Razumevanje dinamike oljnega udarnega releja

Predstavljajte si lonec na pritisk brez ropotajočega varnostnega ventila. Majhna težava se lahko zelo hitro spremeni v velik razmah. Zdaj pa si predstavljajte isto nevarnost, vendar na industrijski ravni, znotraj tistih velikih jeklenih transformatorjev, ki stojijo visoko na stebrih ali v tistih ograjenih transformatorskih postajah. Ti tihi delovni konji upravljajo pretok električne energije v naše domove in podjetja, vendar vsa ta moč prinaša nekaj tveganja.

Znotraj teh ogromnih škatel je lahko samo ena električna okvara – nekaj tako majhnega in hitrega, kot je notranji udar strele – katastrofalna. Vsi vemo, da sta elektrika in olje nevarna mešanica in v resnici bi, če bi prišlo do težave, ustvarilo močan tlačni val, ki bi lahko razbil transformatorjev rezervoar. Lahko povzroči drage požare, velike izpade električne energije in dolgotrajna popravila, ki prizadenejo veliko ljudi.

Kaj preprečuje, da bi se transformator, vreden več milijonov- dolarjev, spremenil v nevarnost? Ne neka modna računalniška stvar, ampak pametna, pogosto pozabljena mehanska zaščita. Oljni prenapetostni rele, ki je namenskinaprava za prenapetostno zaščito transformatorja, katerega edini namen je zaznati ta silovit notranji hitenje in v delčku sekunde vse odrezati ter ustaviti katastrofo, preden se sploh začne. In to je le majhna stvar, ki opravlja veliko delo pri zaščiti transformatorjev pred zlomom, in je kot neopevani junak za naš celoten elektroenergetski sistem. In to zaradi tega, s čim so ti transformatorji napolnjeni in kaj se zgodi, ko odpovejo. Ta skriti čuvaj je v službi in opravlja svojo najpomembnejšo nalogoprenapetostna zaščita za transformatorjetako da bo moč, na katero se dnevno zanašamo, nemoteno tekla.

Prepričan sem, da ste že opazili te tihe hummerje na ograjenem dvorišču ali sedeče na vrhu električnega droga, velike sive kovinske škatle, ki izgledajo, kot da bdijo nad našo elektriko. Ti ključni deli opreme se imenujejotransformatorji, in opravljajo eno najpomembnejših nalog v celotnem električnem omrežju. Brez njih elektrika, proizvedena daleč stran, nikoli ne bi mogla varno priti v vašo hišo.

Transformator je kot prenos električnega omrežja. Tako kot ima avto različne prestave za speljevanje ali vožnjo po avtocesti, potrebuje elektrika različne količine tlaka (napetost) za različne dele svojega potovanja. Naloga transformatorja je, da prevzame napetost in jo "zviša" na zelo visoko raven za učinkovito potovanje na dolge razdalje, nato pa jo "stopi navzdol" na veliko nižjo, varnejšo raven, ko pride do vaše hiše.

In to se dogaja na celotnem potovanju električne energije. V bližini elektrarne velik transformator močno dvigne napetost, tako da lahko opravi dolgo potovanje čez državo po res velikih žicah, in vse skupaj postavi v "višjo prestavo", da izgubi manj energije. Potem, ko pride v vaše mesto in sosesko, obstaja kup manjših transformatorjev, kot so tisti, ki jih morda vidite na ulici, ki postopoma znižujejo napetost. In končno pride do nečesa, kar je dovolj varno, da lahko priključite opekač kruha in TV. Na koncu dneva so tihi, vitalni vratarji, ki skrbijo za delovanje našega sodobnega električnega sistema in zagotavljajo, da je sok dober in varen. Toda ukvarjanje s tako ogromno električno močjo ustvarja veliko toplote in nevarnosti v tej kovinski škatli. In zdaj novo vprašanje: zakaj ti-napetostni stroji vsebujejo toliko tisoč galon olja?

Napolniti škatlo, polno vseh tistih visokonapetostnih električnih delov, s tisoči litrov nečesa, kar bi se lahko vnelo, se zdi nekoliko čudno. Toda posebno mineralno olje, ki ga najdemo v transformatorju, je neopevani junak, ki omogoča, da ta stroj deluje pravilno in varno. To ni kot olje v motorju vašega avtomobila, je zelo posebna tekočina, ki opravlja dve pomembni stvari hkrati. Brez tega bi se večina velikih transformatorjev pregrela in kmalu prenehala delovati.

Prva stvar je, da mora biti transformator ohlajen. Že samo dejanje obravnavanja in spreminjanja tolikšne količine električne energije proizvede ogromno toplote. Olje služi kot hladilno sredstvo, ki nenehno teče in odvaja to močno toploto iz jedrnih delov transformatorja. To je kot sistem hladilnika v vašem avtomobilu, ki odvzema toploto motorja, da prepreči, da bi se preveč segrel. Olje v transformatorju naredi isto, samo za električni sistem, ki lahko napaja veliko in veliko hiš.

Medtem pa olje igra še eno zelo pomembno vlogo. Visokonapetostni deli znotraj transformatorja so blizu drug drugega. Brez ovire lahko močna elektrika zlahka preskoči ali ustvari oblok med njima, kar bi povzročilo velik kratek stik. In takrat olje opravi svojo drugo stvar.

Transformatorsko olje ima dve glavni funkciji:

Hlajenje: Nenehno absorbira in odvaja visoko temperaturo, ki jo proizvaja jedro transformatorja.

Izolacija: Deluje kot res dober izolator in preprečuje preskakovanje elektrike na mestih, kjer ne bi smel. Voda se ne more primerjati s tem oljem, ker ne prenaša elektrike, zato odlično ščiti tiste dele, ki jih zadene veliko voltov.

Pri teh dveh je olje kri transformatorja, ohranja ga hladnega in nadzorovanega. Zaradi tega je olje najboljša stvar za opazovanje, kaj se dogaja v notranjosti stroja. In potem, če bi imeli kakšno veliko okvaro, kot je notranji udar strele v enega od teh rezervoarjev z nafto, bi ta nenadni nasilni dogodek iskal rele za dvig olja.

Transformatorsko olje je dobro, vendar ni popolno. Ne more preprečiti vseh možnih napak. Globoko v visokonapetostnih strojih obstaja možnost, da pride do notranjih napak. Zamislite si to kot zadržan udar strele, hiter, silovit kratek stik, kjer se elektrika sprosti in skoči skozi olje. Ne mehka iskra, ampak eksploziven izbruh moči, ki bližnje olje takoj spremeni v paro, zaradi česar se velik mehurček vročega zraka hitro razširi. To je dogodek, »pok«, ki začne katastrofalni neuspeh.

In kje drugje bi šlo narobe? Napaka se lahko pojavi kjer koli, večinoma pa na posebnem ločenem predelu, ki vsebujeV-obremenitveni menjalnik pipe (OLTC). Transformator je srce omrežja, OLTC pa njegov menjalnik. Za majhne, ​​natančne spremembe napetosti ves dan, tako da moč ostane enakomerna. Ker je edini večji del transformatorja z gibljivimi deli, prenaša stalne mehanske obremenitve in je najpogostejši vzrok tako nevarnih notranjih napak.

Energija tega električnega obloka je takojšnja in velika, napako spremeni v majhen podvodni bum. Hitro rastoč plinski mehurček močno potiska okoliško olje stran. Zelo močan,-hitro premikajoč se val – ne nežno valovanje, ampak naval olja, ki gre ven iz predelka OLTC in skozi povezovalno cev v glavni rezervoar transformatorja. In potem je val prvi fizični znak, da se je zgodilo nekaj res hudega. Vse to, od napake do prenapetosti, se zgodi hitreje, kot lahko pomežiknete. Naval olja je zadnji klic transformatorjev na pomoč, fizični znak bližajoče se katastrofe. Težava je v tem, da se ta signal premika z neverjetno hitrostjo, zato se mora karkoli, kar ga bo zaščitilo, odzvati enako hitro. Ta silovit naval olja je natanko tisto, kar najde rele za prenapetost olja, ki služi kot prva in najhitrejša zaščitna linija.

Ko se soočate s hitrim naraščanjem nafte, ni potrebe po zapleteni rešitvi, le naredite jo hitro. Oljni prenapetostni rele je zelo preprosta stvar, je v cevi med OLTC in glavnim rezervoarjem transformatorja. Njegov glavni del je močna loputa ali loputa, ki je skrbno uravnotežena, tako da ne upošteva običajnega gibanja olja, vendar se sproži, če je kaj narobe. In samo sedi tam ves dan in vso noč in čaka, da se zgodi tista posebna stvar.

Ko ta silovit naval nafte zaradi notranje napake poruši cev, se zaleti v to veslo. Kot takrat, ko sunek vetra odpre vrata z mrežo, ki niso bila zapahnjena – je nenaden in močan. Veslo gre takoj ven in ga potiska tisto majhno, močno električno stikalo. Ne analizira ali meri; vse delo opravi le surova fizična sila valovanja olja, ki mehansko sproži stikalo v manj kot sekundi.

To stikalo je edina stvar, ki jo ta rele počne, vendar je velika razlika. Rele sam ne more zaustaviti pretoka električne energije v transformator. Namesto tega sprožitev stikala pošlje nujni električni signal veliko večji, veliko močnejši napravi: glavnemu odklopniku. Štafeta je kot opazovalec, opazovalec, ki vidi nevarnost. Odklopnik je močan varuh, ki ukrepa na podlagi opozorila. Od releja do odklopnika je osnovno pravilo, kako se naše celotno električno omrežje ščiti. V hipu odklopnik dobi sporočilo "izklop" in se odpre ter prekine napajanje transformatorja. Izstradaj notranjo napako vira goriva in prepreči, da bi se eksplozivni tlak poslabšal. Preprečena katastrofa. Verižna reakcija od napake do prenapetosti do sprožitve z veslom do signala do delovanja odklopnika preprečuje požar ali katastrofalno okvaro, prihrani več-milijonsko opremo in preprečuje obsežno izpad električne energije. Vendar je specialist, narejen samo za velike, nenadne poke. Kaj pa počasne, tihe?

Oljni prenapetostni rele je dober pri hitrem zaustavljanju velikih težav, vendar v transformatorju ni vse tako razburljivo. Pomislite na varnostno mrežo vašega doma, ima detektor dima za počasi goreč ogenj in protivlomni alarm za nenaden vlom-. Varujejo isto hišo, vendar pazijo na zelo različne nevarnosti. Tudi transformator potrebuje nekaj takega večplastne obrambe in najboljši prijatelj oljnega prenapetostnega releja je druga stvar, imenovana Buchholzov rele.

Ko rele za prenapetost olja zazna velik tlačni val, je Buchholzov rele bolj ali manj detektor plina. Številne počasi nastajajoče napake v glavnem rezervoarju transformatorja – na primer povezava, ki se je sčasoma zrahljala – ne povzročijo velikega valovanja. Namesto tega nežno "kuhajo" olje okoli sebe, pri čemer nastajajo plinski mehurčki. Ti mehurčki se dvignejo in se zataknejo v Buchholzovem releju, ki je nameščen na vrhu cevi. Če se zbere preveč plina, bo sprožil alarm, tako da je operater lahko opozorjen na bližajočo se težavo, veliko preden postane katastrofa. To je "kanarček v premogovniku" za transformator.

In tako, čeprav sta oba pomembna sistema za zaščito transformatorjev, sta njuni funkciji popolnoma različni.

Buchholz rele: "Detektor počasnega puščanja"Tam je za odkrivanje plinskih mehurčkov, ki nastanejo zaradi majhnih napak, ki se razvijajo skozi čas. Sproži zgodnje opozorilo, vendar običajno samo sproži alarm, namesto da bi vse takoj izklopil.

Oljni prenapetostni rele: The"Senzor eksplozije"Odzove se samo na nenaden, silovit val tlaka olja zaradi večje, trenutne napake, običajno v občutljivem razdelku za-menjavo pipe. Takoj bo sprožil odklopnik.

Ta dva fanta nista tekmeca, sta ekipa. Rele Buchholz skrbi za počasno gorenje, rele za dvig olja je tam za takojšnjo eksplozijo. Skupaj tvorita popolno varnostno mrežo, ki najde tako tleče težave kot popolne-nujne primere. To partnerstvo torej zagotavlja, da je zelo drag transformator varen pred številnimi različnimi težavami v njem. Kaj pa, če so bili ti releji napačni? Če je varnostna naprava sprožila lažni alarm, zakaj?

Podobno kot se lahko avtomobilski alarm sproži vsakič, ko gre mimo velik tovornjak, tudi če ni tam, da bi vas zaščitil, se lahko včasih pomotoma sprožijo tudi dobre varnostne stvari. Oljni prenapetostni rele je enak. Narejen je tako, da se odzove že na najmanjše znake nasilnega pritiska, tako da ga lahko sproži nekaj, kar ni popolna okvara. Kot majhen zračni mehurček, ki je obtičal v oljnem sistemu, bi ga lahko potisnilo skozi cev in povzročilo nenaden sunek, ki bi se počutil kot prava napaka. Velik fizični vpliv na telo transformatorja, na primer gradnja v bližini, bi lahko povzročila tudi aktiviranje občutljivega mehanizma.

Ta skrajna občutljivost je namenoma, velika prednost--med varnostjo in enostavno uporabo. Podobno kot detektor dima v vaši kuhinji, bi raje, da se včasih sproži, ker je nekaj zažganega toasta, kot da bi se sprožil samo, če gori celotna soba. Inženirji so nastavili občutljivost releja za prenapetost olja po isti logiki; veliko bolje je nekajkrat izklopiti sistem po nepotrebnem, kot pa zamuditi en pravi dogodek, ki bi uničil milijon-dolarski transformator in povzročil izpad električne energije. Vsake toliko lažni alarm je samo cena skoraj popolne zaščite.

Ko se rele sproži, komunalni tehniki ne vklopijo le stikala. Postanejo detektivi. Prva stvar, ki jo naredijo v postopku testiranja, je ugotoviti, ali je prišlo do kaznivega dejanja. Vzeli bodo malo tega olja in preverili določene pline ali spremembe barve – to so kemični "prstni odtisi", ki jih pusti notranja električna napaka. In potem pogledajo sam rele in pogledajo podatkovni dnevnik o tem, kaj se je zgodilo v času potovanja. Če je vse v redu in je olje kot novo, potem lahko rečejo, da je šlo za napačno potovanje, ponastavijo celotno stvar in poskušajo ugotoviti, zakaj se je to sploh zgodilo, morda tako, da spustijo nekaj zraka iz cevi, ki so se zagozdile notri. Navsezadnje teh nekaj lažnih alarmov ni znak pokvarjenega sistema, temveč znak, da je skrbnik buden in v visoki pripravljenosti. Tehniki vedo, kako razlikovati med resničnim krikom na pomoč in trenutnim poskokom. In ta previden postopek zagotavlja, da ko se prenapetostni rele sproži, z njim ravnamo kot z veliko stvarjo, in postane eden tistih pomembnih delov tistega skritega zidu, ki pomaga ohranjati naše električne napeljave varne in dobro delujoče.

Velikanski transformatorji, posejani po naši pokrajini, niso le del pokrajine. So močna srca električnega omrežja, polna gibljivih moči. V notranjosti, kjer se prenaša vsa velika moč, je preprost mehanski telesni stražar, ki bdi nad najbolj obremenjenim mestom transformatorja. Naslednjič, ko boste šli mimo trafopostaje, boste ugotovili, da je ena najpreprostejših stvari v njej tudi ena najbolj vitalnih zaščitnikov, pripravljena, da se v nekaj milisekundah odzove na vsako težavo.

Ta skriti varuh je simbol pametnega, a neopaženega dela inženirjev, ki skrbijo za dobro delovanje električnega sistema. Tako kot varnostni ventil na visokotlačnem loncu je tudi rele za prenapetost olja lahka ideja, ki stoji med običajnim delovanjem in grozno okvaro – tihi varuh, ki trdo dela, da bi naš planet ohranil osvetljen.

Kontaktirajte zdaj