Приспособление для защиты электрического аппарата с масляным наполнителем от перегрузок или повреждений Советский патент 1933 года по МПК H02H7/04 H01F27/14 H02H5/08 

Широко известна так называемая „защита Бухгольца, применяемая для предохранения наполненных маслом электрических аппаратов от перегрузок и повреждений, сопровождающихся изменением объема масла или выделением газов из масла. В этой системе защиты применяется реле, располагаемое обычно между защищаемым аппаратом и консерватором и снабженное поплавковыми или иной конструкции контактами, которые в случае появления газов замыкают сначала сигнальную цепь, а затем и цепь выключающих приборов, В частности известны подобные реле, которые реагируют не только на факт появления перегрузки или аварии, но и на скорость ее развития. Предлагаемое приспособление касается устройства подобного реле; согласно изобретению тарелка клапана герметически закрытого консерватора снабжается калиброванным отверстием для выпуска воздуха из консерватора, таким образом соразмеренным, чтобы, с одной стороны, при нормальном по величине и сравнительно мед;5 нном увеличении объема масла, воздух успевал пе316

реходить через названное отверстие, не создавая в консерваторе значительного давления и не вызывая действия контактов, но чтобы, с другой стороны, контакты приходили в действие как при значительном, хотя бы и медленно, происходящем, увеличении объема масла, например, при длительной перегрузке, так и при менее значительном, но быстро происходящем увеличении объема масла (например, при коротких замыканиях вне защищаемого аппарата, и при появлении газов (например, при повреждениях внутри самого аппарата). Во втором случае воздух не успевает проходить через отверстие и в консерваторе создается определенное давление, передающееся в трубку реле, помещаемую вблизи места прохождения масла из аппарата в консерватор; при этом обычным образом замыкаются контакты сначала сигнальных, а затем и выключающих приборов. Согласно видоизменению, надлежащим образом изогнутая трубка, закрепленная во фланце, снабженном калиброванным отверстием, заполнена ртутью, служащей для замыкания контактов, а по третьему варианту-отверстие устроено в трубке, расположенной внутри консерватора и содержащей контакты или механизм для привода контактов, и служит для пропуска масла из аппарата в консерватор.

На чертеже фиг. 1 изображает вид спереди предлагаемого приспособления по первому варианту; фиг. 2-вертикальный разрез; фиг. 3-вертикальный разрез приспособления по второму варианту; фиг. 4- 5-схематическое изобра ение приспособления по второму варианту и электрическую схему включения; фиг. 6-схематическое изображение приспособления по третьему варианту в вертикальном разрезе (фиг. 1 и 2).

Согласно первому варианту (фиг. 1 и 2) тарелка 1 предохранительного клапана герметически закрытого консерватора снабжена калиброванным отверстием 27, через которое воздух внутри консерватора имеет сообщение с атмосферой. Калиброванное отверстие 27 просверлено в ниппеле 24 (фиг. 2), ввернутом в тарелку 7.

В эту тггрелку ввернута также трубка 20, оканчивающаяся снизу раструбом 31 и нагруженная пружиной 22, встроенной между укрепленным на трубке 20 кольцом 2/ и планкой 23 и прижимающей тарелку / к скошенному на конус фланцу ниппеля 28. Этот последний ввернут во фланец, устроенный на консерваторе, и служит в качестве неподвижной части предохранительного клапана. Клапан служит для предохранения кожуха защищаемого аппарата, например, трансформатора, от выпучиваний или даже от повреждений (взрыва), в случае чрезмерного повышения давления внутри трансформатора, которое может возникнуть при коротких замыканиях и других крупных авариях. Пружина 22 соразмерена так, чтобы при давле«иях, опасных для трансформатора, тарелка 7 клапана поднималась, тем самым открывая клапан и освобождая выход воздуху и газам наружу. Раструб 57 трубки 20 погружен в масло, как это показано, например, на фиг. 5, где через 26 обозначен консерватор.

Тарелка / составляет одно целое с ци линдром 2, в котором может перемещаться поршень 3, связанный штоком 4 с пальцем 6- Цилиндр 4 покрыт крышкой 5, снабженной отверстием, через которое

воздух в цилиндре сообщается с атмосферой. На крышке 5 смонтированы контактный механизм 7-9 цепи сигнала, контактный механизм 76, /7 цепи выключения и спусковой механизм 70, /7. Цилиндр 2 снабжен краном 79 для выпуска газов из-под поршня 2 после подъема последнего.

Контактный механизм цепи сигнала состоит из штока 9, расположенного в изолирующей гильзе 7, укрепленной на крышке 5; гильза 7 несет два неподвижных контакта 8, включенных в цепь сигналу, а нагруженный пружиной шток 9 несет контактный мостик 32 и ролик 6. В разомкнутом положении контактного механизма 7-9, показанном на фиг. 2 и соответствующем нормальной работе трансформатора, ролик 6 упирается в палец 6 штока 4. Контактный механизм цепи выключения состоит из двух неподвижных контактов 29, установленных изолированно на тарелке 7 и включенных в указанную цепь, и контактного мостика 18, укрепленного на штоке 76, снабженном зубом и нагруженном включающей пружиной 30. В разомкнутом положении, показанном на чертеже и соответствующем нормальной работе трансформатора, шток 76 удерживается в поднятом состоянии тем, что зуб 77 упирается в собачку /7 спускового механизма, лежащую на кронштейне 72 и связанную с изогнутым рычагом JO; последний шарнирно укреплен на стойке 33, нагружен стопорной пружиной 75 и снабжен на конце роликом 70, взаимодействующим механически с пальцем 6. Все приспособление прикрыто кожухом 25.

Действие приспособления происходит следующим образом. В исходном положении уровни масла в трубке 20 и в консерваторе одинаковы; при нормальной нагрузке трансформатора и отсутствии в нем повреждений масло, вследствие нагрева и увеличения объема, будет с известной скоростью подниматься в консерваторе и в трубке 20. Калиброванное отверстие 27 в ниппеле 24 соразмерено так, чтобы при скорости подъема уровня масла, соответствующей нормальному режиму трансформатора, воздух, вытесняемый из конденсатора поднимающимся маслом, проходил через калиброванное отверстие, не создавая в консерваторе сколько-нибудь заметного давления. При этом уровень масла в трубке 20 повысится в меньшей степени, чем уровень масла в консерваторе, так как воздух из консерватора свободно уходит, а трубка .метически закрыта и ее внутреннее пространство не имеет сообщения с атмосферой; по этой причине в трубке 20 создается давление, соответствующее весу столба масла, высота которого равна раз-ности указанных уровней. При нормальном режиме это давление будет весьма незначительным, и поршень 3 останется в показанном на фиг. 2 положении, так как -его вес, сила трения в механизме и сила лружин подбираются соответственным образом.

Если на трансформатор, полностью натруженный и достигший теплового равновесия, включить дополнительную нагрузку, то температура масла поднимется, разность уровней увеличится и давление S трубке сделается достаточным для перемещения поршня 3 вверх. При этом сначала освобождается шток Р сигнального контакта и замыкается цепь сигнала, .а затем, если перегрузка не будет снята, освобождается шток /5 выключающего контакта и происходит замыкание цепи выключающего трансформатор аппарата.

Если трансформатор будет включен на перегрузку с самого начала, то скорость подъема температуры масла и скорость протекания воздуха через калиброванное отверстие будут таковы, что в консерваторе возникнет некоторое давление (сверх атглосферного), которое будет передано в трубку и сложится с давлением, соответствующим разности уровней масла в консерваторе и трубке; при этом произойдет также перемещение поршня 3 и описанные выше контактные механизмы сработают в том же порядке.

В случае короткого замыкания вне трансформатора происходит немедленное и резкое повышение температуры масла. При этом резко повысится давление в консерваторе и трубке и реле сработает почти мгновенно.

При внутренних повреждениях (замыкание между витками, пожар железа и т. п.) лолучается местный перегрев и разложение изоляции и масла. Газообразные продукты разложения устремляются в консерватор и улавливаются раструбом 57;

подымаясь по трубке 20 вверх, газы вытесняют масло, создают в трубке 20 давление и вызывают перемещение поршня 5 тем быстрее, чем сильнее бь1ло нагрето до этого момента масло и чем быстрее развивается повреждение. Таким образом и в этом случае время действия приспособления зависит от характера предшествовавшего аварии режима работы трансформатора, от величины аварии и скорости ее развития.

В видоизмененном приспособлении железная (фиг. 3 и 4) трубка J выполнена в виде О-образной части с двумя коленами. Одно из них оканчивается свешивающимся в масло раструбом 2, а другое жестко прикреплено к железному фланцу 3, в который вставлен стеклянный кран 4 для выпуска, в случае надобности, газов из обращенного вверх колена трубки. Трубка наполнена ртутью 76 (фиг. 4) и снабжена контактами 72 и 73 цепи сигнала и цепи выключения, расположенными внутри изолирующей трубки 7 и разделенными изолирующей прокладкой U.

Фланец 3 прижимается к привинченному к консерватору опорному фланцу 8 пружиной 9, соразмеренной так, чтобы при возникновении внутри консерватора давления, опасного для целости кожуха, фланец 3 с трубкой 7 поднимался и выпускал воздух наружу. Между фланцами 3 и 8 проложена прокладка. Во фланец 3 ввернут ниппель 5, снабженный калибровым отверстием для выпуска возд)ха; кроме того, на фланце 3 расположена контактная доска 6.

Свешивающаяся в масло часть трубки 7 снабжена укрепленной на ней шайбой W, изготовленной из изолирующего материала и несущей два контакта 75, включенные в цепь сигнала. Вдоль названной части трубки 7 может скользить поплавок 7 7 в виде кольца, несущего контактный мостик. Этот поплавок служит для замыкания цепи сигнала в контактах 75 при понижении уровня масла в консерваторе ниже нормального уровня, например, в случае течи кожуха или по другим причинам.

Приспособление по второму варианту работает совершенно так же, как таковое по первому варианту. Разница состоит лишь в том, что здесь при возникновении в трубке 7 давления пзремещается не поршень, а ртуть 76, которая замыкает

в контактах 12 и /5 сначала цепь сигнала, а затем-цепь выключения. В этом варианте время, протекшее с начала возникновения ненормального режима до момента замыкания контактов, также зависит от характера предшествовавшего аварии режима работы трансформатора, от вели-чины аварии и скорости ее развития.

По третьему варианту (фиг. 6) калиброванное отверстиэ 4 устроено в трубке /, расположенной внутри консерватора 3, соединенного трубой с кожухом трансформатора. Отверстие 4 находится ниже нормального уровня (обозначенного через б) в консерваторе и соразмерено так, чтобы при нормальной нагрузке масло из трубки 7 могло переливаться в консерватор ; таким образом, как в холодном состоянии, так и при нормальной нагрузке масло в консерваторе и в трубке / будет находиться почти на одном уровне.

Приспособление по третьему варианту действует следующим образом. Если находившийся в холодном состоянии (выключенный) трансформатор будет включен на нагрузку, то нагревающееся и расширяющееся масло будет переливаться через отверстие 4, и уровни масла в трубке 7 и в консерваторе 4 будут подниматься примерно одинаково. Уровень масла при полной нагрузке, соответствующий тепловому равновесию трансформатора, обозначен на фиг. 6 линией 5. При включении дополнительной нагрузки уровень масла поднимается над линией 5 как в консерваторе, так и в трубке, вследствие чего контактные механизмы (действующие от расположенных в трубке 1 приспособлений, например, от поплавка) придут в действие и замкнут или разомкнут в обычной последовательности цепи сигнала и выключения. При включении холодного трансформатора на перегрузку масло будет нагреваться и расширяться с такой скоростью, что через отверстие 4 успеет перелиться лишь некоторая его часть; остальная часть масла останется в трубке /. Вследствие этого уровень масла в трубке 7 перейдет линию 5 ранее, чем уровень масла в консерваторе достигнет этой линии. Поэтому, контактные механизмы придут в действие, и трансформатор выключится еще до того, как масло нагреется до допустимого для него предела. При коротком замыкании вне трансформатора скорость нагрева и расширения масла будет такова, что уровень масла в трубке 7 поднимется весьма быстро, и трансформатор будет выключен с малой выдержкой времени.

При внутренних повреждениях, сопровождающихся появлением газообразных продуктов разложения изоляции и масла образующийся газ вытесняет в консерватор объем масла, соответствующий объему газа. Это вытеснение будет происходить с такой скоростью, что отверстие 4 сможет пропустить в консерватор 3 лишь, ничтожную часть вытесняемого газом масла; вследствие этого уровень масла в трубке 7 быстро повышается до положения, при котором происходит действие выключающих контактов.

По мнению изобретателей предложенное приспособление имеет перед известными подобными реле (в частности, реле Бухгольца) преимущества дешевизны, надежности, наличия сильных и доступных контактов, чувствительности к различным видам нарушений нормального режима защищаемого аппарата и универсальности: применения; одно и то же приспособление может быть применено к трансформаторам различных мощностей, причем необходимо лишь заменить ниппель с калИ брованным отверстием.

Предмет изобретения.

1. Приспособление для защиты электрического аппарата смасляным наполнением от перегрузок или повреждений с применением трубки, помещенной вблизи места прохождения масла из аппарата в. консерватор, отлнчающееся тем, что с целью создания давления в верхней частк указанной прикрытой контактным поршеньком 3 трубки 20 как при быстром; увеличении объема масла вследствие внезапной нагрузки, так и при медленном увеличении объема масла вследствие длительной значительной перегрззки, в тарелке 7 клапана консерватора устроено калиброванное отверстие для выпуска воздуха из консерватора со скоростью, создающей в нем определенное давление при быстром увеличении объема масла,, передающееся в верхнюю часть указанной трубки.

2. Видоизменение приспособления по п. 1, отличающееся тем, что трубка 1, выполненная в виде U-образной части с двумя коленами, из коих одно заканчивается свешивающейся в масло расширяющейся трубкой, а второе скреплено жестко с имеющим выходное отверстие для воздуха фланцем 3, наполнена ртутью, могущей замыкать сигнальный и рабочий контакты, и назначена как для передачи давления от масла к ртути при коротких

замыканиях и медленной значительной перегрузке, так и для собирания вверху колена с расширяющейся Трубкой газов при повреждении изоляции.

3. Видоизменение приспособления по п. 1, отличающееся тем, что калиброванное отверстие устроено в трубке /, расположенной внутри консерватора, и служит для пропуска масла из аппарата в консерватор.

ч

i-j

Ht U

ё

Ufeli

l-5

жши

ililill i ill

JMiu

™Г

;

P 5

/p