hnt//! и О»»® k«v
ЭЛЕКТРОМОНТЕРА
МИ.СУЛИМОВД
ГАЗОВАЯ ЗАЩИТА О РЕАЕ РГЧЗ-66
Библиотека
ЭЛЕКТРОМОНТЕРА
Выпуск 441
М. И. СУЛИМОВА
ГАЗОВАЯ ЗАЩИТА С РЕЛЕ РГЧЗ-66
«Э Н Е Р Г И Я»
МОСКВА 1976
6П2.1.081
С 89
УДК 621.316.925:621.315.618
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ:
Большая Я. М„ Зевакин А. И., Каминский Е. А., Ларионов В. П., Мусаэлян Э. С., Розанов С. П., Семенов В. А., Синьчугов Ф. И., Смирнов А. Д., Устинов П. И.
Сулимова М. И.
С 89 Газовая защита с реле РГЧЗ-66. М., «Энергия», 1976.
56 с. с ил. (Б-ка электромонтера. Вып. 441).
В книге описаны принцип действия и конструктивное выполнение газового реле РГЧЗ-66, широко применяемого для защиты от повреждений внутри бака силовых трансформаторов, автотрансформаторов и реакторов. Приведены технические данные реле, требования к установке их в трубопроводах, методы проверки реле, а также указания по обслуживанию газовой защиты с реле РГЧЗ-66.
Кинга рассчитана на электромонтеров и мастеров, налаживающих и эксплуатирующих устройства релейной защиты трансформаторов, автотрансформаторов и других электрических аппаратов, имеющих газовую защиту.
30311-479
С Ч)51(()1)-7(Г 45 76	6П2‘1081
© Издательство «Энергия», 1976
ВВЕДЕНИЕ
Энергетика нашей страны развивается высокими темпами, и предусматривается ее дальнейшее опережающее развитие как отрасли, определяющей технический прогресс. Развиваются и объединяются на параллельную работу энергосистемы, в свою очередь состоящие из большого числа электрических станций и подстанций, связанных между собой линиями электропередачи в единое целое; в скором времени на территории нашей страны практически не останется энергосистем, работающих изолированно.
Основной задачей энергосистем является бесперебойное электроснабжение потребителей, что обеспечивается только при надежной работе всех элементов энергосистемы и в первую очередь ее основных элементов. К числу основных элементов энергосистем относятся и силовые трансформаторы и автотрансформаторы, поэтому их надежная работа имеет очень большое значение.
Различные виды релейной защиты трансформаторов и автотрансформаторов должны действовать при повреждениях или ненормальных режимах работы последних на отключение их либо на сигнал.
По действующим правилам [2] все маслонаполненные трансформаторы наружной установки с обмоткой высшего напряжения 3 кВ и выше, мощностью 6300 кВ-А и более снабжаются газовой защитой. Газовая защита предусматривается и на трансформаторах меньшей мощности, если они установлены внутри помещений.
Если на трансформаторах мощностью 1000— 4000 кВ-А нет быстродействующей защиты (дифференциальной, токовой отсечки или максимальной токовой защиты со временем действия не более 1 с), то также должна предусматриваться газовая защита.
3
Газовой защитой снабжаются также выносные добавочные трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН), масляные реакторы и другие электрические аппараты, помещенные в заполненный маслом бак с расширителем.
! В настоящее время в энергосистемах эксплуатируется более 10 тыс. газовых реле РГЧЗ-66 и их количество быстро растет. Газовая защита с этими реле работает правильно в среднем в 82—85%' случаев работы.) Не менее половины случаев ее неправильной работы происходит из-за недостатков монтажа и эксплуатации, а не из-за недостатков самой защиты, поэтому вопросам монтажа и эксплуатации защиты должно уделяться серьезное внимание. В энергосистемах, где выполняются требования к монтажу и эксплуатации газовой защиты, процент ее правильной работы возрастает (95—97%).
Маслосистемы трансформаторов, автотрансформаторов и реакторов выполнены аналогично, и внутренние повреждения в этих электрических аппаратах протекают сходно. Поэтому ниже рассмотрено устройство маслосистемы трансформатора, на примере которого можно уяснить, как работает газовая защита и чем вызван ряд требований к ее эксплуатации.
1.	УСТРОЙСТВО МАСЛОСИСТЕМЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Внутренняя часть трансформатора помещена в бак, заполненный трансформаторным маслом, которое служит охлаждающей средой для обмотки и магнитопровода трансформатора, а также повышает уровень изоляции его обмоток. С помощью расширителя обеспечивается постоянное заполнение бака маслом, наличие расширителя позволяет как бы «дышать» трансформатору. При увеличении объема масла в баке (возросла нагрузка, повысилась температура окружающего воздуха) его уровень в расширителе повышается, при уменьшении объема масла снижается. Небольшая поверхность соприкосновения масла с воздухом в расширителе позволяет снизить уровень окисления и увлажнения масла, что тоже существенно для надежной работы трансформатора. Объем расширителя (рис- 1) должен быть таким, чтобы в нем всегда было масло — как при максимальной температуре масла работающего трансформатора летом, 4
так и минимальной температуре масла отключенного трансформатора зимой- Для контроля уровня масла в расширителе служит маслоуказательное стекло 6, представляющее собой стеклянную трубку в металлической оправе, сообщающуюся с торцом расширителя. По закону сообщающихся сосудов уровень масла в масло-указательном стекле такой же, как и в расширителе.
Рис. 1. Расширитель трансформатора.
У трансформаторов, изготовленных по ГОСТ 11677-65 [14], около маслоуказательного стекла на торцевой части расширителя краской четко наносятся три контрольные черты, соответствующие значениям температуры масла —45, +15 и +40°С (для трансформаторов, изготовленных по старому ГОСТ 401-41 [15] —35, + 15 и +35°С).
Новые мощные трансформаторы вместо маслоуказательного стекла имеют стрелочный маслоуказатель. Положение его поплавка, находящегося в масле расширителя, через систему рычагов передается на стрелку прибора, установленного на наружной части стенки расширителя.
В трубопровод, соединяющий бак трансформатора с расширителем, помещено газовое реле, между реле и расширителем установлен кран (вентиль) для перекрытия трубопровода в случаях, когда требуется отделить бак от расширителя при проведении ремонтных или других работ. Верхняя, не заполненная маслом, часть расширителя сообщается с окружающей средой с помощью трубки 2, закрытой металлической сеткой, через которую и попадает воздух в расширитель, поэтому эту трубку иногда называют дыхательной.
2—655	5
Дыхательная трубка выведена наружу через дно расширителя с тем, чтобы ее отверстие было направлено вниз для уменьшения вероятности попадания в него твердых частиц. Для доливки чистого масла в верхней части расширителя имеется отверстие 1, наглухо закрытое пробкой.
В дне Расширителя имеется так называемый грязевик 3, представляющий собой отсек, в котором скапливаются влага и грязное масло со шламом, поскольку влага и шлам тяжелее масла. Влага и грязное масло сливаются из грязевика через отверстие в его дне после вывинчивания пробки 4 [12]. Для того чтобы загрязненное масло и влага, попавшие в расширитель из атмосферы, не попадали из расширителя в трансформатор, конец трубопровода 5, соединяющего бак трансформатора с расширителем, выступает внутри расширителя выше его дна и поэтому оказывается в более чистом слое масла. Для защиты бака трансформатора от деформации или разрывов при серьезных повреждениях, когда давление масла и образовавшихся газов резко возрастает, предусмотрена предохранительная (выхлопная) труба со стеклянной мембраной.
Мембрана лопается при внезапном повышении избыточного внутреннего давления сверх 0,5 МПа, часть масла выливается наружу. Выхлопная труба устанавливается на крышке трансформатора со стороны расширителя, причем наклон трубы таков, что выплескиваемое через нее масло не попадает на крышку трасформатора, чем снижаются вероятность дальнейшего развития повреждения и возможность пожара.
Охлаждение трансформаторов выполняется по-разному в зависимости от мощности трансформаторов [1'2 ]. Трансформаторы небольшой мощности охлаждаются за счет естественной циркуляции масла при работе трансформатора, когда более теплое масло поднимается вверх, попадает в радиаторы, охлаждается и вновь попадает в нижнюю часть бака (система охлаждения М — масляное, с естественной циркуляцией). На трасформаторах большей мощности на радиаторах устанавливаются вентиляторы для более интенсивного охлаждения в них масла (система охлаждения Д — с дутьем и естественной циркуляцией масла)- Наконец, на еще более мощных трансформаторах применяются системы охлаждения Ц — масляно-водяное охлаждение
6
с принудительной циркуляцией масла, и ДЦ — масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла- В этих двух системах охлаждение масла производится путем пропускания его через маслоохладитель (воздушный или водяной).
Принудительная циркуляция масла осуществляется центробежным насосом, который забирает из верхней части бака трансформатора горячее масло, прогоняет его через охладитель и подает в нижнюю часть бака.
Условия, при которых включается дутье или устройства принудительной циркуляции масла, указаны в § 27.9 и 27.10 «Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей» (ПТЭ) *.
Как будет ясно из дальнейшего изложения, строгое соблюдение правил эксплуатации трансформаторов и исправное состояние их масляной системы весьма важны для обеспечения правильной работы газовой защиты.
2.	НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ГАЗОВОЙ ЗАЩИТЫ
Газовая защита применяется на трансформаторах, автотрансформаторах, реакторах и других электрических аппаратах, помещенных в заполненный маслом бак с расширителем; она реагирует на все повреждения внутри бака трансформатора, при которых происходит выделение газа, ускоренное перетекание масла или смеси масла с газом из бака в расширитель, а также на снижение уровня масла.
При некоторых опасных повреждениях трансформатора действует только газовая защита, в то время как «электрические» защиты трансформатора (дифференциальная, максимальная токовая и др.) не реагируют. К таким повреждениям трансформаторов относятся межвитковые замыкания в обмотках, пожар в стали магнитопровода, некоторые неисправности переключателей ответвлений и другие повреждения, при которых возникают значительные местные повышения температуры частей трансформатора.
Так, пожар в стали развивается в местах, где изоляция листов магнитопровода нарушена из-за дефектов
1 Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей. М., «Энергия», 1968, 224 с.
2*	7
сборки, или в местах, где изоляция стяжной шпильки нарушалась под воздействием вибрации трансформатора или по другим причинам. Замыкание между собой листов стали приводит к повышенному нагреву этого участка магнитопровода. Значительные повышения напряжения на трансформаторе также могут способствовать развитию очагов пожара в стали. Существенное повышение температуры происходит и при витковых замыканиях обмотки за счет возрастания тока в замкнувшихся витках. В области повышенного нагрева происходит перегрев и разложение трансформаторного масла и твердой изоляции, и образующиеся при этом газы, поднимаясь вверх, проходят по трубопроводу через газовое реле в расширитель трансформатора.
Важным обстоятельством является то, что газовая защита действует в начале возникновения повреждения, когда значения токов витковых замыканий обмотки или замыканий обмотки на корпус малы, поэтому действие газовой защиты предотвращает дальнейшее развитие повреждения трансформатора и в большинстве случаев позволяет сократить объем его ремонта.
Кроме рассмотренных выше повреждений трансформатора, развивающихся постепенно и не сопровождающихся возникновением динамических усилий и отдельных его частях, в трансформаторе возможны замыкания между обмотками различных фаз. При таких повреждениях по замкнувшимся обмоткам проходят большие токи, создающие динамические усилия. В результате сотрясения замкнувшихся обмоток и всего трансформатора в момент короткого замыкания (к. з.) происходит бросок некоторой части масла (или масла, смешанного с газом) из бака в расширитель. При меж-дуфазных замыканиях в трансформаторе работают обычно и дифференциальная и газовая защиты трансформатора одновременно, в отличие от рассмотренных выше повреждений, при которых дифференциальная защита не работает, поскольку они не сопровождаются изменением токов в ее цепях.
В реле имеются два элемента, работающие независимо друг от друга: верхний элемент—сигнальный и нижний — отключающий, у каждого элемента есть свой контакт. Когда реле заполнено маслом, оба его элемента как бы плавают в нем и находятся в положении, когда их контакты разомкнуты.
11022—11
8
При повреждениях трансформатора, сопровождающихся незначительным газообразованием, происходит переток газа в расширитель; при этом газ, вытесняя масло, скапливается в верхней части корпуса газового реле.
При определенном снижении уровня масла в реле верхний сигнальный элемент оказывается уже не в масле и под действием силы тяжести опускается, замыкая сигнальный контакт.
Аналогично работает сигнальный элемент и в случаях, когда уровень масла в реле снизится из-за утечки масла из бака или вследствие сильного снижения температуры масла. В последнем случае сигнальный элемент работает, если уровень масла оказался ниже допустимого, поскольку масло не было своевременно долито.
В описанных случаях отключающий элемент остается в масле и не работает. При значительных повреждениях трансформатора из-за бурного образования газа происходит бросок масла (или смеси масла с газом) в расширитель, при котором под воздействием потока масла поворачивается отключающий элемент реле и его контакт замыкается.
При постепенном снижении уровня масла сначала без масла оказывается сигнальный элемент, затем отключающий, который под воздействием силы тяжести тоже опускается, замыкая отключающий контакт. В зависимости от вида и развития повреждения трансформатора возможна последовательная работа сигнального и отключающего элементов реле или их одновременная работа-
3.	КОНСТРУКЦИЯ ГАЗОВОГО РЕЛЕ РГЧЗ-66
И РАБОТА ОТКЛЮЧАЮЩЕГО И СИГНАЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТОВ РЕЛЕ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЯХ ТРАНСФОРМАТОРА
Газовое реле РГЧЗ-66* (реле газовое чашечковое разработки 1966 г.) выпускается Запорожским трансформаторным заводом взамен газового реле ПГЗ-22. Реле выполнено в соответствии с ГОСТ 10472-71 «Трансформа
* В основу конструкции реле РГЧЗ-66 положена конструкция газового реле РГЧ 62 разработки ЦС РЗАИ Челябинской энергосистемы (инж. А. Д. Булитко, Ф. Ф. Дерюгин, Г. Ф. Ченчик и др.). В доработке отдельных элементов реле при организации промышленного выпуска участвовала инженер ОРГРЭС Гладышева Е. П.
9
торы (и автотрансформаторы) силовые. Реле газовые. Общие технические требования» [4]. Реле РГЧЗ-66 (рис. 2) имеет герметически закрытый корпус, практически мало отличающийся от корпуса реле ПГЗ-22. Фланцы реле рассчитаны на установку его в трубопро-
Рис. 2. Газовое реле РГЧЗ-66 и его элементы.
а — общий вид; б — верхний (сигнальный) элемент; в — нижний (отключающий) элемент.
водах с внутренним диаметром 80 мм. В верхней части реле, с его противоположных сторон, имеются два смотровых стекла 4 с делениями (в кубических сантиметрах), позволяющими определить объем скопившегося в реле газа. Завод поставляет реле с заглушками на фланцах и крышками на смотровых стеклах, как показано на рис. 2.
10
На крышке корпуса реле установлены кран 2 для отбора пробы газа и выпуска его из реле, а также коробка зажимов 3 для подключения контрольного кабеля к сигнальному и отключающему контактам. На крышке реле нанесена стрелка, указывающая направление движения масла (от трансформатора к расширителю) и предназначенная для правильной установки выемной части реле, связанной с крышкой.
В дне коробки с зажимами имеется отверстие для стока собирающейся в ней влаги. В дне корпуса реле имеется пробка / с резьбой для спуска влаги и грязного масла, скопившегося в нижней части реле.
На крышке корпуса с помощью стоек крепится выемная часть реле с сигнальным 5 и отключающим 6 элементами. Сигнальный элемент 5 представляет собой плоскодонную чашку с установленным внутри нее подвижным контактом 7. Чашка с помощью изоляционной стойки поворачивается на оси 8, втулка которой вмонтирована в держатель чашки 9. Концы оси устанавливаются в стойках 10, прикрепленных к сборочному кольцу 12. Неподвижный контакт 13 установлен на изолированной пластине сборочного кольца. Для удерживания чашки в верхнем положении, при котором сигнальный контакт разомкнут, служит спиральная пружинка 14, прикрепленная к держателю 15, установленному на сборочном кольце.
Чашка и неподвижный контакт нижнего элемента крепятся таким же способом, как и чашка и неподвижный контакт верхнего элемента реле, но отключающий элемент конструктивно отличается от сигнального тем, что с его чашкой связана пластина 11, которая должна реагировать на скорость потока масла в реле. Пластина 11 и подвижный контакт 16 нижнего элемента жестко крепятся к изоляционной стойке 17, к ней же крепится рычаг 18 спиральной пружинки 19. У сигнального и отключающего элементов между сборочными кольцами 12 и держателями 15 спиральных пружинок имеются прокладки 30. Ось вращения пластины закреплена в скобообразной стойке 20, прикрепленной к дну чашки.
Для предотвращения износа алюминиевого края обеих чашек в местах касания ими упора, ограничивающего их ход, края чашек выполнены отогнутыми, а в месте касания каждой чашки прикреплены пластины 21 и 22. Без выполнения указанных мероприятий край чашки выра
11
батывался бы в месте касания чашкой упора под воздействием вибрации трансформатора и реле, что имело место в реле первых выпусков, у которых эти пластины отсутствовали. Чашка и пластина 11 отключающего элемента имеют отдельные оси вращения 23 и 24, и при повороте вокруг своих осей и чашка и пластина действуют на замыкание отключающего контакта.
При повороте пластины вокруг своей оси 24 чашка может и не поворачиваться, но при повороте чашки пластина поворачивается всегда, так как стенка чашки надавливает на выступ 25 стойки пластины. Ход обеих чашек вниз ограничивается упорами, чем предотвращается заскакивание сигнального и отключающего контактов реле.
Оба элемента реле закрыты со стороны входного фланца реле цилиндрическими полуэкранами 26 и 27 для защиты от механических повреждений сильным потоком масла. В случае замыкания отключающих или сигнальных контактов реле через имеющиеся в масле шлам или мелкие механические частицы произошла бы излишняя работа газовой защиты. Поэтому над чашкой сигнального элемента установлен экран 28 для ограничения попадания в нее шлама и других механических частиц; с этой же целью над чашкой отключающего элемента установлен экран 29, в котором имеется прорезь для перемещения пластины 11.
В нормальных условиях работы трансформатора, когда газовое реле полностью заполнено маслом, верхняя и нижняя чашки реле удерживаются в верхнем положении так, что дно чашек имеет незначительный (на 5—10%) подъем со стороны расширителя- При этом оба контакта газового реле разомкнуты. Незначительное перетекание масла из бака трансформатора в расширитель и обратно, происходящее в процессе эксплуатации, не приводит к изменению положения сигнального и отключающего элементов реле.
При повреждении трансформатора, сопровождающемся слабым газообразованием, газ, проходящий из бака трансформатора в трубопровод расширителя, скапливается в верхней части корпуса реле, вытесняя масло. Когда объем газа в реле достигает 400 см3±20%, уровень масла в реле окажется ниже дна чашки сигнального элемента. Под воздействием силы тяжести чашки, наполненной маслом, она опускается, поворачиваясь вок
12
руг своей оси и сигнальный контакт реле замыкается. Отключающий элемент реле продолжает оставаться в масле, поэтому его контакты остаются разомкнутыми. При повреждении трансформатора, приводящего к большим динамическим усилиям в его частях и бурному газообразованию, давление в баке резко возрастает и происходит бросок масла или смеси масла с газом из трансформатора в расширитель. Под воздействием потока масла (если его скорость равна или выше скорости срабатывания отключающего элемента реле) пластина поворачивается и отключающий контакт замыкается.
Выбор скорости срабатывания производится установкой в реле одной из трех пластин, откалиброванных на скорости 0,6; 0,9 и 1,2 м/с (см. гл. 6).
При описании конструкции указывалось, что пластина поворачивается вокруг своей оси, не приводя в движение чашку. Этим обстоятельством, а также расположением пластины против входного отверстия реле со стороны трансформатора достигаются быстрый поворот пластины вокруг своей оси и замыкание отключающего контакта реле.
Время замыкания отключающего контакта реле составляет при скорости потока масла более 1,5 его уставки 0,1—0,15 с, а при скорости потока масла 1,25 его уставки срабатывания не превышает 0,2 с. Время замкнутого состояния контакта при этом не менее 0,05 с, что позволяет осуществить надежную цепь на отключение трансформатора, хотя отключающий контакт газового реле может замыкаться и прерывисто в начальный момент повреждения трансформатора (см. гл. 4).
При описанном повреждении трансформатора сигнальный элемент реле может работать одновременно с отключающим или несколько позже, когда газ заполнит верхнюю часть корпуса реле.
При аварийной быстрой утечке масла трубопровод, соединяющий бак трансформатора с расширителем, и газовое реле оказываются без масла и оба элемента реле опускаются под воздействием силы тяжести чашек, а контакты реле действуют на отключение трансформатора и на сигнал практически одновременно.
При сквозных к. з. вблизи трансформатора происходит его сотрясение под воздействием больших токов, проходящих в его обмотках. Переток масла из бака трансформатора в расширитель при таких к.з. не при
3—655
13
водит, однако, к работе газовой защиты, поскольку скорость потока масла ые достигает скорости срабатывания реле. Следует отметить, что реле РГЧЗ-66 более устойчивы к вибрациям трансформатора и к сквозным к.з.. чем реле ПГЗ-22. В соответствии с названным выше ГОСТ [4] контакты реле РГЧЗ-66 не должны замыкаться при его значительных вибрациях (с ускорением до 5 g в диапазоне частот 20—100 Гц). Как известно, у реле ПГЗ-22 отмечались замыкания контактов (при неизменном положении отключающего или сигнального элементов) за счет того, что при значительных вибрациях трансформатора или внешних механических воздействиях ртуть в контактных колбочках реле также колебалась. Таким образом, основными преимуществами реле РГЧЗ-66 перед реле ПГЗ-22 являются быстродействие и виброустойчивость.
Полные технические данные реле РГЧЗ-66 приведены в приложении 1.
4.	ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ГАЗОВОЙ ЗАЩИТЫ
На рис. 3 приведена принципиальная схема газовой защиты трансформатора, выполненная на оперативном постоянном токе. Отключающий контакт газового реле РГ, как уже отмечалось выше, может вибрировать под воздействием толчков потока масла или смеси масла с газом, поэтому, как правило, применяется самоудер-живание выходного промежуточного реле РП, имеющего последовательные удерживающие обмотки. Самоудер-живание автоматически снимается после отключения выключателей В1 и В2 трансформатора и размыкания их блок-контактов. Оперативный ток к цепям газовой защиты, связанным с действием на отключение, подается через предохранители выключателя В1 со стороны питания трансформатора. Цепи отключения выключателей В1 и В2, разделенные на контактах промежуточного реле РП, питаются от предохранителей выключателя В1 и В2 соответственно.
Сигнальные контакты реле РГ питаются от отдельных предохранителей; они должны оставаться включенными в работу независимо от положения выключателей В1 и В2 для сигнализации, например, при возникновении течи в баке пли уходе масла из реле РГ по другим причинам.
14
В схеме предусмотрен перевод действия отключающего элемента защиты на сигнал с помощью переключающего устройства (накладки)//.
При защите группы из трех однофазных трансформаторов газовые реле устанавливаются на каждом из них и действуют на отключение трансформаторной группы через общее выходное промежуточное реле.
К шинам В~10кВ
Рис. 3. Принципиальная схема газовой защиты трансформатора на постоянном оперативном токе.
На рис. 4 приведена принципиальная схема газовой защиты трансформатора тупиковой подстанции на оперативном переменном токе; в качестве источника оперативного тока обычно используются измерительные трансформаторы напряжения или предварительно заряженные батареи конденсаторов, включенные к источнику питания через зарядное устройство УЗ. Газовая защита действует на включение короткозамыкателя КЗ, после чего линия отключается защитой на головном участке. При подключении к линии нескольких ответвительных подстанций последние подключаются к линии с помощью отделителей.
3*	15
В случаях присоединения трансформатора со стороны питания с помощью отделителя и короткозамыкателя газовая защита трансформатора действует, как и на рис. 4, на включение короткозамыкателя. Вслед за этим работает защита линии и отключается выключатель линии со стороны питания. Отделитель поврежденного трансформатора отключается после прекращения про-
Рис. 4. Принципиальная схема газовой защиты трансформатора (тупиковой подстанции) на переменном оперативном токе.
текания через короткозамыкатель тока замыкания на землю, т.е. после отключения выключателя линии. Далее линия включается устройством АПВ, чем восстанавливается питание других подстанций, подключенных к этой линии.
Таким образом, к уже отмеченным достоинствам газовой защиты, как срабатывание практически при всех повреждениях внутри бака трансформатора, высокая чувствительность и быстродействие, добавляется простота выполнения ее цепей.
16
Однако несрабатывание газовой защиты при повреждениях вне бака—на выводах—ведет к тому, что она не может быть единственной защитой от повреждений в зоне между выключателями (или между отделителем и выключателем) трансформатора.
По действующим правилам отключающий элемент газовой защиты должен включаться на отключение трансформатора, независимо от места установки последнего и от вида обслуживания подстанции (с дежурством персонала или без него).
Исключением может быть газовая защита трансформаторов в районах, подверженных землетрясениям, а также при постоянном проведении вблизи места установки трансформатора взрывных работ и т.п. В этих случаях отключающий элемент защиты постоянно включается на сигнал. На трансформаторах (автотрансформаторах) большой мощности при работе газовой защиты на отключение от нее же пускается устройство пожаротушения, с помощью которого после отключения выключателей трансформатора он поливается водой. Сигнальный элемент газовой защиты всегда включается на сигнал. Если оперативный персонал дежурит на подстанции только в дневное время, то выполняется передача сигнала для вызова на подстанцию персонала в остальное время суток. С подстанций без обслуживающего персонала сигнал о работе газовой защиты должен передаваться на объект, где постоянно дежурит оперативно-выездная бригада (ОВБ). Прибывший на место персонал определяет причину работы газовой защиты и принимает меры, позволяющие сохранить в работе трансформатор, а если это невозможно, то включает резервный трансформатор взамен отключаемого (см.гл. 7).
5.	ПРАВИЛА УСТАНОВКИ ТРАНСФОРМАТОРА И ГАЗОВОГО РЕЛЕ И ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРАВИЛЬНОЙ
РАБОТЫ ГАЗОВОЙ ЗАЩИТЫ
Для обеспечения правильной работы газовой защиты должны быть выполнены определенные правила при установке трансформатора и при установке реле в трубопроводе. Трансформаторы должны устанавливаться так, чтобы крышка имела подъем не менее 1 — 1,5% к горизонтали, а трубопровод от трансформатора к рас
17
ширителю— подъем нс менее 2 — 4%; при этом трубопровод должен присоединяться в наиболее высоком месте крышки трансформатора. Таким образом, трубопровод и установленное в нем газовое реле имеют наклон на 3 — 5,5% к горизонтали.
Крышка реле будет иметь такой же наклон к горизонтали. Имевшиеся ранее рекомендации об обязатель
ности горизонтального положения крышки газового реле являются ошибочными.
Для указанного подъема крышки трансформатора применяют металлические подкладки под катки трансформатора, как показано па рис. 5.
Рис. 5. Схема установки трансформатора с наклоном крышки и трубопровода.
1 — газовое реле; 2 — расширитель; 3 — кран в трубопроводе; 4 — подкладка под катки.
Подъем крышки и трубопровода по направлению к газовому реле нужен для свободного и быстрого прохождения выделяющихся из масла газов (при большом их количестве) в реле и в расширитель, что обеспечивает быстрое срабатывание газовой защиты. В случае же выделения из масла незначительного количества воздуха и газа в процессе нормальной работы трансформатора, .например после доливки масла в трансформатор, срабатывания газовой защиты не должно
происходить. В последнем случае газ, не скапливаясь под крышкой бака, постепенно проходит по трубопроводу в расширитель.
Если же под катки трансформатора не подложить металлических подкладок, то газ, скопившись вначале в более высоком месте под крышкой, которое может быть вдали от места присоединения трубопровода, проходит в трубопровод не постепенно, а сразу в значительном количестве. При этом возможно, что в газовом реле окажется такое количество воздуха, которое достаточно для срабатывания реле.
18
Дополнительной мерой для обеспечения свободного прохождения газа из бака в расширитель является также присоединение трубопровода к крышке трансформатора без бортика с внутренней стороны, поскольку выступающий вниз конец трубы препятствовал бы попаданию в трубопровод слоя газа, находящегося выше, под самой крышкой бака.
Выемная внутренняя часть реле должна быть установлена так, чтобы изображенная на крышке стрелка была направлена к расширителю.
Реле РГЧЗ-66 предназначено для установки в трубопроводах с внутренним диаметром 80 мм (3") только при этом реле опорожняется от масла, если его не остается в трубопроводе. Этим обеспечивается работа газовой защиты на отключение при утечке масла из бака или аварийном снижении уровня масла. Установка реле в трубопровод с меньшим диаметром привела бы к тому, что в нижней части корпуса реле оставалось некоторое количество масла и после полного опорожнения трубопровода за счет порога в месте присоединения трубы меньшего диаметра к фланцу реле. Чашка нижнего, отключающего элемента реле, оставаясь при этом частично в масле, не опускалась бы и отключающий контакт не замыкался.
В случаях применения реле РГЧЗ-66 для защиты от внутренних повреждений в отсеках переключателей ответвлений РПН трансформаторов большой мощности реле устанавливаются в трубопроводах с внутренним диаметром 25 мм *.
Для РПН трансформаторов промышленность поставляет переключающие устройства и газовые реле защиты переключателей (контакторов) в трех исполнениях:
а)	отечественного производства
типы РНОА и РНТА; газовая защита переключателей с реле РГЧЗ-66, уставка 0,6 м/с, скорость срабатывании (в трубопроводе диаметром 25 мм) 1,3—1,5 м/с;
б)	производства ГДР
типы SAV, SCV и SDV; газовая защита переключателей с реле URF-25/10, уставка 2,5 м/с;
в)	производства НРБ
тип РС-3; газовая защита с реле RS 1000, уставка 0,9 м/с или реле URF-25/10 (ГДР), уставка 1,5 м/с.
Контактор помещен в отсек, заполненный маслом и связанный со своим отсеком в расширителе трубопроводом диаметром 25 мм.
* На газовую защиту отсека переключателей ответвлений не распространяется указание об обязательности применения трубопровода с внутренним диаметром 75—80 мм [13].
19
Размещение контактора в отсеке со своим маслом вызвано тем, что технические характеристики этого масла ухудшаются намного быстрее (под воздействием электрической дуги в момент переключения), чем масла в баке трансформатора, поэтому масло в отсеках переключателей меняют независимо от масла в баке трансформатора.
Газовая защита переключателей срабатывает при их повреждениях, сопровождающихся броском через реле масла и смеси масла с газом. Незначительное количество газа, выделяющегося из масла при нормальной работе переключателя, не приводит к срабатыванию защиты. Наибольшая уставка у реле URF-25/10 объясняется тем, что коммутация тока в переключателях производства ГДР происходит медленнее, чем в переключателях НРБ и отечественного, поэтому приходится отстраиваться от больших скоростей масла (при более длительной дуге и значительном количестве газов).
Газовая защита переключателей ответвлений предназначена для работы «а отключение трансформатора при повреждении в отсеках переключателей; при снижении же уровня масла в реле будет работать только верхний, сигнальный элемент. Несрабатывание отключающего элемента реле РГЧЗ-66 при уходе масла из трубопровода, соединяющего отсек переключателей с отделенной частью расширителя, принято допустимым.
Весь трубопровод между трансформатором и расширителем должен быть одного диаметра, поскольку изменения сечения, как и значительное увеличение длины трубопровода, ведут к изменению характеристик работы реле. Кран, установленный в трубопроводе для отделения расширителя трансформатора от его бака, может устанавливаться в вертикальной или в горизонтальной части трубопровода. Конструкция крана должна быть такой, чтобы он не уменьшал сечения трубопровода. Не должно создаваться сужения трубопровода и в местах присоединения газового реле за счет перекошенных резиновых прокладок, поэтому при монтаже реле проверяется, что резиновые прокладки установлены точно и не выступают внутри трубопровода. Толщина прокладки между крышкой и корпусом реле не должна превышать 2 — 3 мм, чтобы выемная часть реле не оказалась поднятой выше, чем нужно для его нормальной работы.
Выхлопная труба трансформатора должна присоединяться к крышке бака так, чтобы конец трубы выступал внизу под крышкой, с тем чтобы газ из бака не попадал в выхлопную трубу, а попадал только в газовое реле и в расширитель- Для этого, как указывалось выше, трубопровод расширителя присоединяется в отличие от выхлопной трубы без выступа под крышкой бака. При 20
повреждениях же трансформатора, сопровождающихся резким возрастанием давления внутри бака, количество газа так велико, что он попадает не только в газовое реле и в расширитель, но и в выхлопную трубу. Мембрана выхлопной трубы лопается и газ выходит наружу вместе с выплеснувшимся маслом. Газовая защита действует на отключение трансформатора и на сигнал одновременно или только на отключение, если верхняя часть корпуса реле еще не успела заполниться газом. В верхней части выхлопная труба должна иметь отверстие во внешнюю среду или трубку, сообщающуюся с воздушным пространством в верхней части расширителя для уравновешивания давления. Засорение этого отверстия трубки, нарушение целости диафрагмы или ее прокладки могло бы вызвать ложную работу газовой защиты под воздействием потока масла через реле в момент выравнивания уровней масла в выхлопной трубе и в расширителе (если уровень масла в трубе до этого был выше, чем в расширителе).
Дыхательная трубка расширителя также должна свободно пропускать воздух и газ, поэтому металлическая сетка в пробке дыхательной трубки не должна засоряться. В эксплуатации бывали случаи, когда при покраске трансформатора сетка по небрежности была закрашена и перестала пропускать воздух. При возрастании нагрузки этого трансформатора и температурном расширении масла в баке уровень масла в расширителе повышался, давление воздуха в нем возрастало, что приводило к прорыву воздуха через сетку дыхательной трубки-
Быстрое перетекание масла из бака в расширитель в момент снижения давления воздуха в последнем вызывало работу отключающего элемента реле.
Реле должно устанавливаться так, чтобы кран на крышке реле был не менее чем на 50 мм ниже самого низкого допустимого уровня масла в расширителе для возможности отбора из реле масла или газа для анализа. Большое внимание должно быть обращено на правильное и надежное выполнение электрических цепей газовой защиты, поскольку случаи излишней (в частности, ложной) работы газовой защиты происходят, в основном, из-за нарушения изоляции ее цепей, вызванных дефектами монтажа или эксплуатации. Провода и контрольные кабели, присоединяемые к газовому реле,
21
должны иметь маслостойкую изоляцию или должны быть надежно защищены от разъедания изоляции маслом. При подключении контрольного кабеля к выводам реле нужно убедиться, что дренажное отверстие в коробке с зажимами не засорено. Для защиты от механических повреждений рекомендуется закрывать кабели угловым железом. Если кабель проложен в трубе, нужно проверить, что выполнены меры против скопления в ней влаги, а также что при выводе из трубы кабель изогнут с большим радиусом изгиба и край трубы не повредит оболочку кабеля.
Подключение газового реле производится непосредственно кабелем с изоляцией жил из маслостойкого пластиката (не требующего специальной разделки концов) или бронированным кабелем с бумажной изоляцией со специальной разделкой концов. Возможно также присоединение через промежуточную коробку зажимов, устанавливаемую около трансформатора.
Коробка должна быть защищена от попадания влаги в отверстия для вентиляции. Легко заменяемые короткие перемычки с маслостойкой изоляцией между реле и промежуточной коробкой зажимов проще контролировать и при необходимости заменять.
Устройство контроля изоляции цепей газовой защиты, применяемое в системе Мосэнерго, позволяет предотвратить во многих случаях отключение неповрежденного трансформатора из-за нарушения изоляции защиты (см. гл. 9). Для надежной работы газовой защиты необходимо также выполнение следующих условий:
при пуске и останове насосов в масляной системе охлаждения трансформаторов с принудительным охлаждением не должно возникать перетоков и толчков масла в трубопроводе, могущих привести к работе газового реле;
вентиляторы воздушного охлаждения трансформаторов должны быть .надежно закреплены и сбалансированы так, чтобы при их пуске и останове не возникало сотрясений, могущих вызвать работу газового реле;
радиаторы трансформаторов должны быть связаны бандажами, увеличивающими жесткость радиаторов и предотвращающими их раскачивание от сотрясений трансформатора при близких сквозных к. з.
Газовое реле должно быть доступно для осмотра и определения уровня масла сквозь смотровое стекло и
22
для взятия проб газа и масла без отключения трансформатора.
Для обслуживания газовых реле все трансформаторы, имеющие газовую защиту, должны иметь стационарные металлические лестницы с площадками, установленными так, чтобы части трансформатора, находящиеся под напряжением, были на допустимом расстоянии и только с одной стороны от работника, стоящего на площадке и выполняющего любые операции с газовым реле и краном (вентилем) трубопровода.
Поскольку ночью или в плохую погоду взятие пробы газа из реле представляет определенные трудности, в ряде энергосистем применяется устройство для отбора пробы газа без подъема на трансформатор. Для этой цели к крану газового реле присоединяется металлическая трубка. Эта трубка прокладывается вдоль бака трансформатора и на расстоянии 1,5 м от земли изгибается под углом около 90°. На конце трубки устанавливается кран, который нормально закрыт, а кран газового реле открыт- При взятии пробы газа к трубке подключают емкость и работают с нижним краном. Такое устройство сниженного отбора пробы газа рекомендуется выполнять, так как оно значительно облегчает обслуживание газовой защиты и повышает безопасность работы.
6. ВИДЫ, ОБЪЕМ И СРОКИ ПРОВЕРОК ГАЗОВОЙ ЗАЩИТЫ
Газовая защита периодически проверяется, как и другие виды релейной защиты, в соответствии с «Типовым положением о видах, объеме и сроках проверок устройств релейной защиты и электроавтоматики в энергосистемах» [3] и с «Общей инструкцией по проверке устройств релейной защиты, электроавтоматики и вторичных цепей» [5].
Проверки газовой защиты с реле РГЧЗ-66 подразделяются на следующие виды:
проверка при новом включении;
полные плановые проверки;
частичные плановые проверки; дополнительные проверки.
Перечень приборов, инструментов и устройств, требующихся при проверке, приведен в приложении 2.
23
Объем проверки при новом включении должен быть следующим:
внешний осмотр всех элементов защиты;
внутренний осмотр газового реле РГЧЗ-66 и других реле защиты, проверка схемы защиты, промежуточных и указательных реле, регулировка, если требуется, контактов реле;
проверка работы верхнего элемента и чашки нижнего элемента при понижении уровня масла в реле;
косвенная проверка граммометром чувствительности нижнего элемента реле;
проверка уставки срабатывания пластины нижнего элемента реле и времени срабатывания на специальной установке;
проверка выполнения требований по установке трансформатора и газового реле в трубопроводе: наклона крышки трансформатора и трубопровода, правильности монтажа реле в трубопроводе;
проверка трассы прокладки контрольного кабеля защиты и разделки его концов;
измерение сопротивления изоляции всех цепей газовой защиты и испытания их напряжением переменного тока 1000 В в течение 1 мин (изоляция относительно земли и между жилами кабеля, идущего от реле);
проверка работы защиты при подаче напряжения оперативного тока 0,8 С/Ном и (7Ном;
проверка работы защиты на сигнал и на отключение выключателя (включение короткозамыкателя) при нагнетании воздуха в газовое реле. Если автомобильным насосом или от баллона со сжатым воздухом «прокачать» реле не удается, то проверку чашки отключающего элемента проводят путем спуска масла из реле через пробку в дне корпуса реле при закрытом кране между реле и расширителем;
проверка отстройки защиты от толчков масла при пуске и останове вентиляторов охлаждения и насосов принудительной циркуляции масла.
Объем полной плановой проверки следующий: внешний осмотр всех элементов защиты;
слив через полностью открытую пробку в дне корпуса реле загрязненного масла объемом не менее 1,5—2 л;
внутренний осмотр и проверка исправности газового реле и промежуточных реле защиты, проверка состояния контактов реле;
24
промывка чашек реле чистым трансформаторным маслом;
проверка чувствительности нижнего элемента реле граммометром;
проверка состояния контрольного кабеля защиты, разделки концов в коробке реле, отсутствия влаги в коробке зажимов;
измерение сопротивления изоляции цепей защиты мегомметром 1000 В и испытание изоляции напряжением 1000 В переменного тока в течение 1 мин или выпрямленным напряжением 2500 В от мегомметра или специальной установки. Изоляция цепей защиты испытывается относительно земли и между жилами кабеля от реле;
проверка работы защиты при напряжении оперативного тока 0,8 С/ном и
проверка работы защиты на сигнал и на отключение выключателя (включение короткозамыкателя) при нагнетании воздуха в реле или путем спуска масла из реле;
проверка отстройки защиты от толчков масла при пуске и останове насосов принудительной циркуляции масла, если масляная система подвергалась какой-либо реконструкции или заменялись двигатели насосов.
Частичная плановая проверка включает в себя: внешний осмотр всех элементов защиты;
слив через полностью открытую пробку в дне корпуса реле загрязненного масла объемом не менее 1,5—2 л;
измерение сопротивления изоляции цепей защиты относительно земли и сопротивления изоляции между жилами кабеля, идущего от реле, мегаомметром IOOO В;
проверку работы защиты на сигнал и на отключение выключателя (включение короткозамыкателя) нагнетанием воздуха в реле или путем спуска масла из реле.
Объем дополнительных проверок должен определяться в зависимости от назначения этих проверок.
Так, послеаварийные проверки защиты проводятся в объеме, необходимом для выявления причины неправильной работы (отказа) защиты. Сроки плановых проверок газовой защиты, как и других защит трансформатора, принимаются в соответствии с действующими директивными материалами: первая плановая проверка — через год после нового включения, а последующие — в соответствии с установленной в энергосистеме периодичностью и, как правило, с совмещением проверок защиты и вывода трансформатора в ремонт в соответствии
25
с § 27.27 ПТЭ (например, 1 раз в 6 лет полная проверка, а между полными частичная проверка).
Рассмотрим далее, как должны проводиться перечисленные проверки и испытания газового реле РГЧЗ-66 и защиты в целом.
Внешний осмотр реле. При внешнем осмотре проверяется целость корпуса, смотровых стекол и проходных изоляторов и отсутствие течи масла во всех местах, где это возможно из-за неисправной резьбы, поставленных с перекосом прокладок и т. п.
Проверяется наличие всех крепежных болтов, наличие и правильность установки прокладок между фланцами реле, наличие прокладки под крышкой газового реле и крышкой коробки зажимов. Необходимо убедиться, что резиновые прокладки фланцев реле не сужают сечения трубопровода.
Проверяется состояние разделки концов контрольного кабеля и целость коробки зажимов, а также промежуточной коробки зажимов, если таковая установлена.
Внутренний осмотр реле. При установке на стол или другую горизонтальную поверхность выемной части реле с крышкой производится тщательная проверка надежности крепления всех элементов: обеих чашек, пластины (скоростного элемента), упоров, ограничивающих ход чашек, экранов, контактных пластин, токопроводов и их крепления к выводам и контактам, пластин, предотвращающих выработку краев чашек при вибрации реле, и надежность заделки концов спиральной пружинки в держателях. Все винтовые крепления должны быть выполнены с пружинящими шайбами.
Оси чашек должны быть надежно запрессованы в стойку, при этом перемещения чашки со стойкой вдоль оси не должно быть. Продольные люфты осей не должны превышать 0,5 мм, а поперечные люфты практически должны отсутствовать. Все движущиеся части реле должны легко, без заедания, перемещаться от руки и легко возвращаться в исходное положение.
При проверке срабатывания одной пластины отключающего элемента чашка придерживается рукой в верхнем положении, а затем от руки проверяется свободный ход пластины в обе стороны и надежное замыкание и размыкание отключающего контакта. Причиной недостаточного хода пластины может быть слишком малый зазор между рычагами и дном чашки; в этом случае следу
26
ет рычаг несколько выгнуть вверх. При нажатии рукой на чашку отключающего элемента вместе с чашкой отклоняется и пластина. Легкость движения чашки сигнального элемента и надежное замыкание и размыкание сигнального контакта проверяются аналогичным образом. При проверке обоих элементов реле проверяется также правильность регулировки контактов: пластины неподвижных контактов должны располагаться в одной плоскости, расстояние между подвижными и неподвижными контактами 2—2,5 мм, совместный ход контактов 2 мм.
Подвижные контакты должны скользить по середине пластин неподвижных контактов, не доходя до концов этих пластин во избежание заскакивания.
При внутреннем осмотре уже эксплуатирующегося реле следует удалить из чашек скопившийся на дне осадок со шламом и влагой и промыть чашки и всю выемную часть реле чистым трансформаторным маслом.
Убедиться, что у реле выпуска до .ноября 1968 г. не нарушилось покрытие чашек пентафталиевой эмалью, выполненное в соответствии с противоаварийным циркуляром № Э-8/69 [13] (в этом циркуляре пентафталие-вая эмаль была ошибочно названа пентафталиевым лаком). Если покрытие нарушилось, нужно очистить участки с потрескавшимся покрытием и нанести на них новый слой эмали.
Проверка чувствительности нижнего элемента реле. Выемная часть реле с крышкой устанавливается на горизонтальной шоверхности. Затем нижняя чашка заполняется трансформаторным маслом и с помощью пружинного граммометра (динамометра до 50 г), конец которого подводится под дно чашки со стороны спиральной пружинки, поднимается до полного размыкания отключающего контакта. При этом усилие по шкале граммометра должно быть в пределах 25—30 г, а совместный ход контактов, как уже было сказано выше, 2—2,5 мм.
Проверка элементов при понижении уровня масла в корпусе реле. При новом включении реле проверку удобно проводить в корпусе реле, на боковые фланцы которого поставлены заглушки. В корпус реле наливается масло и вставляется выемная часть с прокладкой нужной толщины.
• Кран на крышке реле открывается для доступа в реле воздуха и отвинчивается пробка в дне реле.
27
Масло через отверстие сливается, и верхняя часть реле постепенно заполняется воздухом, что видно в смотровые стекла. Объем воздуха в реле, при котором срабатывает сигнальный элемент (примерно 400 см3), контролируется по шкале смотрового стекла. Замыкание сигнального контакта фиксируется по загоранию неоновой лампы или по другому индикатору, подключаемому к контактам реле.
После срабатывания сигнального контакта отверстие в дне корпуса закрывается. Индикатор срабатывания подключается к отключающему контакту реле, после чего из корпуса реле спускается оставшееся масло до замыкания контактов. В дальнейшей эксплуатации эта проверка производится без снятия реле из трубопровода спуском масла из реле или путем нагнетания насосом воздуха в реле, что предпочтительнее.
Перед спуском масла из реле нужно закрыть кран между реле и расширителем.
Настройка и проверка отключающего элемента реле. Уставка отключающего элемента по скорости потока масла выбирается в зависимости от мощности трансформатора и вида охлаждения его обмоток (по ГОСТ 11677-65):
мощность трансформатора до 40 МВ-А включительно, охлаждение М и Д 0,6 м/с;
мощность свыше 40 МВ-А, охлаждение Д 0,9 м/с;
независимо от мощности, охлаждение Ц и ДЦ 1,2 м/с. Примечание. В связи с требованием взаимозаменяемости и установлением единых присоединительных размеров газовых реле (для трубопроводов с внутренним диаметром 80 мм), изготовляемых в странах—членах СЭВ с 1973 г. Запорожский трансформаторный завод выпускает реле РГЧЗ-66 с унифицированными присоединительными размерами.
Это дает возможность заменять при необходимости газовое реле РГЧЗ-66 на газовое реле Бухгольца BF-80/Q, поскольку оба они имеют одинаковые фланцы с отверстиями для крепления и одинаковую длину корпуса.
Уставка скорости потока масла у реле BF-80/Q принимается 0,65 м/с (для случаев, когда у реле РГЧЗ-66 уставка 0,6 м/с) и 1,0 м/с (для случаев, когда у реле РГЧЗ-66 используются уставки 0,9 и 1,2 м/с). Уставку 1,5 м/с у реле Бухгольца BF-80/Q по указанию
28
Всесоюзного института трансформаторостроения (ВИТ) не рекомендуется использовать.
Нужно отметить, что опыт эксплуатации большого количества реле РГЧЗ-66, включенных в эксплуатацию до выпуска инструкции [1] с указанными заводом-изготовителем уставками, показал, что и при уставке 0,8— 0,9 м/с на трансформаторах больших мощностей с различными системами охлаждения не наблюдалось случаев неправильной работы газовой защиты из-за ее чрезмерной чувствительности.
Скорость потока масла, при которой срабатывает отключающий элемент реле, должна проверяться при новом включении, в случаях изменения уставки скорости или если осмотром или косвенной проверкой (по граммометру) обнаружено нарушение регулировки по каким-либо причинам. Проверка скорости потока масла производится на установке, позволяющей регулировать скорость потока масла через реле, доводя ее до срабатывания пластины отключающего элемента реле с замыканием контактов (см. гл. 8). Скорость масла, при которой пластина срабатывает, определяется путем последовательного приближения: регулируется определенная скорость и поток масла с этой скоростью подается в реле толчком. Если пластина не срабатывает, увеличивают скорость потока масла и повторяют подачу его толчком в реле.
Измерение времени срабатывания отключающего элемента реле производится электрическим секундомером с момента подачи потока масла до замыкания отключающих контактов реле. Это время не должно превышать 0,2 с при скорости потока масла, равной 1,25 скорости срабатывания. Время срабатывания состоит из собственного времени срабатывания реле и времени нарастания скорости потока масла в испытательной установке до величины, при которой реле начинает срабатывать с замыканием контакта. На установках, где неизвестны характеристики изменения скорости потока масла или время нарастания скорости превышает время срабатывания реле, время срабатывания реле измеряется с помощью арретира, который устанавливается в корпусе реле и фиксирует пластину в положении, при котором контакт разомкнут (корпус реле с арретиром является элементом испытательной установки). При скорости потока масла через реле, равной 1,25 скорости
4—655
29
срабатывания, арретир поднимают и измеряют электрическим секундомером время от прекращения арретирования до срабатывания с замыканием отключающего контакта.
Измерение сопротивления изоляции цепей газовой защиты и испытание их изоляции. При всех видах проверок измеряется мегаомметром 1000 В сопротивление изоляции цепей газовой защиты относительно земли при полностью собранной схеме, а также сопротивление между жилами контрольного кабеля без отключения газового реле. Сопротивление изоляции должно быть не менее 1 МОм.
Испытание электрической прочности изоляции цепей газовой защиты относительно земли в полной схеме и изоляции между жилами контрольного кабеля производится напряжением 1000 В переменного тока в течение 1 мин также без отключения газового реле. При этих испытаниях должны соблюдаться меры по технике безопасности против подачи напряжения 1000 В на какие-либо другие цепи, кроме испытуемых.
Проверка работы схемы защиты. Проверка работы схемы защиты производится при напряжении оперативного тока Ином и 0,8 Ином и всех возможных положениях переключающих устройств (накладок). Все промежуточные, указательные реле защиты и соответствующая сигнализация должны четко работать.
Проверка работы газовой защиты нагнетанием воздуха в реле. При новом включении, полных и частичных плановых проверках и после работ, связанных с разборкой трубопровода между трансформатором и расширителем, проверяется действие защиты при полностью собранной схеме нагнетанием воздуха в газовое реле с помощью автомобильного насоса или баллона со сжатым воздухом. На защиту подается оперативный ток, и ее наладки включаются так, чтобы она могла работать на сигнал и на отключение. Кран между реле и расширителем остается открытым. При плавной подаче воздуха в реле при помощи автомобильного насоса через кран в крышке реле уровень масла в реле снижается и срабатывает сигнальный элемент реле.
Для срабатывания нижнего элемента в реле нужно накачать большое количество воздуха, что может оказаться затруднительным, поскольку одновременно требуется соблюдать осторожность, чтобы не повредить
30
элементы реле при слишком резкой подаче воздуха. Если таким способом не удается добиться срабатывания отключающего элемента реле, то эту проверку выполняют, сливая масло из реле. Перед этим кран на трубопроводе между реле и расширителем закрывают, чтобы масло из расширителя не поступало в реле, когда пробка в дне реле будет вывернута.
При открытом кране в крышке реле отвинчивается пробка в дне корпуса реле и масло стекает через открывшееся отверстие. При полном опорожнении корпуса реле отключающий элемент срабатывает. Эту проверку можно выполнять только в случае, если кран между реле и расширителем надежно перекрывает трубопровод. В противном случае масло из расширителя будет проходить в реле через неплотно закрытый кран.
Проверка работы газовых реле при пуске и останове циркуляционных насосов и вентиляторов системы охлаждения трансформаторов. У трансформаторов с естественной циркуляцией масла и дутьем (Д) и с принудительной циркуляцией масла через масло-воздушные или масло-водяные охладители (ДЦ и Ц) при новом включении. полных плановых проверках и после работ в масляной системе или заменах и ремонтах вентиляторов требуется проверка несрабатывания газовой защиты при пуске и останове вентиляторов и циркуляционных насосов. Аналогичная проверка требуется при всех возможных в эксплуатации переключениях вентилей в системе маслопроводов.
Проверка поведения газовой защиты требуется в связи с тем, что у многих трансформаторов отечественного производства с системами охлаждения Д и ДЦ имеет место значительная вибрация вентиляторов за счет дебаланса их крыльчаток, что ведет к быстрому износу подшипников электродвигателей вентиляторов и частым ремонтам.
Подшипники электродвигателей насосов также подвержены значительному износу. Все эти факторы, а также ослабление в процессе эксплуатации крепления вентиляторов к корпусу охладителя или трансформатора могут приводить к срабатыванию газового реле от значительных сотрясений при пуске и останове вентиляторов и циркуляционных насосов.
Для повышения срока службы оборудования и для предотвращения работы газовой защиты в указанных 4*	31
режимах должна периодически в соответствии с указаниями § 7.19 [3] выполняться балансировка крыльчаток вентиляторов обдува трансформаторов с системами охлаждения Д и ДЦ.
По окончании любых работ в системе охлаждения (как перечисленных в § 7.19, так и других работ в системе охлаждения, могущих оказать влияние на газовую защиту) следует проверить ее несрабатывание при пятишестикратном пуске и останове двигателей. Если при этом газовая защита сработает, то нужно выявить и устранить причину ее срабатывания и повторить проверку, как указано выше.
Следует отметить, что в отчетах энергосистем о работе релейной защиты и электроавтоматики, поступающих в ОРГРЭС, практически отсутствуют сведения об отключении трансформаторов газовой защитой с реле РГЧЗ-66 при неисправностях или пусках и остановах двигателей системы охлаждения. По-видимому, указанные проверки несрабатывания реле РГЧЗ-66 сохранены отчасти по традиции, как и для газовых реле ПГЗ-22, менее устойчивых к сотрясениям и вибрациям.
Оформление документации. В паспорт-протокол (приложение 3) защиты трансформатора вносятся данные по газовой защите: номер газового реле, дата выпуска, скорость потока масла, при которой срабатывает реле, и время срабатывания отключающего элемента реле.
В паспорте-протоколе указываются значения сопротивления изоляции цепей защиты (в полной схеме) относительно земли и сопротивления изоляции между жилами контрольного кабеля, идущего к газовому реле, а также результаты проверки защиты в полной схеме. В дальнейшем, в процессе эксплуатации, в паспорт-протокол вносятся результаты очередных плановых или дополнительных проверок.
Если при проверке обнаруживается какой-либо дефект в защите, он устраняется и об этом также делается запись в паспорте-протоколе защит трансформатора.
7.	ОБСЛУЖИВАНИЕ ГАЗОВОЙ ЗАЩИТЫ
Распределение обязанностей между оперативным и ремонтным персоналом МС РЗАИ предприятия электрических сетей (ПЭС) или электротехнической лаборатории (ЭТЛ) электростанций определяется местной инструкцией, составленной на основе типовой [1] и общей 32
инструкции [5] с учетом специфики и способов обслуживания установки (с постоянным оперативным персоналом, без персонала, с персоналом только в дневное время суток и др.). Персоналом МС РЗАИ ПЭС или ЭТЛ электростанций проводятся все работы по проверке и настройке газового и других реле защиты как при новом включении, так и в процессе эксплуатации при проведении плановых проверок.
При наладке защит трансформатора персоналом специализированной наладочной организации все работы при новом включении выполняются этим персоналом при участии в завершающих проверках персонала МС РЗАИ или ЭТЛ.
Эксплуатационные проверки газовой защиты проводятся персоналом МС РЗАИ или ЭТЛ (плановые — в установленном объеме, а дополнительные — в объеме, определяемом назначением проверки).
Ремонтным персоналом ПЭС или электроцеха электростанции выполняются монтаж и установка трансформаторов с соблюдением его нужного наклона, монтаж двигателей насосов и вентиляторов системы охлаждения и монтаж газового реле.
Этот же персонал периодически проверяет исправность маслоуказательных стекол расширителей, чистоту сетки, закрывающей отверстие дыхательной трубки расширителя, исправность кранов в масляной системе трансформатора, отсутствие течи из бака трансформатора и устраняет возникшие неисправности.
Ремонтный персонал должен заранее предупреждать персонал МС РЗАИ или ЭТЛ о намечаемых работах на трансформаторе, влияющих на состояние или работу газовой защиты, с тем чтобы по окончании этих работ были выполнены необходимые проверки защиты.
Оперативный персонал при осмотре трансформаторов осматривает также газовые реле и все элементы защиты, обращая внимание на уровень масла в расширителях, на отсутствие течи масла, на отсутствие газа или воздуха в реле.
О всех замеченных неисправностях дежурный ставит в известность вышестоящий оперативный персонал, а если требуется, принимает меры против излишнего отключения трансформатора газовой защитой. При необходимости о неисправностях газовой защиты сообщается в МС РЗАИ или ЭТЛ.
33
Все перечисленные обязанности оперативного персонала распространяются и на персонал оперативно-выездных бригад (ОВБ), который должен также устранять выявленные незначительные неисправности, не требующие привлечения дополнительно специализированного ремонтного персонала.
Порядок выполнения операций с газовой защитой в нормальных условиях. В процессе эксплуатации проводятся некоторые работы на трансформаторе или возникают условия, при которых отключающий элемент газовой защиты во избежание излишнего срабатывания переводится действием на сигнал. Отключающий элемент газовой защиты должен переводиться действием на сигнал в следующих случаях:
при очистке и регенерации масла и при всех работах в масляной системе трансформатора (например, при замене силикагеля в фильтре работающего трансформатора);
при проверке газовой защиты;
при неисправности газовой защиты;
при неисправностях масляной системы или других элементов трансформатора, которые могут вызвать ложную работу газовой защиты;
при доливке масла, если его уровень оказывался ниже газового реле;
при временных взрывных работах вблизи места установки трансформатора.
Контроль за выделением воздуха из трансформатора. Включение в работу вновь смонтированного трансформатора, а также трансформатора после ремонта или длительного нахождения в резерве производится при включенной в работу газовой защите (с действием отключающего элемента на отключение трансформатора, а сигнального элемента на сигнал). После включения трансформатора оперативный персонал должен вести наблюдение за выделением воздуха из трансформатора.
После доливки масла в трансформатор и после длительного нахождения трансформатора в резерве оперативный персонал также должен вести сквозь смотровое стекло реле наблюдение за выделением воздуха из трансформатора и периодически выпускать его через кран в крышке реле, не дожидаясь работы последнего на сигнал.
34
Осмотр газовых реле, выпуск из них воздуха и отбор проб газа на работающих трансформаторах производятся со стационарных площадок и лестниц с соблюдением правил техники безопасности для работ вблизи токоведущих частей, находящихся под напряжением. Отбор проб газа из газового реле значительно облегчается, как уже отмечалось, при наличии устройства сниженного отбора. После ремонта трансформатора с выемкой магнитопровода из трансформатора выделяется воздух (как оставшийся между отдельными деталями и обмотками, так и получающийся при нагреве трансформаторного масла). Постепенно выделение воздуха прекращается. Поскольку интенсивность выделения воздуха зависит от температуры масла трансформатора, контроль за выделением воздуха может потребоваться в течение 2—З сут. Так, например, при температуре масла 40рС и выше контроль должен вестись не менее 1 сут, при более низкой температуре масла выделение воздуха происходит медленнее, поэтому срок контроля нужно увеличить. Окончание контроля за трансформатором должно записываться в оперативном журнале.
При замене поврежденной фазы трансформаторной группы должны выполняться следующие операции с газовой защитой:
если резервная фаза вводится в работу путем переключений в первичных цепях, то перед включением в работу трансформаторной группы газовая защита выведенной из работы фазы выводится из работы оперативным персоналом отключающим устройством (накладкой). Газовая защита резервной фазы подключается к действующим цепям защиты также с помощью переключающего устройства (накладки);
если резервная фаза устанавливается на фундамент взамен выведенной из работы в ремонт, то подключение цепей газового реле резервной фазы производится персоналом МС РЗАИ или ЭТЛ, после чего газовая защита трансформаторной группы вводится в работу оперативным персоналом с помощью переключающего устройства (накладки).
Контроль за уровнем масла в расширителе трансформатора. Как указывалось выше, масло в расширителе трансформатора должно быть при всех режимах работы или выводе в резерв трансформатора и уровень его не должен выходить за допустимые пределы.
35
Нерегулярный контроль за уровнем масла в расширителе и несвоевременная доливка приводят к уходу масла из расширителя и к работе газовой защиты при значительном снижении температуры окружающего воздуха.
Для трансформаторов мощностью 5600—31 500 кВ-А, изготовленных по ГОСТ 401-41, случаи отключения газовой защиты при резком похолодании происходили как из-за недостатков эксплуатации (несвоевременная доливка масла, засорение патрубков указателей уровня масла и т. п.), так и из-за неправильной оценки уровня масла в расширителях по имеющимся на них контрольных метках [6] в связи со следующим. Предусмотренные этим ГОСТ контрольные метки уровня масла в расширителе соответствуют температуре масла +35, +15 и —35°С неработающего трансформатора (т. е. средней температуре всего объема масла), а проверка в процессе эксплуатации уровня масла в расширителе ведется на работающих трансформаторах, когда объем масла увеличивается против объема масла неработающего трансформатора. Поэтому на практике делается неправильный вывод о достаточности масла в расширителе, тогда как на неработающем трансформаторе его уровень оказался бы ниже соответствующей контрольной метки, т. е. ниже требуемого. В таких случаях резкое понижение температуры окружающего воздуха до температуры —35°С и ниже может привести к уходу масла из расширителя. Преднамеренное же завышение уровня масла создает опасность переполнения расширителя и выброса из него масла при кратковременных аварийных перегрузках трансформатора.
В связи со сказанным следует в дополнение к контрольным меткам уровня масла в расширителе по ГОСТ 401-41 нанести дополнительные метки с интервалом между ними, соответствующим изменению температуры масла в трансформаторе на 10°С (в диапазоне от —35 до +75°С).
На трансформаторах, эксплуатируемых в энергосистемах Севера, где бывает длительное снижение температуры окружающего воздуха ниже —35°С, рекомендуется:
сместить контрольные метки на указателе уровня масла так, чтобы нижняя черта соответствовала мини
86
мальной температуре, характерной для места установки трансформатора;
проверить по методике [6] достаточность объема расширителя для удержания в его пределах масла при изменении его температуры в действительных пределах;
сливать часть масла в наиболее теплое время года, если объем расширителя окажется недостаточным.
Осмотр газовых реле. Осмотр газовых реле производится одновременно с осмотром трансформаторов без их отключения в сроки, предусмотренные в § 27.25 ПТЭ: в установках с постоянным дежурством персонала или с местным персоналом: главных трансформаторов и основных трансформаторов собственных нужд — один раз в сутки, остальных трансформаторов — один раз в неделю;
в установках без постоянного дежурства персонала — не реже одного раза в месяц, а в трансформаторных пунктах — не реже одного раза в 6 мес.
С учетом местных условий и состояния трансформаторов сроки осмотра могут изменяться по решению главного инженера предприятия.
Порядок выполнения операций при работе газовой защиты. При работе газовой защиты на сигнал оперативный персонал определяет по устройствам сигнализации, на каком трансформаторе (фазе трансформаторной группы) сработала защита, сообщает об этом вышестоящему оперативному персоналу и без промедления осматривает трансформатор.
При обнаруженпи у осматриваемого трансформатора явных признаков повреждения (потрескивания, необычный гул, щелчки и другие признаки повреждения внутри бака) трансформатор должен немедленно отключаться с последующей проверкой газа ня горючесть и отбором пробы газа для проведения химического анализа.
Способ отбора пробы газа приведен ниже.
Нужно иметь в виду, что в трансформаторном масле растворяется около 8% воздуха. Газы, образующиеся при внутренних повреждениях трансформатора, вначале растворяются в масле, вытесняя из масла растворенный в нем воздух, и лишь на следующей стадии развития повреждения при дальнейшем разложении масла и твердой изоляции обмоток образуются газы, в том числе горючие [Ю].
37
Следовательно, в_газовом реле трансформатора в на-чальной стадии повреждения может скапливаться воздух, поэтому отсутствие в ~рёлё горючих газов вовсе не свидетельствует о нормальном состоянии трансформатора.
После выпуска воздуха, скопившегося в газовом реле, требуются последующие отборы проб газа для анализа, так как при повторных пробах газ может оказаться горючим.
Если при осмотре явных признаков повреждения трансформатора не обнаружено, то нужно, осмотрев расширитель и газовое реле, проверить, что в расширителе имеется масло, и через смотровое стекло газового реле установить, что в реле имеется газ или воздух. Затем нужно отобрать пробу газа на горючесть и для химического анализа и проверить горючесть газа.
Если газ окажется горючим, то трансформатор должен быть немедленно отключен.
Если газ окажется негорючим, то вопрос об оставлении в работе или отключении трансформатора должен решаться по-разному для разных трансформаторов. В соответствии с указаниями [7] должен быть установлен следующий порядок операций:
трансформатор с обмоткой напряжением 330 кВ и выше при наличии газа в реле, хотя бы и негорючего, должен разгружаться и отключаться в случаях, когда это не вызывает недоотпуска электроэнергии потребителям. Это требование преследует цель предотвратить дальнейшее развитие повреждения наиболее мощных и дорогостоящих трансформаторов, поскольку в начальной стадии повреждения может выделяться и негорючий газ. Если же отключение такого трансформатора ведет к не-доотпуску электроэнергии, то он может быть оставлен в работе на срок, устанавливаемый главным инженером энергоуправления. Решение о том, чтобы оставить трансформатор в работе, принимается им на основании результатов химического анализа газа;
трансформатор с обмоткой напряжением 220 кВ и ниже может быть оставлен в работе, если газ в реле негорючий и признаков ненормальной работы при осмотре трансформатора не обнаружено. При этом нужно следить за интенсивностью дальнейшего выделения газа из трансформатора и повторять его проверку на горю-честь по указанной причине.
38
Значительное снижение уровня масла в расширителе также приводит к работе защиты на сигнал. Если при этом течи в баке и других признаков ненормальной работы не обнаружено, то в трансформатор немедленно доливается масло специально обученным персоналом. При доливке масла через пробку в расширителе отключающий элемент газовой защиты остается включенным на отключение.
Если причиной работы газовой защиты на сигнал явилась течь масла иг бака, толлансформатор должен быть разгружен и отключен в самое короткое время, Отключающий элемент газовой защиты при этом также должен оставаться включенным на отключение
В случаях же, когда работа газовой защиты на сигнал не сопровождается какими-либо признаками ненормальной работы трансформатора и в реле отсутствует воздух или газ, нужно проверить изоляцию цепей защиты, поскольку наиболее вероятной причиной излишней (в частности, ложной) работы защиты было нарушение изоляции или целости цепей защиты и менее вероятной— неисправность самого газового реле.
Трансформатор при этом оставляется в работе, а газовая защита выводится из работы (с разрешения вышестоящего оперативного персонала) для ее проверки и устранения неисправности. О случившемся сообщается в МС РЗАИ или в ЭТЛ.
При работе газовой защиты на отключение трансформатора оперативный персонал определяет по устройствам сигнализации, на каком трансформаторе (фазе трансформаторной группы) сработала защита, сообщает об этом вышестоящему оперативному персоналу и производит запись о работе сигнальных реле и световых табло.
Далее, в соответствии с указаниями в § 27.22 ПТЭ: в случае отключения трансформатора от защит, действие которых не связано с внутренними повреждениями трансформатора (например, от максимальной токовой защиты от сверхтоков сквозных к. з.), он может быть включен вновь без проверок;
в случае отключения трансформатора защитами от внутренних повреждений, а именно газовой и дифференциальной, а также после неуспешного автоматического повторного включения (АПВ) трансформатор включают в работу только после осмотра, анализа газа из газового реле и устранения выявленных ненормальностей.
39
При отключении трансформатора с прекращением электроснабжения потребителей допускается одно повторное включение выключателем этого трансформатора, имеющего дифференциальную и газовую защиты, если отключение произошло от одной из этих защит без видимых внешних признаков повреждения трансформатора, а другая защита не работала.
Как и при работе газовой защиты на сигнал, после выпуска газа из реле, работавшего на отключение трансформатора, должна прекращаться сигнализация о работе защиты на отключение, а сигнальное и выходное реле должны возвращаться в исходное положение.
Если этого не происходит и выясняется, что газовая защита ложно работала на отключение неповрежденного трансформатора, оперативный персонал с разрешения вышестоящего оперативного персонала выводит из работы газовую защиту, а трансформатор вновь включает в работу.
О случившемся оперативный персонал сообщает в МС РЗАИ предприятия электросетей или в ЭТЛ электростанции.
Имевшие место в эксплуатации случаи нарушения указаний § 27.22 ПТЭ о недопустимости повторного включения трансформаторов, отключенных защитами от внутренних повреждений, без осмотра трансформаторов и проверки горючести выделяющегося газа приводили к весьма серьезному развитию повреждений трансформаторов (деформация бака и вспучивание крышки с выбросом и возгоранием разлившегося масла; сгорание контактных пластин с сопротивлениями переключающего устройства РПН трансформатора и др.). Описание этих случаев приведено в [8]. Поскольку включение трансформатора, отключенного защитами от внутренних повреждений, недопустимо без осмотра, выполняется запрет АПВ трансформатора при работе этих защит.
Взятие пробы газа из реле и выявление по его анализу вида повреждения трансформатора. Для отбора проб газа из газовых реле непосредственно или из устройства сниженного отбора и определения его горючести могут применяться следующие емкости:
камера от волейбольного или футбольного мяча с пружинящими зажимами;
газоотборник (рис. 6), который может быть изготовлен на местах.
40
Емкость для отбора пробы газа должна быть не менее 450—500 см3, чтобы обеспечить достаточное для ана-
лиза количество газа, поскольку в емкость для газа попадает и некоторое количество масла. Газ, отобранный в резиновые емкости, не должен храниться в них более 1,5—2 ч.
Горючесть отобранного газа должна определяться сразу же в помещении. По результатам проверки на горючесть решается вопрос о том, оставлять ли в работе
трансформатор или от-
Рис. 6. Газоотборник.
1 — цилиндр из органического стекла;
2 — поршень; 3 — край; 4 — наконечник.
ключать его. Если газ не горит, то его химический анализ должен проводить- | ся обязательно. Попытки определения повреждения трансформатора по цвету и запаху газа в реле нецелесообразны, так как окраска газа через некоторое время исчезает.
Для первоначальной ориентировочной оценки случивше-
гося можно все же иметь в виду, что при повреждении бумаги или электротехнического картона газ имеет бело-серый цвет, при повреждении деревянных деталей — желтый, а при повреждении масла — черный.
При отборе пробы газа из реле более удобно пользоваться специальным газоотборником, описанным в [9],
где рассмотрен также порядок выполнения экспресс-анализа газа для определения содержания в нем
водорода.
Выявить наличие в газе водорода важно потому, что его присутствие свидетельствует о разложении трансформаторного масла под воздействием электрической дуги. Для проведения анализа рекомендуется использовать переносный автоматический газоанализатор ПГФ-2М1-ИЧА, устройство и принцип действия которого описаны в [10]. Правила пользования газоанализатором приведены на табличке, прикрепленной к крышке прибора.
Если при экспресс-анализе будет обнаружен водород, то оставшийся газ направляется в химическую лабораторию для определения содержания в нем углекислого газа, кислорода, окиси углерода и других составляющих, по которым определяются причины и вид повреждения трансформатора.
41
Быстрое определение причины работы газовой защиты помогает решить, нужно ли выводить трансформатор из работы, а в настоящем может помочь при нахождении места повреждения. В [10] освещены вопросы практического определения причин и вида повреждений трансформаторов по составу выделившихся газов (по данным зарубежных фирм).
Для того чтобы более оперативно принять необходимые меры в начальной стадии повреждения трансформатора, в Челябэнерго разработано, изготовлено и эксплуатируется автоматическое устройство для контроля горючести газа [11]. Устройство пускается от сигнального контакта газового реле. Если газ оказывается горючим, то устройство действует на отключение трансформатора или на сигнал «газ горит», если газ негорючий — на сигнал «воздух».
8.	УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕРКИ ГАЗОВЫХ РЕЛЕ
Для проверки и настройки газовых реле на требуемые скорости срабатывания отключающего элемента может быть рекомендована установка с импульсным движением масла в трубопроводе. Установка для настройки и проверки газовых реле, выполненная в Челябэнерго, позволяет воспроизводить импульсный режим перетекания масла в трубопроводе и реле при скоростях 0,3—2,2 м/с.
Установка (рис. 7) состоит из следующих основных элементов: металлического цилиндра 4, наполненного маслом, трубопровода 5 с испытуемым реле 14, которое устанавливается в рассечку трубопровода, бака-расширителя 6, сливного бака 8, маслонасоса 9 и вентилей 10—• 13. Внутренний диаметр трубопровода 5 равен 75 мм.
Установка смонтирована на каркасе 15 из углового железа; управление установкой производится кнопками на щитке 17, также смонтированном на этом каркасе.
Импульсный режим движения потока масла создается путем перемещения поршня 3 под действием груза 2 (имеющего массу 123 кг), передвигающегося в цилиндре 4. При опускании поршня 3 масло перетекает по трубопроводу 5 через газовое реле 14 в расширитель 6.
В корпус газового реле с арретиром, которые являются элементами этой установки, вставляется выемная часть проверяемого реле. Арретиром пользуются для измерения скорости потока масла, при которой срабатывает реле.
42
В верхней части расширителя имеется трубка 7, по которой масло, достигшее уровня отверстия этой трубы, сливается в сливной бак 8, расположенный в нижней части установки, под газовым реле. Вся система трубопроводов и цилиндрический бак 4 заполняются маслом из сливного бака с помощью масляного насоса 9. Масло из бака подается насосом в пространство под поршнем 3 цилиндрического бака 4 при закрытом вентиле 10. Под
Рис. 7. Установка для проверки газовых реле. а— схема установки: б—эскиз установки.
давлением масла поршень 3 с грузом 2 поднимается вверх до тех пор, пока поршень с помощью штока 1 не встает на защелку 18, представляющую собой плоский стальной рычаг с прижимной пружиной.
В штоке 1 поршня выполнена поперечная канавка, в которую под действием пружины входит защелка 18, которая одновременно воздействует на верхний концевой выключатель ВК в цепи питания электродвигателя мас-лонасоса, отключая его.
— В установке может быть установлена ручная лебедка для подъема поршня с грузом в случае неисправности электродвигателя маслонасоса. Фиксирование положения груза при этом выполняется той же защелкой.
Если после подъема груза 2 с поршнем установить определенное открытие вентиля 10 и освободить защелку, то поршень, падая вниз под воздействием груза 2, обеспечивает протекание масла в трубопроводе и через газовое реле с определенной скоростью.
Груз поршня в конце хода опирается на пружины 16, упругость которых такова, что на всем пути движения поршня обеспечивается практически неизменная скорость его движения, а значит, и неизменная скорость 43
/Ул
Рис. 8. Схема измерения времени работы газового реле.
потока масла. Скорость потока масла в трубопроводе изменяется в этой установке пропорционально скорости перемещения поршня. Характеристика зависимости скорости потока масла от скорости перемещения поршня практически является прямой линией, поэтому, измеряя скорость движения поршня, можно определить скорость потока масла. Скорость движения поршня и, значит, масла определяется по времени, за которое поршень проходит определенный путь.
Схема для измерения времени срабатывания газового реле приведена на рис. 8. В ней используются кнопка К, контакты верхнего .и нижнего •концевых выключателей В К и НК, замыкающихся пли размыкающихся при измерении положения штока 1 поршня 3, два секундомера и промежуточное реле П.
С помощью этой схемы измеряются время срабатывания газового реле (замыкания его контакта Г) и время прохождения поршнем пути от верхнего концевого выключателя ВК до нижнего концевого выключателя НК Секундомером 1 измеряется время хода поршня от верхнего до нижнего положения, секундомером 2 — время срабатывания газового реле с момента подачи в реле толчком масла до замыкания контактов Г реле.
Такой способ определения скорости потока масла наиболее прост. В установке, выполненной в Челябэнерго, при длине хода поршня 200 мм, диаметре цилиндрического бака 125 мм и диаметре трубопровода 75 мм скорость потока масла в трубопроводе и в реле подсчитывается по формуле v=0,554//, м/с, где t — время, за которое поршень проходит путь 200 мм.
Приближенно скорость потока масла может устанавливаться соответствующим открытием вентиля 10 (рис. 7), что отмечается на его шкале, градуированной в величинах скорости потока масла (м/с).
44
Так как масло в установке для проверки газовых реле со временем загрязняется, его следует периодически заменять на свежее. При замене масла открываются вентиль 12, шунтирующий маслонасос, а также вентили 10, 11 и /3; при этом все масло сливается в сливной бак 8 (рис. 7). Вся система баков и труб промывается свежим маслом, заливаемым в расширитель.
Старое загрязненное масло в сливном баке заменяется свежим маслом и далее с помощью маслонасоса система заполняется свежим маслом. Общая площадь, занимаемая описанной установкой, составляет 600 X Х2000 мм.
9.	УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ГАЗОВОЙ ЗАЩИТЫ ТИПА КИГЗ
На Опытном заводе автоматизации и приборостроения (ОЗАП) Мосэнерго разработано и изготовляется устройство контроля изоляции цепей газовой защиты типа КИГЗ.
Рис. 9. Принципиальная схема устройства контроля цепей газовой защиты типа КИГЗ.
Устройство действует при снижении сопротивления изоляции между жилами контрольного кабеля защиты до 500—1000 кОм на сигнал. Устройство, схема которого приведена на рис. 9, выполнено на полупроводниковых приборах. Схема присоединения устройства контроля к цепям газовой защиты и к оперативным цепям приведена на рис. 10. Принцип действия устройства основан на использовании выпрямительного моста и двухкаскадного усилителя. Мост выполнен на диодах Д226Б и резисто-45
pax МЛТ-2 сопротивлением 100 Ом. Усилитель выполнен на триодах типов П25Б и П37А; в качестве нагрузки выходного триода Т2 усилителя используется реле Р типа РМУГ-401, контакты которого при срабатывании реле замыкают цепь сигнализации. Одновременно работает указательное реле и выпадает флажок или загорается табло «Снижение изоляции цепей газовой защиты».
Рис. 10. Схема внешних присоединений устройства КИГЗ.
Принцип действия устройства следующий.
В нормальном режиме работы, когда изоляция цепей газовой защиты исправна, т. е. и сопротивление значительно больше 1 МОм, устройство не работает, так как ток на его входе практически отсутствует. При снижении сопротивления изоляции до 500—1000 кОм в цепи измерительного моста пойдет ток, достаточный для отпирания первого триода Т1 с электропроводностью p-n-p-типа, а затем и отпирания триода Т2 с электропроводностью п-р-п-типа.
Через исполнительное реле Р при отпирании триода Т2 пойдет ток, реле срабатывает, замыкая свой контакт в цепи сигнализации. На характеристике, изображенной на рис. 11,а, представляющей собой зависимость С/Вых= =f(/Bx), работа устройства на сигнал соответствует участку, где /вх< 12,6 мА. При таком токе напряжение 46
iAsbix меняет знак («опрокидывание» моста), вследствие чего триоды Т1 и Т2 запираются и ток в обмотке реле Р не проходит.
В случае срабатывания газовой защиты замыкание контактов газового реле ведет к появлению на входе моста тока, значительно большего, чем ток, при котором
происходит «опрокидывание» моста, поэтому напряжение на выходе моста имеет положительный знак, оба триода Т1 и Т2 заперты, а исполнительное реле Р устройства контроля не работает.
Уставка устройства по току срабатывания изменяется с помощью резистора Руст', кроме того, предусмотрена возможность изменения величины общего сопротивления Rm=Rz + +^уст (сопротивления, шунтирующего выход моста) путем переключения накладки Н, положение которой выбирается в зависимости от оперативного напряжения (НО или 220 В).
На рис. 11,6 приведена ^характеристика измерительного моста при включенном
Рис. 11. Выходные характеристики t7nbii=/(/Bi) измерительного моста устройства КИГЗ.
а — диапазон работы устройства; б — зоны работы устройства КИГЗ при различных значениях шунти* рующего сопротивления.
;_«in=TO: 2-Дш-Двх; 3-ЯШ-=1.5 кОм; 4 — Дш = 1,0 кОм; 5 — Дш=0,5 кОм.
усилителе для различных величин шунтирующего сопротивления Таким образом, может выбираться нужная чувствительность устройства контроля.
В случае подключения отключающего и сигнального контактов газового реле к одной шинке оперативного тока (а не отдельно — к шинкам ±ШУ и ±ШС) вместо двух устройств контроля изоляции газовой защиты, как показано на рис. 10, может использоваться одно устройство контроля цепей отключающего и сигнального контактов газовой защиты.
Оба способа включения используются в системе Мосэнерго, в которой уже имеется положительный опыт эксплуатации описанного устройства контроля.
47
В приказе № 68/а ио Минэнерго СССР от 26 сентября «Об установке цен на продукцию предприятии Минэнерго СССР» приведены следующие технические данные и цена устройства контроля изоляции.
Технические данные устройства контроля изоляции цепей газоиой защиты типа КИГЗ (производства ОЗАП Мосэнерго)
Температура окружающего воздуха.	°C	.	.	—54—(-35
Относительная влажность воздуха, %, не более................................. 80
Напряжение питания переменного тока, В	.	110(220)
Частота переменного тока. Гц.......... 50
Колебания напряжения. %............—15—-{-10
Мощность потребления. В-А, не более . .	.	10
Гарантийный срок службы, мес.......... 18
Габариты, мм.......................170X110X^6
Масса, кг............................. 1,6
Цена, руб............................. 90
Перечень элементов устройства контроля изоляции типа КИГЗ
Обозначение	Наименование
Тр	Трансформатор <£4=4000,	2000,
с р Т1 Т2 Д1—ДЗ-, Д7—Д10 Д4 Д5. Д6 Rl. R3 R2 R4 R5 R6, R8 R7 R9 Руст	0 0.1, а>2 = 370 0 0,35 Конденсатор КЗЭ 50 мкФ, 50 В Промежуточное реле тип РМУГ-401 Транзистор МП 25Б Транзистор МП 37А Диод полупроводниковый Д226Б Диод полупроводниковый Д 104 Стабилитрон Д 814В Резистор МЛТ 100 Ом, 2 Вт Резистор МЛТ 1 кОм, 2 Вт Резистор МЛТ 510 Ом, 0,5 Вт Резистор МЛТ 2,7 кОм, 0.5 Вт Резистор МЛТ 10 кОм, 0,5 Вт Резистор МЛТ 10 Ом. 0.5 Вт Резистор А1ЛТ 1,5 кОм, 2 Вт Резистор ППЗ 1 кОм, 3 Вт
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ГАЗОВЫХ РЕЛЕ ТИПОВ РГЧЗ-66 И РГЧЗ-66Т
Сигнальный элемент реле работает при скоплении под крышкой реле воздуха пли газа объемом 400 см3 ±20%.
Отключающий элемент реле, воспринимающий скорость потока масла, работает при одной из следующих скоростей: 0,6, 0,9 и 1,2 м/с. Допускаемый разброс величин скорости потока масла на любой из указанных уставок должен находиться в пределах ± 15% уставки. Длительность замкнутого состояния отключающего контакта должна быть не менее 0,05 с.
Контакты реле должны выдерживать не менее 1000 срабатываний на замыкание и размыкание цепи постоянного тока (постоянная времени не менее 5,5-10~3 с) или переменного тока до 0,2 А и напряжения 220 В без ухудшения работы контактов. Контакты реле не должны замыкаться при вибрациях с ускорением до 5 g в диапазоне частот 20—100 Гц.
Элементы реле, воздействующие на сигнальный и отключающий контакты и весь механизм в целом, должны возвращаться в исходное положение после восстановления условий нормальной работы трансформатора (автотрансформатора) .
Время срабатывания реле не должно превышать 0,1 с* при скорости потока масла через реле, кратной 1,25 минимальной скорости потока срабатывания на любой из трех уставок.
Элементы реле не должны работать при скорости обратного перетекания масла (из расширителя в бак) менее 1,5 скорости уставки.
* Для конструкция реле, изготовленных до ввода в действие ГОСТ [4], время срабатывания не должно превышать 0,2 с.
49
Зажимы реле должны допускать присоединение к ним жил кабеля сечением до 4 мм2 и соответствовать требованиям ГОСТ 10434-68.
Изоляция реле должна в течение 1 мин выдерживать без пробоя или перекрытия испытательное напряжение 2000 В переменного тока частотой 50 Гц, приложенное между любыми, электрически не связанными токоведущими частями реле и между ними и корпусом реле.
Электрически связанные разомкнутые контакты отключающего и сигнального элементов должны выдерживать испытательное напряжение 1000 В переменного тока частотой 50 Гц в течение 1 мин.
Механизм реле и все его элементы должны быть стойкими к допустимым вибрациям трансформаторов и изготовлены из материалов или защищены покрытиями, стойкими к коррозии и воздействию трансформаторного масла при температуре до 4-100°С.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Перечень приборов и устройств, требующихся при проверке и эксплуатации газовой защиты
Автомобильный насос или баллон со сжатым воздухом.
Мегаомметры на 1000 и 2500 В.
Устройство для испытания изоляции напряжением 1000 В переменного тока.
Емкость для отбора пробы газа.
Набор инструментов (отвертка, пинцет, пассатижи, гаечные ключи и т. д.).
Граммометр.
Переносный автоматический газоанализатор ПГФ-2М1-ИЧА.
Установка для проверки скорости срабатывания отключающего элемента реле (стационарная — одна для всех предприятий энергосистемы).
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
станция, подстанция
объект
Паспорт-протокол газовой защиты -----------------------------------------
I.	Паспортные данные
1.	Принципиальная схема Ns__________________________
Монтажная схема №___________________________________
50
2.	Данные защищаемого трансформатора (автотрансформатора), трансформаторной группы, реактора
Завод-изготовитель
Туп
Мощность. кВ-А
Система охлаждения
3.	Данные газового реле
Фаза
Завод-изготовитель
Тип реле. №, год выпуска
Уставка (скорость потока масла)
А В
С Резервная
4. Данные промежуточных и указательных реле
Наименование реле	Тип реле	Назначение в схеме защиты
		
II. Проверка защиты
Приняты следующие обозначения проверок: Н — при новом-включении, П — полная плановая проверка, Ч — частичная плановая проверка.
1.	Результаты внешнего осмотра (НПЧ) газового реле и ее цепей, в том числе трассы контрольного кабеля и разделки его концов
2.	Результаты внутреннего осмотра (НП) всех реле защиты и регулировки их контактов
Б1
3.	Проверка схемы газовой защиты и цепей, связывающих ее с другими устройствами РЗА (например, АПВ, УРОВ, устройством пожаротушения и др.) (Н).
4.	Проверка работы газового реле при понижении уровня масла в нем (П)
Фазы	Объем воздуха в реле, см3, при котором работает	
	сигнальный элемент	отключающий элемент
А В С Резервная		
5.	Проверка чувствительности отключающего элемента газовой защиты на специальной установке (Н) или граммометром (П)
Фазы	Скорость потока масла, м/с (или усилие по граммометру, г)	Время работы (при наличии специальной установки), с
Л в с Резервная		
6.	Проверка выполнения наклонов крышки трансформатора и трубопровода (Н)
Фазы
А В
С Резервная
Наклон к горизонтали, %	
крышки трансформатора	трубопровода
	
7.	Измерение сопротивления изоляции цепей газовой защиты (Н, П и Ч)
52
Фаза	Элемент	Сопротивление изоляции, мОм	
		между жилами кабеля	всех цепей на землю
А В С Резервная	Сигнальный Отключающий Сигнальный Отключающий Сигнальный Отключающий Сигнальный Отключающий		
8.	Испытание электрической прочности изоляции напряжением 1000 В переменного тока в течение 1 мин (Н и П)
Изоляция между жилами кабелей испытание выдержала.
Изоляция всех цепей защиты на землю (при полностью собранной схеме) испытание выдержала
9.	Проверка промежуточных и указательных реле (Н)
Обозначение реле в схеме	7ср	^воз
		
10.	Проверка работы защиты при напряжении оперативного тока 1/Вом и 0,8 l/вом (Н, П)
Фаза	Работа защиты при	
	^вом	°-®ином
А В С Резервная		
11.	Проверка работы защиты нагнетанием воздуха в реле или спуском масла из реле (Н, П, Ч)
БЗ
Фаза	Результаты проверки
А В С Резервная	
12.	Проверка несрабатывания защиты при пуске и останове двигателей масляных насосов и вентиляторов системы охлаждения (Н).
Примечание. Проверка выполняется также после выемки магнито-провода трансформатора, замены двигателей, масляных насосов или вентиляторов.
Произведено . . . включений н отключений двигателей при различных положениях вентилей.
13. Заключение.
Подписи проверявшего...........и
начальника МС РЗАИ ПЭС (ЭТЛ электростанции) . . . . .
Дата.........
III. Плановые эксплуатационные проверки
Дата проверки	Наименование проверки	Результаты проверки и заключение	Подписи проверявшего и начальника МС РЗАИ (ЭТЛ)
			
t
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Гладышева Е. П. Инструкция по наладке и эксплуатации газовой защиты с реле РГЧЗ-66.М., СЦНТИ. 197Ц. 36 с.
2.	Правила устройства электротехнических установок. М., «Энергия», 1965. 464 с.
3.	Сборник директивных материалов. Электрическая часть. М., «Энергия», 1970. 463 с.
4.	Трансформаторы (и автотрансформаторы) силовые. Реле газовые. Общие технические требования ГОСТ 10472-71. Введен 1/1 1972. М„ 1971. 20 с.
5.	Общая инструкция по проверке устройств релейной защиты, электроавтоматики н вторичных цепей. М., Госэнергоиздат, 1961. 120 с.
6.	Информационное сообщение № Э-24/68. О мерах по предотвращению отключения трансформаторов мощностью 5600— 31500 кВ-А из-за ухода масла из расширителей. М., СЦНТИ ОРГРЭС, 1969. 8 с.
7.	Противоаварийный циркуляр № Э-13/70. О порядке отключения трансформаторов напряжением 330 кВ и выше при сигнале газовой защиты. М., СЦНТИ ОРГРЭС. 2 с.
8.	Информационное сообщение № Э-9/70. О нарушении правил технической эксплуатации электрических станций и сетей при повторном включении трансформаторов, отключившихся действием газовой защиты. М., СЦНТИ ОРГРЭС, 1970. 2 с.
9.	Информационное сообщение № Э-15/66. Отбор проб газа из газовых реле трансформаторов и проведения его анализа. М., БТИ ОРГРЭС, 1967. 6 с.
10.	Выявление внутренних повреждений трансформаторов по анализу образующихся газов (Обзор). М., Информэнерго, 1971, вып. 1, 54 с. с ил. и вып. 2, 40 с. с ил.
11.	Информационное сообщение № Э-5/71. Автоматическое устройство для контроля газа на горючесть. М., СЦНТИ ОРГРЭС, 1971. 7 с.
12.	Кондахчан В. С. Эксплуатация трансформаторов. М., Госэнергоиздат, 1957. 304 с.
13.	Противоаварийный циркулятор № Э-8/69. Об устранении недостатков газовых реле РГЧ-61 и РГЧЗ-66 СЦНТИ ОРГРЭС. 3 с.
14.	Трансформаторы силовые. Общие технические условия. ГОСТ 11677-75. М., 1975. 44 с.
15.	Трансформаторы силовые масляные ГОСТ 401-41. М., 1958. 25 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ................................................. 3
1.	Устройство маслосистемы трансформаторов ....	4
2.	Назначение и принцип действия газовой защиты ...	7
3.	Конструкция газового реле РГЧЗ-66 и работа отключающего и сигнального элементов реле при различных повреждениях трансформатора................................. 9
4.	Принципиальные схемы газовой защиты ....	14
Б. Правила установки трансформатора и газового реле и дополнительные требования для обеспечения правильной работы газовой защиты .  ..............................17
6.	Виды, объем и сроки проверок газовой защиты ...	23
7.	Обслуживание газовой защиты............................32
8.	Установка для проверки газовых реле....................42
9.	Устройство контроля изоляции газовой защиты типа КИГЗ 45
Приложения .	.	.	.................т . :	49
Список литературы ........................................55
МАНЯ ИВАНОВНА СУЛИМОВА
Газовая защита с реле РГЧЗ-66
Редактор издательства Э. К. Биленко Обложка художника В. И. Карпова
Технический редактор О. Д. Кузнецова Корректор А. Д. Халанская
Сдано в набор 19/V 1976 г. Подписано к печати 6/IX 1976 г.	Т-15122
Формат 84 X 108*/®я Бумага типографская № 2 Усл. печ. л. 2,94	Уч.-изд. л. 2,92
Тираж 15 000 экз. Зак. 655 Цена 11 коп.
Издательство «Энергия», Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10
Московская типография № 10 Союзполиграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10
Цена 11 коп.
им на
ttifPir fit^ет.пи»ос1м1