийного недоотпуска электроэнергии. В связи с этим были разработаны еще две схемы самоудерживания выходного реле (рис. 17,6 и в). В схеме 52 на рис. 17,6 выходное промежуточное реле имеет несколько обмоток. Одна из обмоток обеспечивает срабатывание выходного реле в момент срабатывания газового реле. Остальные обмотки (удерживающие) включаются последовательно с электромагнитами отключения ЭО выключателей. Прохождение тока хотя бы через одну из этих обмоток удерживает выходное реле в замкнутом состоянии до тех пор, пока не отключатся выключатели трансформатора и не разомкнутся вспомогательные контакты в цепях обмоток электромагнитов отключения, что приведет к прекращению прохождения тока через удерживающие обмотки реле. Таким способом в этой схеме обеспечивается автоматическое деблокирование выходного реле после отключения выключателей трансформатора. В схеме, приведенной на рис. 17,в, реле 2П нормально находится в замкнутом состоянии, так как оно удерживается в этом состоянии размыкающим контактом реле 1П. При этом контакт 2П замкнут. В момент срабатывания газового реле срабатывает реле 1П и в течение некоторого времени самоудерживается контактом реле 2П и замыкающим контактом реле 1П. Питание обмотки реле 2П при этом прекращается размыкающим контактом реле 1П. Контакт реле 2П размыкается (снимается самоудерживание реле 1П) с выдержкой времени, достаточной для надежного отключения выключателей трансформатора и действия УРОВ при отказе одного из выключателей.
На трансформаторах эксплуатируются в основном газовые реле типов ПГ-22, ПГЗ-22 [2, 3], РГЧЗ-66 [10, 11] и реле Бухгольца BF-80/Q [12, 13]. В первых двух типах в качестве элементов, реагирующих на нарушение нормальной работы трансформаторов, применялись два полых металлических тонкостенных цилиндра (поплавки), закрепленных на осях в реле (рис. 16). К каждому поплавку прикреплялся контакт в виде стеклянной колбочки с небольшим количеством ртути и впаянными электродами. При опускании сигнального поплавка, вызванном накоплением газа в реле, и отключающего поплавка, вызванном толчком масла или его уходом из реле, ртуть перекрывала электроды, замыкая цепь оперативного тока.
В реле типа РГЧЗ-66 сигнальный элемент выполнен в виде легкой металлической чашки 10, а отключающий элемент — в виде пластины (лопасти) 12 и такой же чашки (рис. 16). В реле, заполненном маслом, каждая чашка подтянута вверх спиральной пружинкой 8. При толчке масла лопасть поворачивается, замыкая отключающий
контакт реле. При заполнении внутреннего объема реле газом масса чашек и оставшегося в них масла преодолевает сопротивление пружин, чашки опускаются, замыкая контакты.
Реле ПГ-22 и ПГЗ-22 действовали неправильно при нарушении герметичности поплавков и ртутных контактов, при механических толчках и вибрации трансформаторов, вызванной различными причинами (сквозными короткими замыканиями, взрывными работами вблизи трансформаторов и др.). Реле РГЧЗ-66 не имеет этих недостатков.
