Газовая защита. 
Расчет релейной защиты электроустановок

Масляные трансформаторы с расширителями мощностью 1000 кВА и более снабжаются газовыми реле для защиты от всех видов внутренних повреждений, сопровождающихся выделением газа и ускоренным перетоком масла из бака трансформатора в расширитель, а также от утечки масла из трансформатора и попадания воздуха в бак (ГОСТ 11 677−85). По требованию заказчика трансформаторы мощностью 400 и 630 кВА, предназначенные для питания собственных нужд станций и подстанций или для установки внутри промышленных или общественных зданий, также должны снабжаться газовыми реле.

Наиболее распространенным является реле РГЧЗ-66. Реле предназначено для установки в маслопровод с условным проходом 50 и 80 мм, соединяющий бак трансформатора с расширителем, и может надежно работать при температуре окружающего воздуха от —45 до +40°С.

При внутренних повреждениях трансформатора (витковом замыкании в обмотках, электрическом пробое изоляции, «пожаре в стали» магнитопровода и т. и.) происходит разложение масла, электроизоляционных материалов и выделяется газ. Газ поднимается в верхнюю часть бака и попадает в трубопровод, соединяющий бак с расширителем, в котором установлено реле, а затем в верхнюю часть реле, которая несколько возвышается над трубопроводом. Скопившийся газ вытесняет из верхней части реле масло. При этом опускается верхний элемент реле (сигнальный) и замыкаются контакты сигнальной цепи. Это также имеет место при попадании в бак воздуха или снижении уровня масла при вытекании его из бака.

В случае дальнейшего развития аварии в баке повышается давление и масло из него устремляется в расширитель. Поток масла воздействует на нижний элемент реле (отключающий), который расположен на уровне трубопровода. При этом замыкаются контакты цепи отключения трансформатора. Трансформатор отключается и в том случае, если уровень масла в реле понижается до уровня трубопровода расширителя. Достоинство газовой защиты состоит в том, что она дает знать о развитии аварии в ее начальной стадии. При витковых замыканиях в большинстве случаев газовая защита оказывается более чувствительной, чем дифференциальная токовая. Кроме того, газовая защита практически единственная, реагирующая на «пожар в стали» магнитопровода.

Наряду с высокой чувствительностью к внутренним повреждениям трансформатора реле должно быть нечувствительным к явлениям, не связанным с авариями в баке, т. е. не должно иметь «ложных» срабатываний. Например, оно не должно реагировать на сквозные КЗ. Контакты реле не должны замыкаться при сотрясениях с ускорением до 5g в диапазоне частот 20—100 Гц. Устройство газового реле РГЧЗ-66 представлено на рисунке 6.

Рисунок 6 — Устройство газового реле РГЧЗ-66

1 — изоляционная стойка; 2 — подвижный контакт; 3,4 — неподвижный контакт; 5 — лопатка; 6 — изоляционная пластина; 7 — стойка, 8 — пружина; 9 — вывод коробки зажимов На корпусе реле установлена изоляционная пластина 6, на которой смонтированы неподвижные контакты 4. Когда корпус реле заполнен маслом, чашки верхнего и нижнего элементов своими незакрепленными концами при помощи пружин 8 приподнимаются несколько кверху (на 5—10°), при этом контакты 2 и 4 разомкнуты. Когда уровень масла в реле понизится, вращающий момент, создаваемый весом масла в чашке, заставит ее опуститься и надежно замкнуть контакты 2 и 4. Нижний элемент, кроме того, снабжен органом, воспринимающим энергию потока масла из трансформатора в расширитель. В связи с этим нижний элемент работает при возникновении динамического напора струи масла от трансформатора к расширителю, когда к лопатке 5 оказывается приложенным вращающий момент, который и вызывает поворот стойки 7 и замыкание контактов. При этом чашка может остаться и неподвижной.

В комплект поставки реле входят три лопатки 5 для настройки на срабатывание при скорости масла, равной 0,6; 0,9 и 1,2 м/с. Выемная часть реле строго фиксирована относительно его корпуса, а механизм реле выполняется стойким к вибрации трансформатора. На крышке реле имеется стрелка, указывающая направление потока масла через реле к расширителю. Выводы от контактов реле при помощи проводов подсоединяются к зажимам, расположенным в коробке зажимов 9. Зажимы допускают присоединение к ним кабеля сечением до 4 мм². Кабель выходит из коробки через сальник, находящийся в нижней части коробки. После присоединения кабеля к зажимам коробку плотно закрывают крышкой. Зажимы реле имеют цифровое обозначение, выполненное способом, обеспечивающим их коррозионную стойкость и долговечность. Зажимы отключающего элемента маркируют цифрами 1 и 2, а сигнального — 3 и 4.

На боковой стенке корпуса реле имеется смотровое окно, на стекле которого нанесена шкала, позволяющая определить объем скопившегося в реле газа. Смотровые окна закрывают съемными заслонками, предохраняющими масло внутри корпуса реле от воздействия солнечной радиации. На крышке реле расположен кран для взятия пробы газа; кран открывается вручную. Кроме того, на крышке укреплена табличка, на которой указаны тип реле и товарный знак завода-изготовителя. В дне корпуса находится пробка для спуска масла из корпуса реле.