Газовая защита трансформатора (реле Бухгольца)
2 месяца назад
2 мин.
0
Газовая защита трансформатора (реле Бухгольца): принцип работы, уставки и диагностика
Газовая защита силового трансформатора (также известная как реле Бухгольца) — ключевая защита маслонаполненных трансформаторов с расширителем, предназначенная для выявления внутренних дефектов по газообразованию и гидродинамическим эффектам в масле. Газовая защита обеспечивает раннее обнаружение развивающихся повреждений и быстрое отключение при тяжёлых авариях, сопровождающихся резким перемещением масла.
Что такое газовая защита трансформатора и где она применяется
Газовая защита применяется на маслонаполненных трансформаторах с маслорасширителем. Реле устанавливается в трубопроводе между баком трансформатора и расширителем. В герметичных трансформаторах без расширителя классическая газовая защита в виде реле Бухгольца обычно не применяется, так как отсутствует трубопровод и зона накопления газа.
Назначение газовой защиты:
- обнаружение медленно развивающихся внутренних дефектов по появлению газа в масле;
- отключение трансформатора при интенсивных внутренних повреждениях, вызывающих ударный поток масла.
Принцип работы реле Бухгольца
Реле Бухгольца использует два физических признака внутренней аварии:
- Накопление газа в реле
При локальном перегреве, частичных разрядах, разрушении изоляции или электрической дуге внутри трансформатора масло и бумажная изоляция разлагаются, образуя газ. Газ поднимается вверх и через трубопровод попадает в реле, где накапливается. Это приводит к срабатыванию первого уровня защиты — обычно сигнализации.
- Ударный поток масла
При тяжёлых повреждениях (внутреннее короткое замыкание, дуговой пробой) возникает резкое повышение давления и импульсный поток масла в сторону расширителя. В реле срабатывает второй уровень — отключение, поскольку такой режим соответствует быстрому развитию аварии.
Двухступенчатая газовая защита: сигнал и отключение
Типовая газовая защита имеет две ступени:
- Первая ступень (сигнал) — срабатывает при накоплении определённого объёма газа. Признак: развивающийся дефект, требующий диагностики.
- Вторая ступень (отключение) — срабатывает при потоке масла заданной интенсивности. Признак: тяжёлая внутренняя авария, требующая немедленного отключения трансформатора.
Какие дефекты выявляет газовая защита трансформатора
Газовая защита наиболее эффективна для следующих внутренних дефектов:
- частичные разряды в изоляции;
- локальный перегрев обмоток или магнитопровода;
- межвитковые замыкания на ранней стадии (если сопровождаются нагревом и газообразованием);
- дуговые пробои внутри бака;
- утечки воздуха в систему масла (как эксплуатационный дефект, который также вызывает накопление газа).
- Важно: газовая защита не является заменой дифференциальной защиты — она дополняет комплекс защит, ориентируясь на физические процессы в масле.
Уставки и параметры газовой защиты
Газовая защита настраивается по двум параметрам:
- объём газа для срабатывания сигнализации;
- скорость (или эквивалент) потока масла для отключения.
Техническая настройка:
- сигнал должен срабатывать достаточно рано, чтобы фиксировать развивающийся дефект;
- отключение должно быть устойчивым к ложным воздействиям, но гарантированно срабатывать при внутренней аварии.
Типовые причины ложных срабатываний газовой защиты
Ложные срабатывания чаще всего связаны не с аварией, а с состоянием маслосистемы:
- попадание воздуха в масло после ремонта или долива;
- неправильная прокачка и дегазация масла;
- резкие гидравлические импульсы в маслопроводе;
- вибрационные воздействия и неправильный монтаж трубопровода.
- Поэтому после любых работ с маслом критичны контроль и удаление воздуха из системы.
Проверка и диагностика реле Бухгольца
При срабатывании первой ступени выполняют технически правильную диагностику:
- контроль уровня масла и герметичности системы;
- отбор газа из реле и оценка его состава (при наличии возможности);
- анализ масла на растворённые газы;
- проверка электрических цепей сигнализации и отключения;
- осмотр трансформатора на признаки перегрева и дефектов.
При срабатывании отключающей ступени трансформатор обычно выводят из работы до выяснения причины, поскольку вероятность серьёзного внутреннего повреждения высока.
Роль газовой защиты в системе защит трансформатора
Газовая защита (реле Бухгольца) — одна из наиболее информативных защит масляных трансформаторов, потому что реагирует на физические процессы деградации изоляции и масла. Она обеспечивает:
- раннее предупреждение по газообразованию;
- быстрое отключение по ударному потоку масла;
- снижение риска катастрофического повреждения активной части трансформатора.