СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ОТ ВЗРЫВА И ПОЖАРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСФОРМАТОРА Российский патент 2010 года по МПК H02H5/06 H01F27/14 

Область техники

Настоящее изобретение в общем имеет отношение к области предотвращения, защиты от и/или обнаружения взрыва и/или результирующего пожара трансформаторов. Более конкретно настоящее изобретение имеет отношение к системе и/или устройству, которые позволяют предотвращать и заранее обнаруживать вероятность взрыва и/или результирующего пожара, а именно ранее разложения горючего охлаждающего флюида/ диэлектрического масла.

Уровень техники

Электрические трансформаторы имеют потери как в обмотках, так и в сердечнике, что приводит к необходимости рассеивания создаваемой теплоты. Трансформаторы большой мощности поэтому обычно охлаждают с использованием такого флюида, как масло. Используемые масла являются диэлектриками и могут воспламеняться при температуре ориентировочно свыше 140°С. Так как трансформаторы являются очень дорогими, особое внимание следует уделять их защите. Повреждение изоляции прежде всего создает мощную электрическую дугу, которая вызывает срабатывание системы электрической защиты, отключающей реле питания трансформатора (сетевой выключатель). Электрическая дуга также вызывает соответствующее рассеяние энергии, в результате чего выделяется газ за счет разложения диэлектрического масла, в частности водород и ацетилен. После выделения газа давление внутри оболочки трансформатора возрастает очень быстро, что часто приводит к разрыву механических соединений (болты, сварные швы) в оболочке трансформатора, что вводит указанные газы в контакт с кислородом в окружающем воздухе. Так как ацетилен может самопроизвольно воспламеняться в присутствии кислорода, сразу начинается горение, что вызывает распространение пламени на другое соседнее оборудование, которое также может содержать большие количества горючих веществ. Взрывы могут возникать за счет коротких замыканий, вызванных перегрузками, выбросами напряжения, за счет постепенного ухудшения качества изоляции и недостаточного уровня масла, появления воды или влаги, или повреждения компонента изоляции. Уже известны системы противопожарной защиты для электрических трансформаторов, так же как и датчики пожарной сигнализации для приведения их в действие. Однако эти системы срабатывают со значительным временным запаздыванием, когда масло трансформатора уже горит. Поэтому необходимо принимать меры для предотвращения возгорания трансформатора и распространения пламени на соседнее оборудование. Для замедления разложения диэлектрического флюида за счет электрической дуги уже предложено использовать силиконовые масла вместо обычных минеральных масел. Однако взрыв оболочки трансформатора за счет возрастания внутреннего давления задерживается только на очень короткое время, всего около нескольких миллисекунд. Этот промежуток времени не позволяет принять действенные меры для предотвращения взрыва.

В публикации WO-A-97/12379 раскрыт способ предотвращения, защиты от и/или обнаружения взрыва и/или результирующего пожара электрического трансформатора, снабженного оболочкой, заполненной горючим охлаждающим флюидом, за счет обнаружения разрыва электрической изоляции трансформатора с использованием датчика давления; за счет снижения давления охладителя, содержащегося в оболочке, с использованием клапана; и охлаждения горячих областей охладителя за счет вдувания сжатого инертного газа в дно оболочки, чтобы перемешивать указанный охладитель, и не позволять кислороду поступать в оболочку трансформатора. Этот способ является удовлетворительным и позволяет в определенной степени предотвращать взрыв оболочки трансформатора. Однако указанный способ не дает заблаговременной индикации, чтобы принять нейтрализующие меры. Поэтому к моменту принятия нейтрализующих мер происходит разрушение значительного количества электрической изоляции.

Электрический трансформатор имеет обязательные потери в обмотках и в сердечнике, приводящие к выработке теплоты, которую необходимо рассеивать за счет естественного охлаждения воздухом или маслом, или за счет принудительного охлаждения воздухом или маслом. Крупные электрические трансформаторы обычно охлаждают с использованием масла, которое представляет собой горючий охлаждающий флюид. Крупные электрические трансформаторы имеют устройство для обнаружения и сброса давления, возникающего за счет расширения горючего охлаждающего флюида внутри бака трансформатора, в результате чего удается предотвращать взрыв.

В патенте Индии TN 189089 раскрыты способ и устройство для предотвращения, защиты от и/или обнаружения взрыва и/или результирующего пожара трансформатора. Указанный электрический трансформатор имеет оболочку, заполненную горючим охлаждающим флюидом, причем указанный способ включает в себя следующие операции: обнаружение разрыва в электрической изоляции трансформатора с использованием датчика давления; частичный дренаж (слив) содержащегося в оболочке охлаждающего флюида с использованием клапана; и охлаждение горячих областей охлаждающего флюида за счет вдувания инертного газа под давлением через дно оболочки, для перемешивания охлаждающего флюида и блокирования поступления кислорода из окружающего пространства. Указанный патент имеет особое отношение к средствам создания давления для предотвращения, защиты от и/или обнаружения трансформатора взрыва и/или результирующего пожара, что отличается от задач настоящего изобретения. В этом патенте отсутствует информация о природе средств создания давления.

В патенте США 6,804,092 раскрыто устройство для предотвращения, защиты от и обнаружения взрыва и/или результирующего пожара электрического трансформатора, который имеет оболочку, заполненную горючим охлаждающим флюидом, и средство для уменьшения давления внутри оболочки трансформатора. Средство для уменьшения давления содержит разрывной элемент с встроенным детектором взрыва, снабженным элементом удержания, имеющим первые зоны уменьшенной толщины по сравнению с толщиной других зон элемента удержания, которые могут разрываться без образования фрагментов, когда происходит разрыв указанного элемента, и вторые зоны уменьшенной толщины по сравнению с толщиной других зон элемента удержания, которые могут сгибаться без разрыва, когда происходит разрыв указанного элемента. Указанный разрывной элемент может разрушаться, когда давление внутри оболочки превышает установленный потолок (порог). Сигнал от детектора взрыва, встроенного в разрывной диск, переключает систему охлаждения и предотвращает вход кислорода в контакт с взрывоопасными газами, генерируемыми электрической дугой в контакте с маслом.

В патенте США 6804092 кратко описано средство снижения давления, в котором разрывной элемент разрывается при повышении давления в баке трансформатора выше заранее установленного порога, однако эта система обнаружения и предотвращения взрыва в электрическом трансформаторе не является защищенной от неосторожного или неумелого обращения.

В известных системах используют повышение давление и затем принимают меры предотвращения взрыва за счет использования разрывного диска или средства снижения давления. Как в IN 189089, так и в US 6804092 имеются недостатки, связанные с тем, что разрыв происходит со значительной задержкой от момента возникновения внутренней электрической дуги. Поэтому за счет задержки в обнаружении развившегося давления велика вероятность взрыва и/или результирующего пожара в электрическом трансформаторе. Ни в одном из известных источников не предложены система или способ, которые позволяют обнаруживать разрыв или предотвращать его появление без задержки.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание системы, которая позволяет устранить указанные выше недостатки известных ранее систем.

Первой задачей настоящего изобретения является создание системы, которая позволяет обнаруживать и предотвращать вероятность взрыва и/или результирующего пожара заблаговременно, то есть ранее разложения горючего охлаждающего флюида/ диэлектрического масла.

Другой задачей настоящего изобретения является создание защищенной от неосторожного или неумелого обращения системы и способа предотвращения, защиты от и/или обнаружения взрыва и/или результирующего пожара электрического трансформатора с минимальной задержкой срабатывания.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание системы для предотвращения, защиты от и/или обнаружения взрыва и/или результирующего пожара повышающего или понижающего трансформатора, который имеет входное напряжение и выходное напряжение.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание системы, в которой отсутствуют датчики давления, датчики температуры или датчики пара.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание системы, которая является экономичной и имеет минимальную сложность управления.

Настоящее изобретение имеет отношение к созданию системы и способа заблаговременного предотвращения, защиты от и/или обнаружения взрыва и/или результирующего пожара электрического трансформатора, причем указанная система содержит одно или несколько электрических реле разностного (дифференциального) тока для определения разности входного тока и выходного тока с потолочным (максимальным) уровнем и подачи первого входного сигнала на блок управления, если отношение входного тока к выходному току превышает заранее установленный предел; одно или несколько газовых реле для обнаружения чрезмерного выброса масла в трансформаторе и подачи второго входного сигнала на блок управления, один или несколько сетевых выключателей, получающих входные сигналы от газового реле и/или других средств измерения и подающих в таком случае третий входной сигнал на блок управления; один или несколько блоков управления, получающих первый, второй и третий входные сигналы от указанных электрического реле разностного тока, газового реле и сетевых выключателей и вырабатывающих в таком случае сигнал управления, поступающий на подъемный электромагнит для его включения и дренажа горючего охлаждающего флюида через дренажный клапан, с последующим вдуванием инертного газа со дна бака электрического трансформатора через клапан выпуска азота, чтобы перемешивать горючий охлаждающий флюид и снижать содержание кислорода, чтобы предотвратить взрыв и/или результирующий пожар в электрическом трансформаторе.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается система для предотвращения, защиты от и/или обнаружения взрыва и/или результирующего пожара электрического трансформатора (30) заблаговременно, ранее разложения горючего охлаждающего флюида/ диэлектрического масла, причем указанная система содержит:

одно или несколько электрических реле (26) разностного тока для определения разности входного тока и выходного тока с потолочным уровнем и подачи первого входного сигнала на блок (1) управления, если отношение входного тока к выходному току превышает заранее установленный предел; причем указанные входной ток и выходной ток представляют собой соответственно токи в проводе (22) высокого напряжения и в проводе (23) низкого напряжения электрического трансформатора (30);

одно или несколько газовых реле (18) для обнаружения чрезмерного выброса масла в трансформаторе и подачи в таком случае второго входного сигнала на блок (1) управления;

один или несколько сетевых выключателей, получающих входные сигналы от электрического реле (26) разностного тока и от газового реле (18) и подающих в таком случае третий входной сигнал на блок (1) управления;

один или несколько блоков (1) управления, получающих первый, второй и третий входные сигналы соответственно от указанных электрического реле (26) разностного тока, газового реле (18) и сетевых выключателей (24, 28) и вырабатывающих в таком случае сигнал управления, поступающий на подъемный электромагнит (5) для его включения и дренажа горючего охлаждающего флюида (11) через дренажный клапан (4), с последующим вдуванием инертного газа со дна бака (14) электрического трансформатора через клапан (6) выпуска азота, чтобы перемешивать горючий охлаждающий флюид (11) и снижать его температуру и содержание кислорода, чтобы предотвратить взрыв и/или результирующий пожар в электрическом трансформаторе (30).

В соответствии с настоящим изобретением предлагается также способ предотвращения, защиты от и/или обнаружения взрыва и/или результирующего пожара электрического трансформатора (30) заблаговременно (ранее возникновения электрической дуги) за счет использования указанной выше системы, причем указанный способ включает в себя следующие операции:

а) вычисление разности входного тока и выходного тока через электрический трансформатор (30) с потолочным уровнем за счет использования одного или нескольких электрических реле (26) разностного тока и подача первого входного сигнала на блок (1) управления, если отношение входного тока к выходному току превышает заранее установленный предел; причем указанные входной ток и выходной ток представляют собой соответственно токи в проводе (22) высокого напряжения и в проводе (23) низкого напряжения электрического трансформатора (30);

b) определение/обнаружение чрезмерного выброса масла в указанном трансформаторе за счет использования газового реле (18) и подача в таком случае второго входного сигнала на блок (1) управления;

c) подача третьего входного сигнала на блок (1) управления от сетевых выключателей (24, 28), когда указанные сетевые выключатели получают входные сигналы от газового реле (18) и от электрического реле (26) разностного тока;

а) выработка сигнала управления на основании первого, второго и третьего входных сигналов от указанных электрического реле (26) разностного тока, газового реле (18) и сетевых выключателей, поступающих в блок (1) управления, и подача указанного сигнала управления на подъемный электромагнит (5) для его включения и осуществления дренажа горючего охлаждающего флюида (11) через дренажный клапан (4), с последующим вдуванием инертного газа со дна бака (14) электрического трансформатора через клапан (6) выпуска азота, чтобы перемешивать охлаждающий флюид и снижать содержание кислорода для того, чтобы предотвратить взрыв и/или результирующий пожар в электрическом трансформаторе (30).

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан общий вид системы для предотвращения, защиты от и/или обнаружения взрыва и/или результирующего пожара электрического трансформатора.

На фиг.2 схематично показана логика работы устройства в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.3 показана блок-схема блока управления.

Подробное описание чертежей

На фиг.1 показан общий вид устройства для предотвращения, защиты от и/или обнаружения взрыва и/или результирующего пожара электрического трансформатора. На фиг.1 показан электрический трансформатор (30), который содержит бак (14) электрического трансформатора и электрические провода (22) высокого и низкого напряжения, подключенные к вводу (15) высокого и низкого напряжения трансформатора, а также при необходимости другие провода (23) высокого и низкого напряжения, подключенные к вводу (16) трансформатора. Бак (14) электрического трансформатора заполнен горючим охлаждающим флюидом (11). Электрический трансформатор (30) соединен с расширительным баком (21) электрического трансформатора, который имеет связь с баком (14) электрического трансформатора по трубе (19). Труба (19) снабжена запорным клапаном (20) расширительного бака электрического трансформатора (TCTV), который закрывает трубу (19), когда наблюдается быстрое перемещение горючего охлаждающего флюида (11) из расширительного бака (21) электрического трансформатора в бак (14) электрического трансформатора. Труба (19) также снабжена газовым реле (18) для обнаружения выделения и/или выброса газа в горючем охлаждающем флюиде (11) из бака (14) электрического трансформатора в направлении расширительного бака (21) электрического трансформатора. Электрические провода (22) высокого и низкого напряжения и при необходимости электрические провода (23) высокого и низкого напряжения служат для подвода тока к трансформатору для повышения или понижения напряжения, а электрического реле (26) разностного тока служит для измерения разностного тока между входящими электрическими проводами (22) высокого и низкого напряжения и выходящими электрическими проводами (23) высокого и низкого напряжения. Установлен заданный предел разностного тока электрического реле (26) разностного тока. Когда достигается заданный предел разности уровней тока, электрическое реле (26) разностного тока отключает электрический трансформатор (30) от сети при помощи сетевого выключателя (выключателей). Газовое реле также отключает электрический трансформатор (30) от сети, когда происходит внезапный выброс горючего охлаждающего флюида (11). Выходной сигнал электрического реле (26) разностного тока или газового реле отключает сетевой выключатель (сетевые выключатели) от входных соединений и (при параллельном подключении) от выходных соединений вводов (15) и (16) высокого и низкого напряжения трансформатора, причем одновременно сигнал поступает на блок (1) управления. Этот блок (1) управления подает сигнал управления на клапан (4) дренажа масла, только если поступают сигналы отключения электрического трансформатора (30) как от токового электрического реле (26), так и от газового реле. Срабатывание дренажного клапана (4) горючего охлаждающего флюида (11) происходит при приеме сигнала управления, вырабатываемого блоком (1) управления, который включает подъемный электромагнит (5), начинающий дренаж, с последующим вдуванием газообразного азота со дна бака через клапан выпуска азота (6), за счет чего обеспечивается перемешивание масла и снижается содержание кислорода в пространстве над горючим охлаждающим флюидом (11) в баке, в результате чего обеспечивается защита горючего охлаждающего флюида (11) в баке (14) электрического трансформатора. В случае разрыва любого ввода высокого и низкого напряжения трансформатора газообразный азот поднимается вверх через любой разрыв или трещину, вызванные взрывом, и создает оболочку вокруг разрыва, снижающую проникновение кислорода в бак. Газообразный азот хранится в герметичном баллоне (7). Вдувание газообразного азота также производят по сигналу управления, вырабатываемому блоком (1) управления. Кроме того, система, показанная на фиг.1, содержит другие элементы, такие как сигнализаторы (17) пожара, которые позволяют обеспечивать предотвращение, защиту от и/или обнаружение взрыва и/или результирующего пожара электрического трансформатора. Показанные на фиг.1 компоненты имеют следующие позиционные обозначения:

1. Блок управления

2. Устройство питания

3. FEC

4. Дренажный клапан

5. Подъемный электромагнит

6. Клапан выпуска азота

7. Баллон для азота

8. Масляный картер

9. Клапан дренажа масла трансформатора

10. Сигнальный пост

11. Горючий охлаждающий флюид

12. Уровень грунта

13. Колеса

14. Бак электрического трансформатора

15. Ввод высокого напряжения трансформатора (или наоборот)

16. Ввод низкого напряжения трансформатора (или наоборот)

17. Датчики пожарной сигнализации

18. Газовое реле

19. Труба

20. Запорный клапан расширительного бака электрического трансформатора (TCIV)

21. Расширительный бак электрического трансформатора

22. Электрический провод высокого напряжения (или наоборот)

23. Электрический провод низкого напряжения (или наоборот)

24. Входной сетевой выключатель

25. Входная магистраль

26. Электрическое реле разностного тока

27. Выходная магистраль

28. Выходной сетевой выключатель

29. Кабели

30. Электрический трансформатор.

На фиг.3 показана схема блока управления, которая содержит источник питания (301), многопозиционный переключатель (302), механический кулачковый контактор (303) сигнала реле разностного тока, контактор (304) сигнала газового реле, контактор (305) сигнала отключения сетевого выключателя, контактор (306) сигнала отключения сигнализатора пожара, систему (307) проверки кабелей и реле/контактор (308) для размыкания соседних устройств. При подаче питания на механический кулачковый контактор (303), контактор (304) и контактор (305) поступает сигнал управления на подъемный электромагнит (5) для начала дренажа горючего охлаждающего флюида и последующего вдувания газообразного азота со дна бака электрического трансформатора. При подаче питания на контакторы (306), (304) и (305) поступает сигнал управления на подъемный электромагнит (электромагниты) для начала дренажа горючего охлаждающего флюида и последующего вдувания газообразного азота со дна бака электрического трансформатора.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение имеет отношение к созданию системы для заблаговременного предотвращения, защиты от и/или обнаружения взрыва и/или результирующего пожара электрического трансформатора (30), причем указанная система содержит, одно или несколько электрических реле (26) разностного тока, позволяющих определять разность входного тока и выходного тока и подавать первый входной сигнал на блок (1) управления, если отношение входного тока к входному току превышает заранее установленный предел, одно или несколько газовых реле (18) для измерения чрезмерного выброса масла в трансформаторе и подачи второго входного сигнала на блок (1) управления, один или несколько сетевых выключателей, получающих входные сигналы от газового реле (18) и/или от других средств измерения и подающих третий входной сигнал на блок (1) управления, один или несколько блоков (1) управления, получающих первый, второй и третий входные сигналы от указанных электрического реле (26) разностного тока, газового реле (18) и сетевых выключателей (24, 28) и вырабатывающих сигнал управления, поступающий на подъемный электромагнит (5) для дренажа горючего охлаждающего флюида (11) через дренажный клапан (4) и затем для вдувания инертного газа со дна бака (14) электрического трансформатора через клапан (6) выпуска азота, чтобы перемешивать горючий охлаждающий флюид (11) и снижать его температуру и содержание кислорода, чтобы предотвратить взрыв и/или результирующий пожар в электрическом трансформаторе (30).

В соответствии с первым вариантом настоящее изобретение имеет отношение к созданию системы, в которой входной ток и выходной ток электрического реле (26) разностного тока представляют собой соответственно ток в проводе (22) высокого напряжения и ток в проводе (23) низкого напряжения.

В соответствии с другим вариантом настоящее изобретение имеет отношение к созданию системы, в которой указанный электрический трансформатор (30) имеет бак (14) электрического трансформатора, заполненный горючим охлаждающим флюидом (11).

В соответствии с еще одним вариантом настоящее изобретение имеет отношение к созданию системы, в которой клапан (6) выпуска азота служит для вдувания газообразного азота, чтобы перемешивать охлаждающий флюид и снижать содержание кислорода.

В соответствии с еще одним вариантом настоящее изобретение имеет отношение к созданию системы, в которой электрическое реле (26) разностного тока подает первый входной сигнал на блок (1) управления, если отношение входного тока к выходному току превышает 1:40.

В соответствии с еще одним вариантом настоящее изобретение имеет отношение к созданию системы, в которой выработка сигнала управления блоком (1) управления и дренаж горючего охлаждающего флюида (11) через дренажный клапана (4) и последующее вдувание инертного газа со дна бака (14) электрического трансформатора осуществляются в течение периода времени от 50 до 700 мс.

В соответствии с еще одним вариантом настоящее изобретение имеет отношение к созданию системы, в которой электрический трансформатор (30) соединен с запорным клапаном (20) расширительного бака электрического трансформатора (TCIV) и с расширительным баком (21) электрического трансформатора при помощи трубы (19), для осуществления изоляции электрического трансформатора (30), когда обнаружено быстрое перемещение горючего охлаждающего флюида (11) из расширительного бака (21) электрического трансформатора в бак (14) электрического трансформатора.

В соответствии с еще одним вариантом настоящее изобретение имеет отношение к созданию способа заблаговременного предотвращения, защиты от и/или обнаружения взрыва и/или результирующего пожара электрического трансформатора (30) за счет использования указанной системы, причем указанный способ включает в себя следующие операции: а) вычисление разности входного тока и выходного тока электрического трансформатора (30) с использованием одного или нескольких электрических реле (26) разностного тока и подача первого входного сигнала на блок (1) управления, если отношение входного тока к выходному току превышает заранее установленное пороговое значение, b) измерение/обнаружение чрезмерного выброса масла в указанном трансформаторе с использованием газового реле (18) и подача второго входного сигнала на блок (1) управления, с) подача третьего входного сигнала на блок (1) управления через сетевые выключатели (24, 28), когда указанные сетевые выключатели получают сигналы от газового реле (18) и/или от других средств измерения, d) выработка сигнала управления при поступлении первого, второго и третьего входных сигналов от указанного реле (26) разностного тока, газового реле (18) и сетевых выключателей в блок (1) управления, подача питания на подъемный электромагнит (5) для дренажа горючего охлаждающего флюида (11) через дренажный клапан (4) и затем вдувание инертного газа со дно бака (14) электрического трансформатора через клапан (6) выпуска азота, для перемешивания охлаждающего флюида и снижения содержания кислорода, чтобы исключить взрыв и/или результирующий пожар в электрическом трансформаторе (30).

В соответствии с еще одним вариантом настоящего изобретения в операции (а) входной ток и выходной ток электрического реле (26) разностного тока представляют собой соответственно ток в проводе (22) высокого напряжения и ток в проводе (23) низкого напряжения.

В соответствии с еще одним вариантом настоящего изобретения в операции (а) электрическое реле (26) разностного тока подает первый входной сигнал на блок (1) управления, если отношение входного тока к выходному току превышает 1: 40.

В соответствии с еще одним вариантом настоящего изобретения выработка сигнала управления блоком (1) управления и дренаж горючего охлаждающего флюида (11) через дренажный клапан (4) и последующее вдувание инертного газа через дно бака (14) электрического трансформатора протекают в течение периода времени от 50 до 700 мск.

В соответствии с еще одним вариантом настоящего изобретения в операции (d) через клапан (6) выпуска азота вдувают газообразный азот для перемешивания охлаждающего флюида и снижения содержания кислорода.

В соответствии с еще одним вариантом настоящего изобретения в операции (d) электрический трансформатор (30) изолируют при помощи запорного клапана (20) расширительного бака электрического трансформатора (TCIV), когда обнаружено быстрое перемещение горючего охлаждающего флюида (11) из расширительного бака (21) электрического трансформатора в бак (14) электрического трансформатора.

Эксперименты показали, что дисбаланс входного тока и выходного тока в электрическом трансформаторе (30) может быть измерен при помощи электрического реле разностного тока, которое позволяет обнаруживать разность между входным и выходным токами. Как только заранее установленный предел дисбаланса входного и выходного тока или наоборот будет превышен, электрическое реле разностного тока срабатывает и выдает сигнал на отключение сетевых выключателей входного и выходного тока, соединенных с электрическим трансформатором (30), в результате чего электрический трансформатор будет изолирован от входного источника (а также от выходного источника в том случае, когда выход электрического трансформатора соединен параллельно с выходом другого электрического трансформатора). Кроме того, если возникает выброс горючего охлаждающего флюида за счет внезапной турбулентности, он может быть обнаружен при помощи газового реле. При этом газовое реле также дает сигнал на отключение сетевых выключателей входного и выходного тока электрического трансформатора, в результате чего электрический трансформатор будет изолирован. Способ предотвращения, защиты от и/или обнаружения взрыва и/или результирующего пожара электрического трансформатора, причем электрический трансформатор имеет оболочку, заполненную горючим охлаждающим флюидом, содержит следующие операции: 1) обнаружение отклоняющийся от нормы ситуации за счет обнаружения разности между входным и выходным токами трансформатора с использованием электрического реле разностного тока; 2) обнаружение чрезмерного выброса масла с использованием газового реле; 3) передача выходных сигналов как электрического реле разностного тока, так и газового реле на блок управления для выработки сигнала управления; 4) дренаж (спуск) горючего охлаждающего флюида с использованием клапана, который включают по сигналу управления, вырабатываемому блоком управления; 5) вдувание газообразного азота со дна бака трансформатора, чтобы перемешивать горючий охлаждающий флюид и снижать температуру горючего охлаждающего флюида, а также снижать содержание кислорода, причем указанное электрическое реле разностного тока обнаруживает разность между входным и выходным токами с заранее установленным пределом, и как только заранее установленный предел превышен, электрическое реле разностного тока разъединяет входной и входной сетевые выключатели электрического трансформатора и изолирует его. Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением предлагаются способ и устройство для предотвращения, защиты от и обнаружения взрыва и/или результирующего пожара электрического трансформатора, причем указанное устройство содержит:

1) электрическое реле разностного тока для определения разности между входным током и выходным током с заранее установленным уровнем;

2) газовое реле для определения чрезмерного выброса масла;

3) сетевые выключатели, на которые поступают входные сигналы от газового реле и/или других средств измерения;

4) блок управления, вырабатывающий сигнал управления подачей питания на подъемный электромагнит для дренажа (спуска) горючего охлаждающего флюида и последующего вдувания газообразного азота со дна бака электрического трансформатора через клапан, чтобы перемешивать горючий охлаждающий флюид и снижать содержание кислорода;

5) при получении блоком управления сигналов от электрического реле разностного тока, газового реле и от сетевого выключателя (сетевых выключателей) блок управления вырабатывает сигнал управления, запускающий дренаж горючего охлаждающего флюида и вдувание газообразного азота, для предотвращения, защиты от и/или обнаружения возможного взрыва и/или результирующего пожара в электрическом трансформаторе.

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением газообразный азот хранится в герметичном баллоне и его вдуванием с заданной скоростью управляют при помощи клапана, который срабатывает по сигналу управления, вырабатываемому блоком управления.

Промышленная применимость

1. Настоящее изобретение позволяет обнаруживать и предотвращать возникновение взрыва и/или результирующего пожара заблаговременно, то есть ранее разложения горючего охлаждающего флюида/диэлектрического масла.

2. Настоящее изобретение также позволяет создать защищенную от неосторожного или неумелого обращения систему и способ для предотвращения, защиты от и/или обнаружения взрыва и/или результирующего пожара электрического трансформатора с минимальной задержкой срабатывания.

3. Настоящее изобретение также позволяет создать систему, в которой отсутствуют датчики давления, датчики температуры или датчики пара.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к заблаговременному предотвращению, защите от и/или обнаружения взрыва и/или результирующего пожара электрического трансформатора. Технический результат состоит в раннем обнаружении разложения горючего охлаждающего флюида/диэлектрического масла. Система содержит одно или несколько электрических реле разностного тока для определения разности входного тока и выходного тока в проводах высокого и низкого напряжения с потолочным уровнем и подачи первого входного сигнала на блок управления, если отношение входного тока к выходному току превышает заранее установленный предел. Газовые реле обнаруживают чрезмерный выброс масла в трансформаторе для подачи в этом случае второго входного сигнала на блок управления. Сетевые выключатели получают входные сигналы от электрического реле разностного тока и газового реле и подают. Блоки управления получают указанные первый, второй и третий входные сигналы и вырабатывают сигнал управления, поступающий на подъемный электромагнит для его включения и дренажа масла через дренажный клапан с последующим вдуванием инертного газа со дна бака электрического трансформатора через клапан выпуска азота, чтобы перемешивать масло, снижать его температуру и уменьшать содержание кислорода, чтобы предотвратить взрыв и/или результирующий пожар в электрическом трансформаторе. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система для предотвращения, защиты от и/или обнаружения взрыва и/или результирующего пожара электрического трансформатора (30) заблаговременно, ранее разложения горючего охлаждающего трансформатор диэлектрического масла (11), содержащая:
одно или несколько электрических реле (26) разностного тока для определения разности входного тока и выходного тока с потолочным уровнем и подачи первого входного сигнала на блок (1) управления, если отношение входного тока к выходному току превышает заранее установленный предел;
причем указанные входной ток и выходной ток представляют собой соответственно токи в проводе (22) высокого напряжения и в проводе (23) низкого напряжения электрического трансформатора (30);
одно или несколько газовых реле (18) для обнаружения чрезмерного выброса масла в трансформаторе и подачи в этом случае второго входного сигнала на блок (1) управления;
один или несколько сетевых выключателей, получающих входные сигналы от электрического реле (26) разностного тока и газового реле (18) и подающих в этом случае третий входной сигнал на блок (1) управления;
один или несколько блоков (1) управления, получающих первый, второй и третий входные сигналы соответственно от указанных электрического реле (26) разностного тока, газового реле (18) и сетевых выключателей (24, 28) и вырабатывающих сигнал управления, поступающий на подъемный электромагнит (5) для его включения и дренажа масла (11) через дренажный клапан (4), с последующим вдуванием инертного газа со дна бака (14) электрического трансформатора через клапан (6) выпуска азота, чтобы перемешивать масло (11) и снижать его температуру и уменьшать содержание кислорода, чтобы предотвратить взрыв и/или результирующий пожар в электрическом трансформаторе (30).

2. Система по п.1, в которой электрический трансформатор (30) содержит бак (14), заполненный маслом (11).

3. Система по п.1, в которой клапан (6) выпуска азота обеспечивает вдувание газообразного азота для перемешивания масла (11) и снижения его температуры и содержания кислорода.

4. Система по п.1, в которой электрическое реле (26) разностного тока подает первый входной сигнал на блок (1) управления, если отношение входного тока к выходному току превышает 1:40.

5. Система по п.1, в которой выработку сигнала управления блоком (1) управления и дренаж масла (11) через дренажный клапан (4) и последующее вдувание инертного газа со дна бака (14) электрического трансформатора осуществляют в течение периода времени от 50 до 700 мс.

6. Система по п.1, в которой электрический трансформатор (30) соединен с запорным клапаном (20) расширительного бака электрического трансформатора и с расширительным баком (21) электрического трансформатора при помощи трубы (19), для осуществления изоляции электрического трансформатора (30), когда обнаружено быстрое перемещение масла (11) из расширительного бака (21) электрического трансформатора в бак (14) электрического трансформатора.

7. Способ обнаружения, предотвращения и/или защиты от взрыва, и/или результирующего пожара электрического трансформатора (30), который включает в себя следующие операции:
a) определение разности входного тока и выходного тока через электрический трансформатор (30) с потолочным уровнем, за счет использования одного или нескольких электрических реле (26) разностного тока, и подача первого входного сигнала на блок (1) управления, если отношение входного тока к выходному току превышает заранее установленный предел; причем указанные входной ток и выходной ток представляют собой соответственно токи в проводе (22) высокого напряжения и в проводе (23) низкого напряжения электрического трансформатора (30);
b) обнаружение чрезмерного выброса масла в указанном трансформаторе за счет использования газового реле (18) и подача в этом случае второго входного сигнала на блок (1) управления;
c) подача третьего входного сигнала на блок (1) управления от сетевых выключателей (24, 28), когда указанные сетевые выключатели получают входные сигналы от газового реле (18) и от электрического реле (26) разностного тока;
d) выработка сигнала управления на основании первого, второго и третьего входных сигналов от указанных электрического реле (26) разностного тока, газового реле (18) и сетевых выключателей, поступающих в блок (1) управления, и подача указанного сигнала управления на подъемный электромагнит (5) для его включения и осуществления дренажа масла (11) через дренажный клапан (4), с последующим вдуванием инертного газа со дна бака (14) электрического трансформатора через клапан (6) выпуска азота, чтобы перемешивать охлаждающее масло (11) и снижать содержание кислорода, чтобы предотвратить взрыв и/или результирующий пожар в электрическом трансформаторе (30).

8. Способ по п.7, в котором в операции (а) электрическое реле (26) разностного тока подает первый входной сигнал на блок (1) управления, если отношение входного тока к выходному току превышает 1:40.

9. Способ по п.7, в котором в операции (d) выработку сигнала управления блоком (1) управления и дренаж масла (11) через дренажный клапан (4) и последующее вдувание инертного газа со дна бака (14) электрического трансформатора осуществляют в течение периода времени от 50 до 700 мс.

10. Способ по п.7, в котором в операции (d) клапан (6) выпуска азота обеспечивает вдувание газообразного азота для перемешивания масла (11) и снижения содержания кислорода.

11. Способ по п.7, в котором в операции (d) электрический трансформатор (30) изолируют за счет использования запорного клапана (20) расширительного бака электрического трансформатора, когда наблюдается быстрое перемещение охлаждающего масла (11) из расширительного бака (21) электрического трансформатора в бак (14) электрического трансформатора.

12. Электрический трансформатор (30), который содержит систему по п.1 для предотвращения, защиты от и/или обнаружения взрыва и/или результирующего пожара электрического трансформатора.