Трансформатордың қысымын төмендету және ақауларды анықтау жүйелері

​​​​​​​

 

1. Кіріспе

 

Майлы трансформаторларда{0}}ішкі қысымның өзгеруі жұмыстың қалыпты бөлігі болып табылады. Жүктеу циклдері кезінде трансформатор майы қызып, салқындаған сайын, резервуардың ішіндегі герметикалық газ кеңістігі кеңейіп, қысқарады, бұл трансформатор корпусындағы қысымның біртіндеп ауытқуын тудырады. Қалыпты жұмыс жағдайында бұл қысымның өзгеруі баяу жүреді және негізінен қоршаған орта температурасының өзгеруімен және трансформатордың жүктелуімен байланысты.

Дегенмен, ішкі электр ақаулары қысымның мүлдем басқа мінез-құлқын тудырады. Орамның істен шығуы немесе ішкі доғаның пайда болуы сияқты оқиғалар оқшаулағыш майды газға тез ыдыратып, резервуардың ішінде кенет қысым толқынын тудыруы мүмкін. Бұл ақаулықтан туындаған қысымның көтерілуі-миллисекунд ішінде болатындықтан, трансформаторлар тек қысымды төмендететін құрылғыларды ғана емес, сонымен қатар резервуардың апатты ақауы орын алмас бұрын қысымның қалыптан тыс әрекетін анықтауға қабілетті арнайы ақауларды анықтау жүйелерін қажет етеді.

Осы себепті қазіргі заманғы трансформаторларды қорғау жүйелері әдетте екі негізгі санатқа бөлінеді:

• Қысымды төмендету жүйелері
• Ақауларды анықтау жүйелері

Бұл қабатты қорғау философиясы IEEE C57 стандарттарында және IEC 60076 трансформаторларды жобалау тәжірибесінде кеңінен көрініс тапқан.

 

2. Қысымды төмендету және ақауларды анықтау

 

Трансформатор өнеркәсібінде «қысымды төмендету» және «ақауларды анықтау» терминдері кейде бір-бірімен алмастырылса да, олар түбегейлі әртүрлі функцияларды орындайды.

Трансформатордың қысымын төмендету құрылғысы трансформатор резервуарының механикалық деформациясын немесе жарылуын болдырмау үшін резервуардағы шамадан тыс қысымды физикалық босатуға арналған. Бұл құрылғылар ең алдымен қысым шамасына жауап береді және трансформатор қысымын қорғау жүйелерінің негізін құрайды.

Ақауларды анықтау құрылғылары, керісінше, ішкі электр ақауларымен байланысты қысымның өзгеруінің жылдамдығын немесе сипаттамаларын бақылайды. Қысымды босатудың орнына олар трансформаторды қуат жүйесінен оқшаулау үшін дабыл немесе өшіру сигналдарын жасайды.

Трансформатор өлшемі мен ақаулық энергия деңгейі ұлғайған сайын бұл айырмашылық барған сайын маңызды бола түседі.

 

1-кесте – Қысымды төмендету мен ақауды анықтау арасындағы айырмашылық

3. Трансформатордың қысымын төмендету құрылғылары

 

3.1 Қысымды төмендету клапаны (PRV)​​​​​​​

Қысымды босату клапаны трансформатор багын ішіндегі шамадан тыс қысымнан қорғауға арналған. Резервуардағы қысым босату қысымына жеткенде, қысым қауіпсіз қысымға дейін төмендегенше газды босату үшін клапан автоматты түрде ашылады. Сонымен қатар, қажет болған жағдайда пайдаланушыларға ішкі қысымды төмендету үшін жұмыс сақинасын тарту арқылы трансформатор қолданбаларында қысымды төмендету клапанын қолмен басқаруға рұқсат етіледі.

IEEE тәжірибесінде PRV трансформаторының конструкциясы үшін әдеттегі крекинг қысымы шамамен 10 PSIG ±2 PSIG құрайды, ал CSA қолданбалары жиі төменгі қысым параметрлерін пайдаланады. Қысым түсірілгеннен кейін трансформаторлық жүйелердегі қысымды төмендететін клапан трансформатор резервуарының тұтастығын сақтау үшін автоматты түрде қайта жабылады.

 

Қарапайым конструкциясы мен сенімді жұмысының арқасында PRV келесі жағдайларда кеңінен қолданылады:

• Полюске орнатылған трансформаторлар-
• төсеніш{0}}қондырылған трансформаторлар
• Майға батырылған{0}}таратқыш трансформаторлар
• Шағын блокты қосалқы станциялар

 

Үлкен трансформаторлық PRD жүйелерімен салыстырғанда, PRV әдетте қысымның жоғарылауы салыстырмалы түрде қалыпты және болжамды болатын төменгі кВА трансформаторлары үшін таңдалады. Көптеген тарату трансформаторларында трансформатор цистерналарындағы PRV клапаны негізгі механикалық қысымды қорғаудың ең кең таралған түрі болып қала береді.

3.2 Қысымды төмендету құрылғысы (PRD)

Қысымды төмендету құрылғылары (PRD) қысымды төмендету клапандарымен (PRV) бірдей мақсатқа қызмет етеді: олар трансформатор багын шамадан тыс ішкі қысымнан қорғайды. Іс жүзінде, PRD әдетте үлкен қуат көрсеткіштерімен байланысты. Сіз әдетте шамамен 1500 кВА-дан төмен трансформаторларда орнатылған PRD көрмейсіз, дегенмен қолданба талап етсе, кішірек қондырғыларда біреуін пайдаланудың техникалық қатесі жоқ.

PRD көпшілігі трансформатор резервуарының үстіңгі жағына орнатылады, мұнда ақаулық жағдайында ішкі газ немесе қысымның жоғарылауы тез шығарылуы мүмкін.

Терминология түсініксіз болуы мүмкін, өйткені «қысым түсіру құрылғысы» жиі PRV және PRD үшін жалпы салалық термин ретінде пайдаланылады. Көп жағдайда PRV кішірек тарату трансформаторларында қолданылады, ал PRD үлкен қондырғыларда немесе қысымға жылдам жауап беруді және ақауды көрсетуді қажет ететін қолданбаларда жиі кездеседі.

Трансформатордың қысымын төмендету құрылғысы PRV - шамадан тыс ішкі қысымды - босататын сияқты негізгі функцияны орындайды, бірақ әдетте жоғары ағын мүмкіндігімен, жылдам жауап беру уақытымен, сенімді қайта жабу өнімділігімен және қосымша дабыл немесе бақылау функцияларымен жасалған. Жетілдірілген PRD конструкциялары дәл ашу қысымын, қысқа жұмыс уақытын, сенімді ұзақ{3}}сыртқы өнімділікті және ылғал, шаң және ауаның енуіне қарсы тиімді тығыздауды қамтамасыз етеді, резервуардың оң қысымын сақтауға және трансформатордың жұмыс сенімділігін арттыруға көмектеседі.

 

Орнатылған PRD-мұқабаларының басты артықшылығы - бақылау мүмкіндігі. Трансформатордың қысымын төмендететін құрылғылардың көпшілігі мыналарды қамтиды:

• Көрнекі семафорлар немесе жұмыс көрсеткіштері
• Қашықтағы дабыл контактілері
• SCADA{0}}үйлесімді бақылау шығыстары

 

Бұл PRD-ді әсіресе қашықтықтан бақылау қажет болатын коммуналдық қосалқы станциялар мен өнеркәсіптік қуат жүйелері үшін қолайлы етеді.

PRD әдетте қолданылады:

• Агрегатты қосалқы станция трансформаторлары
• Орташа қуатты трансформаторлар
• Үлкен қуатты трансформаторлар
• Коммуналдық қосалқы станция трансформаторлары

 

Үлкенірек коммуналдық қосымшалар үшін инженерлер көбінесе ішкі ақаулық энергиясы мен май көлемінің жоғары болуына байланысты кішірек PRV орнына қысымды төмендететін құрылғы трансформаторының құрылымын таңдайды.

3.3 Жарылған диск

Жарылу дискілері, әдетте, жоғары энергиялық трансформатор қолданбаларында төтенше жағдайдағы қысымды төмендету құрылғылары ретінде пайдаланылады.

PRV немесе стандартты PRD дискілерінен айырмашылығы, үзілу дискілері ішкі қысым критикалық шекке жеткенде лезде жарылып кетуге арналған{0}}қалпына келтірілмейтін құрылғылар болып табылады. Олардың негізгі мақсаты — апатты ішкі ақаулық оқиғалары кезінде -ауданды жылдам желдетуді қамтамасыз ету.

 

Жұмыстан кейін үзілу дискілерін ауыстыру қажет болғандықтан, олар әдетте мыналар үшін сақталады:

• Үлкен қуатты трансформаторлар
• Пеш трансформаторлары
• Тартқыш трансформаторлар
• Жоғары ақаулық{0}}деңгейдегі өндірістік жүйелер

Инженерлік тәжірибеде жарылу дискілері механикалық қысымды қорғаудың ең жоғары деңгейін білдіреді.

4. Трансформатор ақауларын анықтау құрылғылары

 

4.1 Ішкі ақау детекторы (IFD)

Ішкі ақаулық детекторлары (IFD) қарапайым, бірақ жоғары тиімді далалық қауіпсіздік құрылғысы ретінде полюске{0}}қондырылған және төсемді-тіркелген трансформаторларда кеңінен қолданылады.

IFD трансформатор резервуарындағы доға ақауларынан туындаған ішкі қысымның кенеттен көтерілуін анықтайды. Іске қосылған кезде ашық түсті визуалды индикатор шығады, бұл коммуналдық қызметкерлерге трансформатордың ішкі ақауы бар екенін және оны қайта қосуға -жоқ екенін бірден анықтауға мүмкіндік береді.

 

Заманауи IFD жүйелерінің басты артықшылығы - көптеген конструкциялар трансформаторлық жинақтардағы стандартты IEEE немесе CSA сәйкес PRV-ді бір құрылғыға біріктіріп, мыналарды біріктіреді:

• Қысымды төмендету
• Ақаулық көрсеткіші

біртұтас ықшам құрылымға айналдырады.

 

IFD жиі қолданылады:

• Бір фазалы{0}}полюсті-қондырылған трансформаторлар
• Үш-фазалы полюстер-қондырылған трансформаторлар
• төсеніш{0}}қондырылған трансформаторлар
• Шағын қосалқы станция трансформаторлары

SPR жүйелерімен салыстырғанда, IFD қарапайым, үнемді және тарату деңгейіндегі қолданбалар үшін әсіресе қолайлы.

4.2 Кенеттен қысым релесі (SPR / RPR)

 

Бұл жүйелер жиі қолданылады:

• Орташа қуатты трансформаторлар
• Үлкен қуатты трансформаторлар
• Түзеткіш трансформаторлар
• Пеш трансформаторлары
• Тартқыш трансформаторлар

 

IFD-мен салыстырғанда, қысымның жылдам көтерілуіне арналған релелік қорғаныс жүйелері жылдамырақ электрлік интеграцияны қамтамасыз етеді және маңызды коммуналдық және өнеркәсіптік қолданбалар үшін қолайлы.

4.3 Бухгольц эстафетасы

Бухгольц релесі – консерваторлы түрдегі трансформаторларда қолданылатын газ- және мұнай-ағыны-қызметіндегі ақауларды анықтау құрылғысы.

Ең алдымен қысымның өзгеруіне жауап беретін SPR және IFD жүйелерінен айырмашылығы, Бухгольц релелері ішкі ақауларды мыналар арқылы анықтайды:

• Газдың жиналуы
• Майдың көтерілу қозғалысы

 

Реле әдетте екі кезеңде жұмыс істейді:

• Бастапқы ақаулар туралы дабыл
• Күрделі ішкі ақауларға арналған сапар

 

Бухгольц релелері кеңінен қолданылады:

• Консерваторлық қосалқы станциялар-
• Орташа қуатты трансформаторлар
• Үлкен қуатты трансформаторлар

 

Баяу дамып келе жатқан оқшаулау ақауларын анықтай алатындықтан, Бухгольц релелері май толтырылған үлкен трансформаторлардағы ақауларды анықтау құрылғыларының бірі болып қала береді{0}}.

 

5​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​. Инженерлік тәжірибедегі қорғау иерархиясы

 

Трансформаторлардың нақты қолданбаларында бұл құрылғылар барлық трансформатор кластарында бірдей қолданылмайды. Оның орнына трансформатор өлшемі мен ақаулық энергиясы ұлғайған сайын қорғаныс жүйелері біртіндеп жетілдіріледі.

 

2-кесте – Трансформатор класы бойынша типтік қорғаныс құрылғысын қолдану

Бұл қабатталған конфигурация трансформаторды қорғаудың негізгі механикалық қысымды төмендетуден біріктірілген механикалық және электрлік ақаулардан қорғау жүйелеріне қарай дамитын инженерлік принципін көрсетеді.

6. Қорытынды

 

Заманауи трансформатор қауіпсіздігінің дизайны бір құрылғыға тәуелді емес, қысымды төмендету және ақауларды анықтау жүйелерін үйлестіруге негізделген.

PRV және PRD қалыпты және қалыптан тыс жұмыс жағдайлары кезінде басқарылатын механикалық қысымды төмендетуді қамтамасыз етеді. Жарылған дискілер апатты ақаулар кезінде төтенше жағдайдан жоғары қорғанысты қамтамасыз етеді. IFD және кенеттен қысым релесі жүйелері ішкі электр ақауларынан туындаған қысымның кенеттен көтерілуін анықтайды, ал Бухгольц релелері дамып келе жатқан оқшаулау ақауларымен байланысты газдың пайда болуын және май қозғалысын бақылайды.

Бұл құрылғылар бірге жұмыс сенімділігін, персонал қауіпсіздігін және тарату, өнеркәсіптік және коммуналдық қуат жүйелеріндегі ақауларды оқшаулау мүмкіндігін жақсартатын көп қабатты трансформаторды қорғау архитектурасын құрайды.