РЕЛЕ ЗАЩИТЫ МАСЛОНАПОЛНЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО АППАРАТА Российский патент 1998 года по МПК H02H5/08 

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам защиты, реагирующим на отклонение от нормы неэлектрических параметров маслонаполненных электроаппаратов, например высоковольтных трансформаторов.

Реле защиты маслонаполненного электроаппарата устанавливают в трубопроводе между защищаемым электроаппаратом и расширителем для выполнения трех основных функций:
сигнализации о выделении газа из масла;
сигнализации об утечке масла;
сигнализации о внутренних повреждениях, вызывающих бурный перетек масла в расширитель.

Известно реле защиты маслонаполненного электроаппарата [1], содержащее корпус с входным и выходным патрубками, в котором размещены верхний и нижний поплавки, верхний и нижний управляющие магниты, кинематически связанные с соответствующими поплавками, верхняя и нижняя магнитоуправляемые контактные группы и напорная пластина, кинематически связанная с нижним поплавком. Реле [1] для выполнения трех основных функций использует два магнитоуправляемых контакта, однако наличие кинематических связей каждого поплавка с соответствующим управляющим магнитом существенно усложняет конструкцию. Кроме того, размещение электрической части реле непосредственно в масле, заполняющем корпус реле, неудобно в эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству (прототипом) является реле защиты маслонаполненного электрического аппарата [2], содержащее корпус с входным и выходным патрубками и размещенные в корпусе вертикальный стержень с установленными в его полости верхней и нижней магнитоуправляемыми контактными группами, верхний и нижний поплавки с первым и вторым управляющими магнитами соответственно, фиксированные стержнем с возможностью их вертикального перемещения, и напорную пластину с третьим управляющим магнитом, установленную между входным патрубком и стержнем. Реле [2] содержит также третью магнитоуправляемую контактную группу в средней части стержня, при этом каждая магнитоуправляемая контактная группа выполняет одну из трех основных функций реле, сигнализируя о скоплении газа, о снижении уровня масла или о внутреннем повреждении защищаемого аппарата, вызывающем бурный переток масла в расширитель.

Реле - прототип имеет упрощенную по сравнению с реле [1] конструкцию, однако использует три магнитоуправляемые контактные группы вместо двух, что снижает его надежность.

Задача изобретения - создание реле, сочетающего упрощенную конструкцию со способностью выполнения трех основных функций прототипа с помощью двух магнитоуправляемых контактных групп.

Предметом изобретения является реле защиты маслонаполненного электрического аппарата, содержащее корпус с входным и выходным патрубками и размещенные в корпусе вертикальный стержень с установленными в его полости верхней и нижней магнитоуправляемыми контактными группами, верхний и нижний поплавки с первым и вторым управляющими магнитами соответственно, фиксированные стержнем с возможностью вертикального перемещения, напорную пластину с третьим управляющим магнитом, установленную между входным патрубком и стержнем, отличающееся тем, что нижний поплавок фиксирован со смещением относительно оси стержня в сторону выходного патрубка, а третий управляющий магнит закреплен на напорной пластине напротив нижней магнитоуправляемой контактной группы.

Указанная совокупность признаков позволяет простыми конструктивными средствами реализовать три основные функции реле защиты маслонаполненного электроаппарата двумя магнитоуправляемыми контактными группами.

Изобретение имеет развитие, заключающееся в том, что верхний поплавок фиксирован со смещением относительно оси стержня в сторону входного патрубка. Это позволяет повысить защищенность реле от ложных срабатываний, вызванных толчками масла при внешних по отношению к защищаемому аппарату коротких замыканиях.

Другое развитие изобретения заключается в том, что в корпус реле введены первый вертикальный шток, снабженный средствами утапливания поплавков, и второй вертикальный шток, выполненный из двух составных частей, одна из которых изготовлена из магнитомягкого, другая из немагнитного материала, а магнитоуправляемые контактные группы установлены в дополнительно введенных в стержень выемных клеммных колодках. Это делает реле более удобным в эксплуатации.

Изобретение имеет дальнейшее развитие, заключающееся в том, что нижний и верхний поплавки дополнительно фиксированы первым и вторым штоками соответственно. Это позволяет путем использования соответствующего штока в качестве второй направляющей уменьшить вероятность перекоса и заклинивания поплавков.

На фиг. 1 показано реле с учетом его развития по дополнительным пунктам формулы изобретения; на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1.

Реле защиты маслонаполненного электроаппарата (фиг. 1) содержит корпус 1 с входным патрубком 2, выходным патрубком 3 и размещенные в корпусе 1 вертикальный стержень 4 с установленными в его полости верхней и нижней магнитоуправляемыми контактными группами 5 и 6, верхний и нижний поплавки 7 и 8 с первым и вторым управляющими магнитами 9 и 10 соответственно, напорную пластину 11 с третьим управляющим магнитом 12, установленную между патрубком 2 и стержнем 4.

Поплавок 8 фиксирован со смещением относительно оси стержня 4 в сторону патрубка 3, а управляющий магнит 12 закреплен на напорной пластине 11 напротив контактной группы 6.

Поплавок 7 фиксирован со смещением относительно оси стержня 4 в сторону патрубка 2.

Кроме того, в корпусе размещены первый вертикальный шток 13, снабженный средствами 14 утапливания поплавков 7 и 8, и второй вертикальный шток 15, выполненный из двух составных частей 16 и 17, при этом составная часть 16 изготовлена из магнитомягкого, а часть 17 - из немагнитного материала. Шток 15 установлен в корпусе с возможностью перемещения границы раздела 18 его составных частей 16 и 17 относительно управляющего магнита 12. Обе контактные группы 5 и 6 размещены в схемных клеммных колодках 19, введенных в стержень 4.

Реле работает следующим образом.

При монтаже реле оно устанавливается над защищаемым электроаппаратом, например трансформатором, в трубопроводе, соединяющем бак трансформатора с расширителем, входным патрубком 2 в сторону бака трансформатора.

При нормальной работе трансформатора корпус 1 реле заполнен маслом, переток масла между баком трансформатора и расширителем отсутствует или незначителен, поплавки 7, 8 и напорная пластина 11 находятся в исходном положении, показанном на фиг. 1. При этом напорная пластина 11 удерживается в исходном состоянии штоком 15 с начальным усилием, зависящим от положения границы раздела 18 относительно магнита 12. Начальное усилие может регулироваться с внешней стороны корпуса 1 вертикальным перемещением штока 15. Нажатием на шток 13 с внешней стороны корпуса 1 можно опустить поплавки 9 и 10 и проверить срабатывание обеих контактных групп 5 и 6. Вынув колодки 19, можно устранить обнаруженную неисправность без разборки реле.

Если в защищаемом трансформаторе появляется газ или воздух, то он скапливаются в верхней части корпуса 1 и опускает поплавок 7. Когда объем газа превысит заданное значение, под воздействием магнита 9 срабатывают контакты группы 5, выдающие предупреждающий сигнал.

Если уровень масла продолжает снижаться, то прежде чем масло полностью уйдет из корпуса 1, опускается нижний поплавок 8 и под воздействием его магнита 10 срабатывают контакты группы 6, выдающие сигнал на отключение трансформатора.

Если в трансформаторе возникает короткое замыкание, то из-за увеличения давления внутри бака трансформатора происходит выброс масла через корпус 1 в расширитель. Напорная пластина 11 отрывается от штока 15 и поворачивается вокруг оси 20. При этом магнит 12 смещается к стержню 4, приближаясь к контактам группы 6, которые в этом случае выдают сигнал на отключение трансформатора.

Показанное на фиг. 1 крепление пластины 12 на оси 20 не является единственно возможным. Напорная пластина 12 может быть установлена, например, на растяжках или может быть выполнена в виде мембраны.

Реле также может быть выполнено без смещения верхнего поплавка 7 к входному патрубку 2, которое требуется в тех случаях, когда расстояние между поплавками 7 и 8 мало, а площади их поверхностей, обращенных друг к другу, велики. В этом случае протекание быстрого потока масла между поплавками 7 и 8, вызванного, например, внешним коротким замыканием, может приводить к опусканию поплавка 7 со срабатыванием контактов группы 5. Смещение поплавка 7, уменьшающее площади обращенных друг к другу поверхностей поплавков 7 и 8, позволяет исключить этот нежелательный эффект.

Фиксация поплавка 7 (8) между стержнем 4 и штоком 15 (13) также не всегда необходима. Возможна фиксация смещенного поплавка только стержнем 4, выполненным, например, с некруговым сечением.

Основной технический результат предложенного решения - создание конструктивно простого устройства, реализующего три основные функции реле защиты маслонаполненного электроаппарата двумя магнитоуправляемыми контактными группами, достигается благодаря смещению нижнего поплавка 8 в сторону выходного патрубка 3 и установке управляющего магнита 12 на напорной пластине 11 напротив нижней магнитоуправляемой контактной группы 6.

В соответствии с предлагаемым техническим решением была изготовлена опытная партия реле. Изготовленные образцы успешно прошли приемочные испытания.

Реле рекомендовано к производству актом приемочной комиссии, утвержденным 07.05.96 Департаментом науки и техники РАО "ЕЭС России".

Использование: в электроэнергетике и, в частности в устройствах защиты, реагирующих на отклонение от нормы неэлектрических параметров маслонаполненных электроаппаратов. Сущность изобретения заключается в том, что реле содержит корпус с входным и выходным патрубками. В корпусе размещены вертикальный стержень с установленными в его полости верхней и нижней магнитоуправляемыми контактными группами, верхний и нижний поплавки с первым и вторым управляющими магнитами и напорная пластина с третьим управляющим магнитом. Фиксация нижнего поплавка со смещением относительно оси стержня в сторону выходного патрубка и закрепление управляющего магнита на напорной пластине напротив нижней магнитоуправляемой контактной группы позволяет с помощью двух контактов реализовать три основные функции реле, обеспечив сигнализацию о скоплении газа, о потерях масла и о внутренних коротких замыканиях электроаппарата. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Реле защиты маслонаполненного электрического аппарата, содержащее корпус с входным и выходным патрубками и размещенные в корпусе вертикальный стержень с установленными в его полости верхней и нижней магнитоуправляемыми контактными группами, верхний и нижний поплавки с первым и вторым управляющими магнитами соответственно, фиксированные стержнем с возможностью вертикального перемещения, напорную пластину с третьим управляющим магнитом, установленную между входным патрубком и стержнем, отличающееся тем, что нижний поплавок фиксирован со смещением относительно оси стержня в сторону выходного патрубка, а третий управляющий магнит закреплен на напорной пластине напротив нижней магнитоуправляемой контактной группы. 2. Реле по п. 1, отличающееся тем, что верхний поплавок фиксирован со смещением относительно оси стержня в сторону входного патрубка. 3. Реле по п. 1, отличающееся тем, что в корпус введены первый вертикальный шток, снабженный средствами утапливания поплавков, и второй вертикальный шток, выполненный из двух составных частей, одна из которых изготовлена из магнитомягкого, другая из немагнитного материала, а магнитоуправляемые контактные группы установлены в дополнительно введенных в стержень съемных клеммных колодках. 4. Реле по пп. 2 и 3, отличающееся тем, что нижний и верхний поплавки дополнительно фиксированы первым и вторым штоками соответственно.