Трансформаторы являются важнейшей частью современных энергосистем, обеспечивая эффективную передачу и распределение электроэнергии. Их надежность в значительной степени зависит от защитных механизмов, предназначенных для снижения рисков, связанных с внутренними неисправностями трансформатора. Среди этих защитных мер особое значение имеет реле защиты от перенапряжения масла (OSR), особенно для защиты переключающего устройства под нагрузкой (РПН).

Устройство РПН — наиболее сложная с механической точки зрения часть трансформатора, непрерывно регулирующая напряжение. Из-за постоянных переключений и воздействия электрических напряжений устройство РПН крайне подвержено неисправностям, что делает необходимость специальной защиты.

Понимание реле защиты от перенапряжения масла в трансформаторах

Реле давления масла — это точно откалиброванное защитное устройство с масляным приводом, специально разработанное для защиты устройства РПН от внезапных внутренних неисправностей. В случае внутренней неисправности, такой как короткое замыкание или искрение в устройстве РПН, реле обнаруживает быстрый выброс масла в трансформаторе и выдает команду на немедленное отключение, изолируя трансформатор до того, как незначительные неисправности перерастут в катастрофические отказы.

Устройства OSR заметно отличаются от других защитных реле: в отличие от реле Бухгольца, которое контролирует накопление газа или изменения уровня масла в главном баке, устройство OSR предназначено исключительно для отсека устройства РПН и обычно устанавливается между баком устройства РПН и его специальным расширителем.

Что такое всплеск цен на нефть?

В процессе эксплуатации трансформатора выброс масла представляет собой внезапное перемещение масла, вызванное быстрым развитием неисправности. При прохождении масла через ЛАРН отклоняется заслонка или лопасть, замыкая электрические контакты и активируя цепь аварийной сигнализации или отключения. Этот выброс может быть вызван несколькими нарушениями в работе:

• Внутренние неисправностиТакие явления, как искрение или замыкание в обмотках устройства РПН, вызывают резкий скачок давления.

• Тепловые переходные процессы, где быстрые изменения температуры вызывают движение жидкости.

• Механические неисправности в самой системе переключения ответвлений, что может нарушить поток масла.

Большинство незначительных перемещений масла не представляют опасности и связаны с колебаниями нагрузки или тепловым расширением. Однако настоящие выбросы масла, вызванные реальными неисправностями, требуют немедленного внимания и оперативного механического реагирования. Перемещения масла можно классифицировать следующим образом:

• Нормальный: Медленные изменения из-за колебаний температуры или нагрузки.

• Умеренный: Временные всплески, возможно, из-за незначительных помех.

• Стремительный: Быстрые скачки напряжения из-за серьезных внутренних неисправностей, требующие немедленного отключения.

Различия между реле Бухгольца и реле давления масла

Многие специалисты путают реле OSR с более распространённым реле Бухгольца. Хотя оба они выполняют защитные функции в масляных трансформаторах, их функции существенно различаются, как показано ниже:

Таким образом, хотя обе системы защищают ценные компоненты, OSR обеспечивает точно настроенную, высокоскоростную защиту, специально предназначенную для механически активных и часто работающих устройств РПН.

Почему OLTC требует специальной защиты

Устройство РПН, пожалуй, самая сложная механическая подсистема трансформатора. Оно подвергается постоянному перемещению контактов и переключению под нагрузкой, что создает условия с высокой вероятностью длительного износа, искрения контактов и, в конечном итоге, возникновения короткого замыкания.

Нормальная работа устройства РПН может генерировать небольшое количество газа, достаточное для ложного срабатывания сигнализации в стандартной релейной системе. Система OSR обходит эту проблему, концентрируясь исключительно на обнаружении значительных выбросов жидкости, а не безобидного скопления газа, что значительно сокращает ненужные простои и необходимость технического обслуживания.

К наиболее распространенным видам отказов OLTC, которые могут привести к срабатыванию аварийной сигнализации (OSR), относятся:

• Дуга между контактами переключателя ответвлений

• Короткие замыкания в механизме дивертора или селектора

• Перекрытия, соединяющиеся с землей

• Острый диэлектрический пробой масла в отсеке устройства РПН

Подобные явления могут вызвать практически мгновенное испарение нефти или мощное перемещение жидкости, что приводит к скачкам давления, приводящим к активации систем ЛАРН.

Методы технического обслуживания: обеспечение надежности ЛАРН

Реле давления масла работает пассивно до возникновения неисправности, поэтому в нормальных условиях эксплуатации оно редко активируется. Тем не менее, для подтверждения его работоспособности необходимы регулярные испытания и проверки.

• Механические проверки: Нажмите кнопки тестирования или вручную приведите в действие тягу (если это предусмотрено конструкцией), чтобы убедиться, что внутренний поплавок или лопасть свободно перемещаются и активируют контакты переключателя.

• Электрические испытания: Проверьте целостность цепи отключения путем измерения сопротивления изоляции (мегомметром) и высоковольтного испытания (например, 2 кВ в течение 60 секунд), подтверждающего внутреннюю изоляцию реле и надежность переключения.

• Анализ масла: Особенно после аварийной разгрузки (LOS) обязательно берите и анализируйте трансформаторное масло. Обычно проводятся такие тесты, как определение пробивного напряжения (BDV), определение растворенных газов (DGA) и определение уровня загрязнения PPM. Эти тесты помогают определить, произошло ли ухудшение качества масла и требуется ли его фильтрация или замена.

• Профилактические процедуры: Использование фильтров-отдушин и систем фильтрации на основе силикагеля помогает поддерживать качество масла в течение длительного времени, сводя к минимуму проникновение влаги и загрязнение частицами.

Помимо механического обслуживания, периодические капитальные ремонты механизмов РПН или основных компонентов трансформатора (а также капитальный ремонт электродвигателей для связанных с ними приводных систем) обеспечивают постоянную эксплуатационную надежность. Периодическая ревитализация трансформаторного масла, в частности, циклы фильтрации и дегидратации, поддерживает диэлектрические характеристики и продлевает срок службы.

Заключение

Реле защиты от перенапряжения масла — это узкоспециализированное защитное устройство, играющее решающую роль в обеспечении надежности трансформатора. Обнаруживая быстрые перенапряжения масла в отсеке устройства РПН и реагируя в течение миллисекунд, реле защиты от перенапряжения предотвращает перерастание локальных неисправностей в масштабные аварии трансформатора. Его отличие от реле Бухгольца позволяет операторам точно определять места неисправностей, сокращая время простоя и затраты на техническое обслуживание.