1.      Краткая характеристика.

К  характерным повреждениям маслонаполненного оборудования- трансформатора, автотрансформатора, реактора (далее- трансформатора) относятся короткие замыкания (КЗ)  между обмотками, витковые замыкания, «пожар» стали магнитопровода, утечка масла из бака, неисправность маслонаполненного контактора переключателя, ответвлений устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) и др..

Практически все повреждения внутри бака маслонаполненного оборудования сопровождаются выделением газа  в результате разложения масла  или других изоляционных материалов под воздействием частичных электрических разрядов, повышенного нагрева, электрической дуги. При КЗ происходит ускоренное протекание масла или его смеси  с газом из бака  аппарата в расширитель. В процессе эксплуатации  возможно также снижение уровня масла или выделение газа по разным причинам.

Нарушение нормальной работы контактора может быть вызвано повреждением изоляции, ослаблением пружин механизма, старением керамических силовых контактов, что ведет к замедлению и нечеткости переключения. Затянувшаяся дуга сопровождается (с учетом небольшого объема масла в бане контактора) бурным разложением масла. Струя масла в смеси с газом направляется из бака контактора в расширитель.

Защита, реагирующая на указанные повреждения, получила название «газовой». Эта защита осуществляется с помощью так называемых газовых и струйных реле.

Газовые реле предназначены для защиты трансформаторов, имеющих расширитель, от повреждений внутри бака, при которых происходит выделение газа, снижение уровня масла или возникновение ускоренного потока масла из бака трансформатора в расширитель.

Струйные реле предназначены для защиты контакторов маслонаполненных переключателей  ответвлений трансформаторов от повреждений, сопровождающихся возникновением  ускоренного потока масла  из бака контактора в расширитель.

При внутренних повреждениях в трансформаторе, даже самых незначительных, выделяются газообразные продукты разложения масла или органической изоляции которые поднимаются вверх по маслопроводу соединяющему бак трансформатора с расширителем, чем обеспечивается действие газовой защиты как в самом  начале возникновения  постепенно развивающихся  повреждений трансформаторов так и быстрых («пожар» стали, межвитковые замыкания и т.п.) действует только газовая защита. Электрические защиты трансформатора в начале процесса повреждения не работают из-за недостаточной чувствительности.

Газовые реле имеют герметически закрытый корпус, устанавливаемый в маслопроводе  между баком трансформатора и расширителем. Реагирующий блок реле имеет три основных элемента: один сигнальный (поплавок) и два отключающих (поплавок, напорная пластина), каждый из которых срабатывает при определенных условиях.

В нормальных условиях работы корпус реле заполнен маслом, и элементы занимают положение,  при котором управляемые ими контакты разомкнуты. При незначительном газообразовании в баке трансформатора газ по маслопроводу проходит в расширитель, скапливаясь в верхней части корпуса реле, где расположен сигнальный элемент.

При скоплении в реле определенного количества газа уровень масла в нем снижается (газ вытесняет из реле масло), поплавок сигнального элемента опускается под действием силы тяжести и сигнальный контакт замыкается; аналогично срабатывает сигнальный элемент реле при снижении уровня масла в реле и по другим причинам (попадание воздуха, уход масла из бака трансформатора).

При дальнейшем снижении уровня масла, когда корпус реле опорожняется более чем  наполовину, поплавок отключающего  элемента также опускается под действием силы тяжести и замыкает  отключающий контакт.

При КЗ внутри бака трансформатора под действием дуги  происходит бурное разложение масла и поток масла  или смеси масла с газом устремляется с большой скоростью в расширитель. Под воздействием этого потока пластина струйного элемента газового реле, которая имеет регулировочную уставку срабатывания по скорости потока масла, отклоняется на определенный угол и  отключающий контакт замыкается. В зависимости от вида и развития повреждения трансформатора возможна последовательная или одновременная работа сигнального и отключающего элементов реле.

При бурном газообразовании и резких толчках масла возможен отскок контактов после срабатывания, поэтому газовое реле должно действовать на отключение через промежуточное реле по схеме с самоудержанием.

Струйное реле в отличии от газовых не имеет поплавков и контакты их срабатывают на отключение трансформатора при воздействии потока масла на напорную пластину, которая аналогично газовому реле имеет регулируемую уставку по скорости потока масла. В конструкции струйного реле обычно предусматривается фиксация напорной пластины после срабатывания в конечном положении до ее ручной деблокировки, что повышает надежность работы реле в условиях менее стабильного потока смеси масла с газом по сравнению с потоком в газовом реле.

Использование не имеющих поплавков струйных реле обусловлено особенностью работы контакторов РПН. В нормальной работе контактора под воздействием электрической дуги в момент переключения происходит разложение незначительного количества масла и выделение из него газа, который по трубопроводу проходит в свой расширитель или отсек общего расширителя и далее через его дыхательные пути выходит в атмосферу.  Небольшое количество горючего газа, выделяющегося в процессе работы контактора, является нормальным явлением.