7 Конструкторский раздел

7.1 Описание конструкторской разработки (стенда «Работа газового реле»)

В качестве конструкторской разработки был разработан и собран учебный стенд «Работа газового реле».

Стенд «Работа газового реле» предназначен для демонстрации принципа действия газового реле (реле Бухгольца), а так же для обучения действиям по отбору газа.

Внешний вид стенда показан на рисунке 6.

1 - лампа «Питание стенда»; 2 – выключатель «Питание стенда»; 3 – кран для отбора газа; 4 – расширительных бачок; 5 – лампа «Работа на отключение»; 6 – лампа «Работа на сигнал»; 7 – кнопка «Пуск компрессора»; 8 – кнопка «Сброс аварийной сигнализации»; 9 – выключатель «Питание компрессора»; 10 – колпачок кнопки контроля исправности реле; 11 – газовое реле типа BF-80.

Рисунок 6 – Внешний вид стенда «Работа газового реле»

Основным элементом стенда является газовое реле [18]. Его устройство показано на рисунке 7.

1- поплавок элемента «работа на сигнал»; 2 – пластина элемента «работа на отключение»; 3 – поплавок элемента «работа на отключение».

Рисунок 7 – Устройство газового реле

Газовое реле имеет элемент 1 «работа на сигнал» и элементы 2 и 3 «работа на отключение». «Сигнальным» и «отключающим» контактами являются герконы, которые срабатывают от приближения к ним постоянного магнита, укреплённого на поплавках. Поплавок контакта «работа на отключение» опускается либо сам по себе, при наличии газа в корпусе реле, либо от давления отключающей пластины 2. Такая конструкция определяется необходимостью выполнить электрический контакт при наличии масла в корпусе реле.

Смотровые стёкла реле имеют отметки уровня с цифрами от 250 до 450 см³, обозначающие объём газа в корпусе реле.

В крышке реле имеется кран для отбора проб газа из реле. В нижней части реле есть два отверстия для слива загрязнённого масла.

В нормальных условиях работы корпус реле заполнен маслом, поплавки удерживаются за счёт разницы в плотности воздуха и масла, а отключающая пластина – за счёт постоянного магнита. Таким образом все элементы занимают положение, при котором их контакты разомкнуты.

При незначительном газообразовании в баке трансформатора газ по трубопроводу проходит в расширитель, скапливаясь в верхней части газового реле, где помещён сигнальный элемент 1.

Примечание: в стенде процесс газообразования в баке трансформатора имитируется при помощи воздушного компрессора.

При скоплении в реле определённого количества газа, уровень масла в нём снижается так, что поплавок элемента 1 опустится под действием силы тяжести и контакт «работа на сигнал» замкнётся.

При дальнейшем снижении уровня масла, когда корпус реле опорожниться практически полностью, поплавок элемента 3 так же опустится под действием силы тяжести и его контакт «работа на отключение» замкнётся.

При внутренних повреждениях трансформатора вместе короткого замыкания (КЗ) происходит бурное масла и поток смеси масла с газом устремится из бака в расширитель. Под действием этого потока отклонится пластина 2 и замкнётся контакт «работа на отключение». Таким образом реализуется функция струйного реле.

Примечание: в данном стенде демонстрация работы струйного реле не предусмотрена.

В газовом реле имеется устройство для контроля исправности реле. Оно состоит из кнопки, рейки с выступами и возвратной пружины. В условиях эксплуатации кнопка закрыта колпачком.

При нажатии на кнопку, рейка перемещается вниз и верхний выступ нажимает на держатель сигнального поплавка, который опускается вниз и замыкает контакт реле «работа на сигнал». При дальнейшем нажатии на кнопку опустится отключающий поплавок и замкнётся контакт «работа на отключение».

Отключающая пластина от устройства контроля не апробируется.

7.2 Порядок работы на стенде

7.2.1 Демонстрация работы газового реле «на сигнал» производится в следующем порядке (рисунок 6):

1. Включить стенд поворотом ключа 2 «питание стенда», при этом загорится лампа 1;

2. Включить выключатель 9 «питание компрессора». Данный выключатель предусмотрен для полного отключения компрессора в случае нештатной ситуации;

3. Нажать на кнопку 7 «Пуск компрессора». Компрессор начинает закачивать в газовое реле воздух, тем самым имитируя процесс газообразования в баке масляного трансформатора. Процесс закачки воздуха в газовое реле можно наблюдать по увеличению уровня масла в расширительном бачке 4;

4. При скоплении достаточного количества воздуха в газовом реле, верхний поплавок опустится и замкнёт контакт «работа на сигнал». При этом компрессор автоматически отключится и загорится жёлтая лампа 6 «работа на сигнал»;

5. Для приведения стенда в исходное состояние, следует открутить заглушку на штуцере крана отбора газа 3 и открыть кран. После того, как вест воздух выйдет из газового реле, о чём будет свидетельствовать прекращения изменения уровня масла в расширительном бачке, кран следует закрыть.

7.2.2 Демонстрация работы газового реле «на отключение» производится в следующем порядке:

1) Включить стенд поворотом ключа 2 «питание стенда», при этом загорится лампа 1;

2) Открутить колпачок с кнопки контроля исправности реле 10;

3) Нажать на кнопку контроля исправности реле. При этом:

-во время нажатия кнопки на половину общего хода штока, загорится лампа 6 «работа на сигнал»;

-при дальнейшем нажатии кнопки до упора, загорится лампа 5 «работа отключение»;

-после отпускания кнопки, лампа 6 «работа на сигнал» погаснет, а лампа 5 «работа на отключение» будет продолжать гореть, имитируя полное отключение трансформатора;

4) Для приведения стенда в исходное состояние, следует нажать на кнопку 8 «сброс аварийного сигнала».

7.2.3 Отбор пробы газа из газового реле [18].

Отбор пробы газа из газового реле следует производить с помощью прибора, показанного на рисунке 9.

1 - пипетка; 2 - уравнительная склянка; 3,4 - резиновая трубка; 5 - кран; 6 - зажим.

Рисунок 9 – Прибор для отбора пробы газа

Перед отбором пробы пипетку и резиновую трубку, надетую на верхний кран пипетки, необходимо заполнить затворной жидкостью. Для этого необходимо открыть верхний и нижний краны пипетки и поднять уравнительную склянку выше уровня верхнего крана. При заполнении пипетки следует следить, что бы в её верхней части не оставалось пузырьков воздуха. Когда жидкость начнёт вытекать из резиновой трубки 4, краны пипетки следует закрыть, а на резиновую трубку надеть зажим 6.

В качестве затворной жидкости может быть использовано трансформаторное масло.

Для отбора в пипетку пробы газа свободный конец резиновой трубки 4 необходимо присоединить к штуцеру крана газового реле, опустить пипетку ниже крана, установить уравнительную склянку на высоте нижнего крана пипетки, затем открыть краны пипетки и снять зажим с верхней резиновой трубки. Убедившись в отсутствии подсоса воздуха в пипетку при закрытом кране газового реле (уровень затворной жидкости в пипетке не должен опускаться), следует открыть этот кран и отобрать газ в пипетку. Отбор газа следует производить до тех пор, пока уровень масла в газовом реле не достигнет верхней отметки на смотровом стекле или пока пипетка не заполнится газом. Затем необходимо закрыть кран газового реле и поднять уравнительную склянку на уровень верхнего крана пипетки для создания в пипетке избыточного давления. После этого следует закрыть нижний и верхний краны пипетки, снять резиновую трубку со штуцера крана газового реле.

7.3 Технические характеристики конструкторской разработки

Основные технические характеристики стенда «Работа газового реле» приведены в таблице 12.

Таблица 12 – Технические характеристики стенда

Технические характеристики стенда «Работа газового реле»
Номинальное напряжение питания, В	220
Частота питающего напряжения, Гц	50
Потребляемая мощность, Вт	57
Габариты, см	700х200х600
Масса, кг	11

Схема электрическая принципиальная стенда «Работа газового реле» изображена на рисунке 10.

Рисунок 10 – Схема электрическая принципиальная стенда «Работа газового реле»