Gasschutz von Transformatoren
Der Gasschutz für Transformatoren ist der empfindlichste und universellste Schutz vor inneren Schäden. Installiert auf ölgekühlten Transformatoren mit Ölausdehnungsgefäß.
Diese Art des Schutzes basiert auf der Tatsache, dass Schäden am Transformator, einschließlich einer erhöhten Erwärmung des Öls, zu einer chemischen Zersetzung des Transformatoröls sowie organischer Materialien aus der Wicklungsisolierung führen, wodurch Gas freigesetzt wird im Inneren des Transformators. Dieses Gas wirkt auf spezielle Gasschutzgeräte, die ein Warnsignal abgeben oder den Transformator abschalten.
Der Gasschutz reagiert auf Fehler wie Kurzschlussunterbrechung in den Transformatorwicklungen, auf die der Differential- und Überstromschutz nicht reagiert; denn in solchen Fällen reicht die Größe des Fehlerstroms nicht aus, um den Schutz auszulösen.
Die Art des Fehlers im Transformator und das Ausmaß des Fehlers beeinflussen die Gaserzeugungsrate. Wenn sich der Fehler langsam entwickelt, was einer langsamen Gasbildung entspricht, gibt der Schutz ein Warnsignal aus, schaltet den Transformator jedoch nicht ab.
Die starke und sogar heftige Gasbildung, die auf einen Kurzschluss hinweist, erzeugt in der Gasschutzanlage ein so großes Signal, dass es zusätzlich zur Warnung die Abschaltung des defekten Transformators bewirkt. Der Gasschutz der Transformatoren löst auch bei sinkendem Ölstand im Tank ein Warnsignal aus.
Der Gasschutz von Transformatoren erfolgt durch spezielle Gasrelais, montiert in einem Metallgehäuse, eingebaut in die Ölleitung zwischen Tank und Expander.
Reis. 1. Gasrelais vom Schwimmertyp: 1 – Gehäuse, 2,5 – Kontakte, 3 – Stab, 4 – Anschlussisolierung, 6 – Abdeckung, 7 – Rahmen, 8 – Achse, 9 – oberer Schwimmer, 10 – unterer Schwimmer.
Das Relais ist normalerweise mit Öl gefüllt. Das Relaisgehäuse verfügt über ein Spiegelglas mit einer Skala, die die Menge des angesammelten Gases und des Relais anzeigt. An der Oberseite des Relais befinden sich ein Gasablassventil und Klemmen zum Anschließen von Drähten an die Kontakte im Inneren des Relais.
Der Aufbau und die Installation des gängigsten Gasrelais vom Typ PG-22 ist in Abb. dargestellt. 1. Bei Gasrelais dieses Typs sind zwei Schwimmer an Scharnieren im Inneren des Gehäuses montiert, bei denen es sich um hohle Metallzylinder handelt, und an ihnen befinden sich Quecksilberkontakte, die über flexible Drähte mit den Anschlussklemmen des Deckelrelais verbunden sind. Der obere Schwimmer ist ein geschütztes Signalelement.
Im Normalzustand, wenn das Relais vollständig mit Öl gefüllt ist, schwimmt der Schwimmer und sein Kontakt öffnet. Bei der langsamen Begasung füllen die zum Expander aufsteigenden Gase nach und nach das Relais und verdrängen das Öl. Wenn der Ölstand sinkt, dreht sich der Absenkschwimmer um seine Achse, während die Quecksilberkontakte schließen und ein Warnsignal gesendet wird.
Bei weiterer langsamer Gasbildung kann das Relais nicht abschalten, da es nur bis zur Oberkante des Lochs mit Gas gefüllt ist, wonach die Gase in den Expander gelangen.
Der untere Schwimmer, der sich gegenüber der Öffnung der Ölleitung befindet, ist ein Absperrelement. Bei heftiger Gasbildung kommt es durch das Gasrelais zu einem starken Gasstrom vom Transformator zum Expander, während sich der untere Schwimmer umdreht , schließt die Quecksilberkontakte, wodurch das Gerät aktiviert wird, das den Transformator ausschaltet.
Da es bei einem Kurzschluss sofort zu einer heftigen Gasbildung im Kessel des Transformators kommt, wird der Transformator nach 0,1-0,3 s schnell abgeschaltet. Wenig später, nachdem der Transformator abgeschaltet wurde, wird der Alarm ausgelöst.
Bei Transformatoren mit einer Leistung von 6,3 Tausend kVA und mehr ist die Installation eines Gasschutzes obligatorisch. Für Transformatoren mit einer Leistung von 1000 bis 4000 kVA ist dies nur dann obligatorisch, wenn kein Differential- oder Überstromschutz mit einer Verzögerung von 0,5 bis 1 s vorhanden ist. Für Transformatoren mit einer Leistung von 400 kVA und mehr, die in der Werkstatt installiert werden, ist ein Gasschutz obligatorisch.