ГАЗОВОЕ РЕЛЕ ДЛЯ ЗАЩИТЫ СИЛОВОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ С МАСЛЯНОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ Российский патент 2012 года по МПК H01H35/40 H01H33/55 

Настоящее изобретение относится к газовому реле для защиты силового электрического оборудования с масляной изоляцией, такого как силовые трансформаторы.

Известно, что в состав силового электрического оборудования с масляной изоляцией, такого как трансформатор с изолирующей масляной ванной, входит газовое реле, представляющее собой электрическое устройство, которое приводится в действие, когда в трансформаторе происходит ненормальное выделение газа, что обычно является признаком серьезной неисправности, либо когда в трансформаторе возникают характерные масляные течения.

Присутствие газа и/или характерных масляных течений внутри трансформатора с масляной изоляцией всегда является признаком неисправности.

В некоторых случаях газ попадает в трансформатор извне через циркуляционные насосы; в других случаях газ образуется при разложении жидкой или твердой изоляции в результате ее перегрева или в результате дуговых разрядов.

Аналогичным образом, сильные масляные течения, безусловно, вызваны либо серьезными неисправностями внутри трансформатора, которые сопровождаются газообразованием, либо короткими замыканиями и утечками в сети за пределами трансформатора.

Газовое реле установлено в верхней части трансформатора, но ниже масляного резервуара, или расширителя, который обычно называют «расширительным масляным баком».

В некоторых случаях удобно обеспечить наклон соединительной трубы между трансформатором и расширительным масляным баком так, чтобы газовое реле занимало на трансформаторе самую высокую позицию.

В условиях нормальной работы газовое реле заполнено маслом.

Газовое реле, как правило, имеет наружный корпус, который получен литьем из алюминиевого сплава и в котором имеется рама для поддержания подвижного устройства, содержащего верхний поплавок и нижний поплавок, выполненные с возможностью приведения в действие соответствующих магнитных переключателей.

Более конкретно, верхний поплавок посредством соответствующего переключателя разблокирует или блокирует схему аварийной сигнализации, а нижний поплавок таким же образом приводит в действие схему выключения трансформатора.

Газ, который образуется внутри трансформатора, перемещается вверх и накапливается внутри газового реле, вызывая снижение уровня масла в этом реле.

Снижение уровня масла сначала обнаруживается верхним поплавком, который приводит в действие схему аварийной сигнализации, а затем, если газ продолжает накапливаться, снижение уровня масла обнаруживается нижним поплавком, который прямо соединен со схемой отключения трансформатора от питающей линии.

Для обнаружения сильных масляных течений газовое реле снабжено надлежащим образом настроенной регулировочной заслонкой, которая функционирует как датчик расхода масла и соединена со схемой отключения трансформатора от питающей линии.

Регулировочная заслонка имеет тело сложной формы, которое, когда на него непосредственно воздействует сильный масляный поток, расход которого превышает заданное пороговое значение, поворачивается вокруг своей оси и приводит в действие магнитный переключатель выключающей схемы.

Для возобновления работы достаточно, чтобы расход масляного потока упал ниже заданного порогового значения.

Это пороговое значение задается на основании определенных правил, имеющихся в данной области, но очень часто его задает сам пользователь, поэтому производитель реле вынужден расширять ассортимент своего производства и выпускать регулировочные заслонки с разными настройками.

Очевидно, чем ниже указанное пороговое значение расхода масла, задаваемое либо в объемных, либо в массовых единицах, тем выше чувствительность выключающей схемы.

Некоторые известные типы газовых реле обеспечивают возможность изменения настройки регулировочной заслонки путем добавления или удаления противовесов, прикрепляемых к ее нижней части. В других известных типах газовых реле настройка регулировочной заслонки осуществляется путем ее перемещения вдоль направляющих и/или путем поджатия винтами той ее поверхности, на которую действует масляный поток.

В настоящее время на рынке имеются новые газовые реле, которые позволяют изменять чувствительность выключающей схемы трансформатора или, иными словами, позволяют изменять заданное пороговое значение расхода масла, при котором происходит поворот заслонки, путем изготовления этой заслонки таким образом, что ее плоская передняя стенка содержит по меньшей мере одну секцию, которая может быть отделена пользователем путем ее отламывания, если этого требуют условия работы трансформатора.

Таким образом, если пользователь желает получить максимальную чувствительность регулировочной заслонки, он оставляет ее в том состоянии, в котором она была получена от производителя, а если пользователь желает снизить чувствительность заслонки (т.е. повысить допустимый расход масла), он отламывает необходимое количество секций.

Это позволяет производителю стандартизировать производство газовых реле, оставив конечному пользователю возможность самостоятельно выбирать пороговое значение, при котором будет происходить разблокирование выключающей схемы в случае возникновения сильных масляных течений.

Однако такие газовые реле не позволяют задавать пороговое значение, при котором срабатывает регулировочная заслонка, а следовательно, и выключающая схема трансформатора, выше некоторого предела.

Для расхода масла этот предел, обеспечиваемый известными газовыми реле, соответствует скорости масла приблизительно 2 м/с.

Данный факт является недостатком, поскольку пользователь не имеет возможности повысить пороговое значение, при котором срабатывает выключающая схема трансформатора, до такой величины, которая соответствует скорости жидкости 2,5-3 м/с, т.е. пользователь не имеет возможности снизить чувствительность регулировочной заслонки.

Задачей настоящего изобретения является устранение этого недостатка.

В частности, главной задачей настоящего изобретения является создание газового реле для защиты силового электрического оборудования с масляной изоляцией, которое позволяет повысить порог срабатывания заслонки, а следовательно, и выключающей схемы трансформатора, при сильном масляном потоке.

Еще одной задачей настоящего изобретения является обеспечение простоты конструкции такого газового реле.

С целью решения поставленных задач создано газовое реле для защиты силового электрического оборудования с масляной изоляцией согласно п.1 формулы, ссылка на который дана из соображений краткости.

Другие технические характеристики и технические данные предлагаемого газового реле раскрыты в соответствующих зависимых пунктах формулы.

Предлагаемое газовое реле позволяет снизить, по сравнению с уровнем техники, чувствительность регулировочной заслонки к действующему на нее с некоторым постоянством масляному потоку.

Предлагаемое газовое реле является привлекательным для потребителей еще и потому, что оно применимо для большего количества рабочих условий, чем аналогичные реле известных типов.

Другие характеристики настоящего изобретения станут понятны из нижеследующего писания предпочтительного варианта его реализации, которое носит пояснительный, а не ограничительный характер и приведено со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

- фиг.1 изображает перспективный вид газового реле согласно настоящему изобретению;

- фиг.2 изображает увеличенный перспективный вид части фиг.1.

Газовое реле для защиты силового электрического оборудования с масляной изоляцией, такого как трансформаторы, показано на фиг.1 и обозначено числом 1.

В частности, реле 1 согласно настоящему изобретению интегрировано между трансформатором (не показан) и расширителем, или расширительным масляным баком (не показан).

Как видно из фиг.1, реле 1 содержит:

- несущую раму 2, которая предпочтительно изготовлена из пластмассы и которая находится в непосредственном контакте с маслом;

- приводящие в действие средства, в целом обозначенные числом 3, присоединенные к раме 2 и выполненные с возможностью перемещения относительно нее;

- переключающие средства, в целом обозначенные числом 4, функционально присоединенные к средствам 3 и предназначенные для блокирования или разблокирования схемы аварийной сигнализации и/или выключающей схемы электрического оборудования (не показаны);

- регулировочную заслонку масляного потока F, которая в целом обозначена числом 5, присоединена к раме 2, воспринимает масляный поток F и имеет первую позицию, в которой она блокирует выключающую схему электрического оборудования, и вторую позицию, в которую она переходит, если расход масляного потока превышает некоторое пороговое значение, и в которой она разблокирует выключающую схему электрического оборудования.

Согласно настоящему изобретению, газовое реле содержит противодействующие средства, в целом обозначенные числом 6, связанные как с рамой 2, так и с заслонкой 5 и предназначенные для удержания заслонки 5, когда на нее воздействует масляный поток F, в указанной первой позиции, пока расход масла не превысит некоторое пороговое значение.

Реле 1 также содержит наружный корпус 7, образующий внутреннюю камеру 23, которая вмещает масло. Как и в аналогичных известных реле, рама 2 прикреплена к корпусу 7.

Корпус 7 относится к одному из известных типов и предпочтительно получен литьем из алюминиевого сплава и испытан на герметичность.

Кроме того, корпус 7 реле 1 снабжен

- стандартной крышкой 8, от которой отходит кран для выпуска газа и клапан для проведения испытаний, не отмеченные числовыми обозначениями, и

- элементом 9 для проведения механических испытаний.

Кроме того, корпус 7 имеет пробку (не показана) для слива масла.

Из фиг.2 видно, что, предпочтительно, средства 6 содержат первый ферромагнитный элемент 10, прикрепленный к заслонке 5, и второй ферромагнитный элемент 11, обращенный к элементу 10 и соединенный с рамой 2 через промежуточную полосу 12.

Полоса 12 присоединена крепежными средствами, в целом обозначенными числом 13, к свободному концу 2a рамы 2.

В этом случае в плане полоса 12 имеет по существу С-образную форму, в то время как ее поперечное сечение имеет прямоугольную форму.

Полоса 12 изготовлена из металла, предпочтительно (но не обязательно) из латуни.

В описываемом предпочтительном варианте реализации изобретения элемент 10 без возможности извлечения вставлен в фигурное гнездо 14, выполненное в боковой поверхности 15a плоской передней стенки 15, которая является частью заслонки 5, при этом один участок одной из боковых поверхностей элемента 10 виден снаружи.

Более конкретно, элемент 10 в данном случае вставлен с защелкиванием в гнездо 14, но в других конструктивных решениях он может быть присоединен с помощью иных средств широкого применения, например, с помощью клея.

Поверхность 15a стенки 15 обращена встречно к потоку F, как видно из фиг.1.

Элемент 11 жестко прикреплен к наружной стенке 16а главной части 16 полосы 12 и связан с двумя секциями элемента 10, которые расположены рядом с указанным видимым снаружи участком элемента 10.

Предпочтительно (но необязательно), заслонка 5 имеет полость, образованную стенкой 15 и двумя фигурными боковинами 17, 18, которые расположены на некотором расстоянии друг от друга, параллельны друг другу и отходят от боковых краев 15b, 15c стенки 15. Плоскости боковин 17, 18 заслонки 5 перпендикулярны плоскости стенки 15.

Предпочтительно, заслонка 5 снабжена цилиндрическим противовесом 19, который вставлен внутрь круглого отверстия (не видно), выполненного в боковине 18 заслонки 5.

В данном случае боковины 17, 18 и стенка 15 выполнены за одно целое и изготовлены из пластмассы.

Что касается средств 3, они относятся к типу, который в уровне техники уже используется в данной категории устройств, и содержат верхний подвижный поплавок 20 и нижний подвижный поплавок 21.

Средства 4 тоже относятся к типу, который известен специалистам, и содержат магнитные переключатели, один из которых на фиг.2 обозначен числом 22, присоединенные к схеме аварийной сигнализации и выключающей схеме трансформатора.

В процессе работы поплавок 20 и поплавок 21 через соответствующие магнитные переключатели воздействуют на схему аварийной сигнализации и на выключающую схему трансформатора.

В других вариантах реализации, которые не показаны на чертежах, газовое реле может содержать по меньшей мере один дополнительный ферромагнитный элемент, который расположен последовательно, а именно внахлест с первым ферромагнитным элементом с целью повышения сопротивляемости регулировочной заслонки к ее переводу во вторую позицию или, иными словами, с целью еще большего снижения чувствительности регулировочной заслонки.

Реле 1 действует таким образом, что при снижении уровня масла, например, по причине образования газа и его затекания внутрь корпуса 7, верхний подвижный поплавок разблокирует магнитный переключатель 22, который в свою очередь приводит в действие схему аварийной сигнализации.

Дальнейшее снижение уровня масла, вызванное усилением газообразования в трансформаторе, обнаруживается поплавком 21, который вызывает немедленное разблокирование выключающей схемы.

Реле 1 также способно определять, что расход масла превышает заданное пороговое значение, причем это пороговое значение может быть установлено произвольно (в разумных пределах) конечным пользователем.

Подобные ненормальные расходы масла, которые наблюдаются между трансформатором и расширительным масляным баком, нередко являются результатом серьезных неисправностей трансформатора, таких как разряд между витками обмотки, отрицательное влияние которых должно быть немедленно устранено или ограничено.

Если расход масляного потока превышает заданное пороговое значение, которое установлено с помощью настройки, заслонка 5 поворачивается относительно рамы 2 и напрямую приводит в действие выключающую схему трансформатора.

В любом случае, заслонка 5 газового реле согласно настоящему изобретению благодаря средствам 6, которыми она снабжена, сильнее противодействует разблокированию выключающей схемы трансформатора.

Заслонка 5 способна без поворота, а следовательно, и без разблокирования выключающей схемы противостоять масляным потокам, скорость которых составляет 2,5-3 м/с, что выше, чем скорости, на которые могут быть настроены газовые реле известных типов.

Таким образом, с помощью предлагаемого реле возможно более эффективно распознавать временные или не относящиеся к делу отклонения, избегая при их возникновении отключения трансформатора от питающей линии, которое случается при использовании известных технических решений.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что предлагаемое газовое реле для защиты силового электрического оборудования с масляной изоляцией решает поставленные задачи и обеспечивает упомянутые выше преимущества.

В предлагаемое газовое реле для защиты силового электрического оборудования с масляной изоляцией могут быть внесены изменения, например несущая рама может иметь иное конструктивное исполнение.

Кроме того, возможны варианты реализации, в которых противодействующие средства, связанные с регулировочной заслонкой и несущей рамой, относятся к типу, отличному от описанного, что не лишает изобретение заявленных преимуществ.

Иными словами, возможны различные модификации предлагаемого газового реле с сохранением заявленных признаков его новизны. Очевидно, что при изготовлении изобретения его элементы могут быть выполнены из любого материала, иметь любую форму и размеры, в зависимости от решаемых задач, и могут быть заменены их техническими эквивалентами.

Изобретение предназначено для защиты такого электрооборудования, как силовые трансформаторы с изолирующей масляной ванной. Газовое реле (1) содержит несущую раму (2), которая находится в контакте с маслом; приводящие в действие средства (3), соединенные с рамой (2); переключающие средства (4), функционально соединенные со средствами (3) и предназначенные для блокирования или разблокирования схемы аварийной сигнализации и/или выключающей схемы электрического оборудования; регулировочную заслонку (5) масляного потока, которая соединена с рамой (2), выполнена с возможностью воздействия на нее масляного потока и имеет первую позицию, в которой она блокирует выключающую схему, и вторую позицию, в которую она переходит, если расход масляного потока превышает некоторое пороговое значение, и в которой она разблокирует выключающую схему. Реле (1) содержит противодействующие средства, соединенные с рамой (2) и заслонкой (5) для удержания последней в первой позиции. Технический результат - возможность повышения порога срабатывания выключающей схемы трансформатора при сильном масляном потоке за счет повышения порога срабатывания заслонки. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Газовое реле (1) для защиты силового электрического оборудования с масляной изоляцией, содержащее:
- несущую раму (2), которая находится в контакте с маслом;
- наружный корпус (7), который образует внутреннюю камеру (23), вмещающую масло и к которому прикреплена рама (2);
- приводящие в действие средства (3), соединенные с рамой (2) и выполненные с возможностью перемещения относительно нее;
- переключающие средства (4), функционально соединенные со средствами (3) и предназначенные для блокирования или разблокирования схемы аварийной сигнализации и/или выключающей схемы указанного электрического оборудования;
- по меньшей мере одну регулировочную заслонку (5) для регулирования масляного потока (F), которая соединена с рамой (2), выполнена с возможностью воздействия на нее масляного потока (F) и имеет первую позицию, в которой она блокирует выключающую схему электрического оборудования, и вторую позицию, в которую она переходит, если расход масляного потока превышает некоторое пороговое значение, и в которой она разблокирует выключающую схему электрического оборудования,
причем указанное реле также содержит противодействующие средства (6), соединенные с указанными рамой (2) и заслонкой (5) для удержания последней в первой позиции, содержащие первый ферромагнитный элемент (10), прикрепленный к заслонке (5), и второй ферромагнитный элемент (11), обращенный к первому ферромагнитному элементу (10) и соединенный с рамой (2) через промежуточную полосу (12),
отличающееся тем, что первый ферромагнитный элемент (10) прочно вставлен в фигурное гнездо (14), выполненное в боковой поверхности (15а) плоской передней стенки (15) заслонки (5), при этом по меньшей мере один участок одной из боковых сторон первого ферромагнитного элемента (10) виден снаружи, а второй ферромагнитный элемент (11) жестко прикреплен к наружной стенке (16а) главной части (16) промежуточной полосы (12) и связан по меньшей мере с одной секцией первого ферромагнитного элемента (10), расположенной рядом с указанным видимым участком последнего.

2. Реле (1) по п.1, отличающееся тем, что полоса (12) присоединена крепежными средствами (13) к свободному концу (2а) рамы (2).

3. Реле (1) по п.1, отличающееся тем, что в плане полоса (12) имеет, по существу, С-образную форму, а ее поперечное сечение имеет прямоугольную форму.

4. Реле (1) по п.1, отличающееся тем, что полоса (12) изготовлена из металла.

5. Реле (1) по п.1, отличающееся тем, что поверхность (15а) указанной стенки (15) обращена встречно к потоку (F).

6. Реле (1) по п.1, отличающееся тем, что заслонка (5) имеет полую форму, образованную стенкой (14) и двумя фигурными боковинами (17, 18), которые расположены на некотором расстоянии друг от друга, параллельны друг другу и отходят от боковых краев (15b, 15с) указанной стенки (15).

7. Реле (1) по п.6, отличающееся тем, что плоскости боковин (17, 18) заслонки (5) перпендикулярны плоскости указанной стенки (15).

8. Реле (1) по п.6, отличающееся тем, что заслонка (5) снабжена цилиндрическим противовесом (19), который вставлен внутрь по меньшей мере одного круглого отверстия, выполненного по меньшей мере в одной из боковин (17, 18) заслонки (5).

9. Реле (1) по п.6, отличающееся тем, что боковины (17, 18) и стенка (15) выполнены за одно целое и изготовлены из пластмассы.

10. Реле (1) по п.1, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере один дополнительный ферромагнитный элемент, который расположен последовательно с элементом (10) с целью повышения сопротивляемости заслонки (5) к ее переводу во вторую позицию.