SI23705A - Indikator gorljivih plinov v plinskem releju - Google Patents

Abstract

Indikator gorljivih plinov (1) rešuje problem nepotrebnih izklopov energetskega transformatorja pri delovanju plinskega releja (10). V indikator gorljivih plinov (1) skozi proti-eksplozijsko zaporo (2) prispe gorljiv nakopičen plin iz oljne komore (5) mimo tesnilne kroglice (4). Indikator gorljivih plinov (1) takoj zanesljivo loči ali gre za nakopičeno mešanico gorljivih plinov ali za navaden zračni mehurček in temu primerno poda informacijo v nadzorni center elektroenergetskega omrežja. Izum indikatorja gorljivih plinov zagotavlja zanesljivo diagnostiko energetskega transformatorja in s tem varnejše in zanesljivo obratovanje elektroenergetskega omrežja.

Description

INDIKATOR GORLJIVIH PLINOV V PLINSKEM RELEJU Predmet izuma, »Indikator gorljivih plinov v plinskem releju«, je namenjen za zgodnje odkrivanje napak, ki se pojavljajo v energetskih transformatorjih zaradi okvar v jedru ali navitjih in lokalnih pregrevanj, ki zaradi tega nastajajo. Indikator gorljivih plinov je pritrjen na oddušnik plinskega releja in zazna že najmanjše koncentracije gorljivih plinov, ki so lahko do 50 krat manjše, kot je občutljivost obstoječega klasičnega plinskega releja.

Področje tehnike, na katero se nanaša izum je elektrotehnika na področju visokonapetostne tehnike v elektroenergetiki.

Prikaz tehničnega problema: Izum »Indikator gorljivih plinov v plinskem releju«, rešuje predvsem problem pravočasne detekcije in takojšnje prepoznavanje ali gre za gorljiv plin ali morebiti le za zračni mehurček, ki signalizira okvaro v transformatorju. S tem izumom se rešuje nepotrebni izklop energetskega transformatorja za namen ugotovitve stanja plina v plinskem releju. S tem je zagotovljeno zanesljivejše in neprekinjeno obratovanje energetskega transformatorja. Obrazložitev: Energetski transformator je električni stroj, ki prilagaja napetostne nivoje in zagotavlja pretok električne energije med različnimi nivoji elektroenergetskega omrežja. Pri obratovanju v omrežju je energetski transformator izpostavljen tokovnim in temperaturnim preobremenitvam, kot tudi prenapetostim, ki nastanejo zaradi atmosferskih praznitev ali stikalnih in obratovalnih dogodkov. Zaradi naštetih pojavov lahko v energetskem oljno izoliranem transformatorju pride do okvar v magnetnem jedru, navitjih transformatorja, vijačnih električnih spojih in v regulacijskem delu stikala za regulacijo napetosti. Zaradi teh napak se lahko v energetskem transformatorju pojavijo močna lokalna pregrevanja, kar povzroči v izolacijskem olju formiranje gorljivih plinov. Ob električnih in toplotnih preobremenitvah prihaja do cepitve ogljiko-vodikovih vezi. Ob tem nastajajo manjši nestabilni radikali in prosti ioni, ki se rekombinirajo v nove molekule ogljiko-vodikov (vodik H₂, metan CH₄ etan C₂H₆ acetilen C₂H_2j etilen C₂H₄). Ti gorljivi plini se zbirajo v plinskem releju transformatorja, vendar se tam lahko zbere tudi zračni mehur, ki pa ni posledica okvare. Ob vsakem takšnem pojavu je bilo potrebno energetski transformator izklopiti in z odprtim ognjem in kemično analizo plina preizkusiti ali gre za gorljiv plin. Indikator gorljivih plinov to analizo izvede brez izklopa transformatorja in stanje preko elektronskega vezja posreduje v nadzorni center omrežja.

• · · · • ·

STANJE TEHNIKE

Temeljni cilj diagnostike energetskih transformatorjev je spremljanje vseh parametrov za varno in zanesljivo obratovanje. V svetu obstaja na področju spremljanja izolacijskega olja energetskega transformatorja, kar nekaj tipov naprav. Vse tovrstne znane naprave bazirajo na kromatografski analizi vsebnosti gorljivih plinov raztopljenih v transformatorskem olju. Pri pregledu tovrstnih naprav, nisem niti na trgu, kakor tudi ne v bazah strokovne svetovne literature zasledil naprav, ki bi analizirale pline formirane pri temperaturnem razkroju transformatorskega olja, ki so v plinastem stanju. Trenutno se kot najbolj zanesljiv element za detekcijo plinov na transformatoije vgrajuje plinski rele, ki pa ima pomankljivost, saj ne zna iz nakopičenega plina razbrati ali gre za gorljiv plin ali za navaden zračni mehurček. Plinski rele velikega energetskega transformatorja zazna plin šele, ko se v zbiralniku nabere 0,5 dm³ plina ali zraka. Izklop po zaščiti pa se izvede pri volumnu 1,6 dm³. To je za okvare majhnega značaja relativno velika količina. Dokaj pogost vzrok za nenaden porast pojav plinov v plinskem releju predstavlja vdor okoliškega zraka na tesnilnem sistemu transformatorja. V energetskih transformatorjih se ob zaustavitvah in posledično hitrem ohlajevanju, lahko vsesa zrak v notranjost transformatorja zaradi nepopolnega tesnjenja dilatacij skega sistema. Nekaj zraka v transformatorju lahko ostane tudi po izvajanju večjih vzdrževalnih del, ko določene dele transformatorja ni mogoče uspešno odzračiti v času po zaključku montažnih del (zračni žepi). Tovrstne zračne žepe v bistvu odzrači šele prisiljen pretok olja s pomočjo delujoče oljne črpalke. V teh primerih klasični plinski rele zazna in signalizira neustrezno stanje šele, ko se zrak dvigne iz kotla v plinski rele in je transformator v normalnem obratovanju lahko že več ur. Pri takšnem stanju signalizacije se ne ve zaradi česa je prišlo do opozorila in lahko le ugibamo ali gre za zračni mehurček ali gorljiv plin. Nadgrajeni plinski rele z indikatorjem gorljivih plinov v takšnem primeru takoj zazna značaj plina in izloči dvom o okvari. V tem primeru plinski rele lahko enostavno odzračimo brez potrebnega izklopa transformatorja. Zaradi tega je pravilna in pravočasna detekcija gorljivih plinov v transformatorskem olju izredno pomembna za neprekinjeno, varno in zanesljivo obratovanje. Ta izhodišča so mi bila vodilo pri zasnovi izuma »Indikatorja gorljivih plinov v plinskem releju«. Osnovne zahteve, ki sem jih pri tem zasledoval so bile:

• Indikator gorljivih plinov mora zaznati že izredno male vsebnosti gorljivih plinov • elektronsko vezje mora biti neobčutljivo na vplive elektromagnetnega sevanja • indikator gorljivih plinov mora podati zanesljivo informacijo o prisotnosti gorljivega plina v obstoječem plinskem releju.

Vse te zahteve so v prototipu izuma združene in po rezultatih testiranja uspešno delujejo.

• ·

OPIS IZUMA

Na ohišje plinskega releja 10, je dograjen indikator gorljivih plinov 1. Plinski rele 10, je s pomočjo vijakov 12 nameščen v sistem ocevja energetskega transformatorja. V sistem ocevja energetskega transformatorja je plinski rele 10 umeščen s pomočjo prirobnic za tesnenje 11. Na spodnji strani ohišja plinskega releja 10, je nameščen izpustni vijak 13, ki služi za izpust izolacijskega olja iz plinskega releja ob izvedbi vzdrževalnih del. Na ohišju plinskega releja 10 sta nameščena tudi steklena oljekaza 14, ki služita za opazovanje nivoja izolacijskega olja v plinskem releju energetskega transformatorja ob javljanju okvare v energetskem transformatorju.

Indikator gorljivih plinov 1, (skica 1, stran 1/1) je nameščen na plinski rele 10 s pomočjo veznih vijačnih matic 6 na oddušnik plinskega releja 9. Na oddušnik plinskega releja 9 je nameščen ventil 7, s katerim lahko upravljamo z zasunom ventila 8 in služi za odzračevanje plinov iz indikatorja gorljivih plinov 1 ob morebitnem delovanju.

Med ventilom 7 in indikatorjem gorljivih plinov 1 je nameščena še oljna komora 5, ki skrbi s pomočjo krogelnega tesnila 4 za to, da v senzor indikatorja gorljivih plinov ne prodre transformatorsko olje. Tesnilna krogljica 4 je izdelana iz lahkega tesnilnega materiala. Vzgon v oljni komori 5 poskrbi za to, da tesnilna krogljica 4 plava nad oljem. Iz oljne komore 5 tako ne prodre olje v indikator gorljivih plinov 1. Ko se v oljni komori 5 pojavijo gorljivi plini, tesnilna kroglica 4 sprosti dovod gorljivih plinov v indikator gorljivih plinov. Elektronski indikator gorljivih plinov 1, je zaradi varnosti pred vnetjem gorljivih plinov med oljno komoro 5 in indikatorjem gorljivih plinov 1, ločen s proti-eksplozijsko zaporo 2.

Električni signal o stanju gorljivih plinov iz indikatoija gorljivih plinov 1 vodimo skozi pro vodnico 3 s pomočjo kabla 15 v priključno omarico 16. Izhodni signal indikatorja gorljivih plinov 1, elektronsko vezje nameščeno v priključni omarici 16 ustrezno obdela in prilagodi. Po kablu 17 vodimo informacije skupno s signalizacijo obstoječega plinskega releja 10, kakor tudi signalizacijo iz indikatorja gorljivih plinov 1 v center za nadzor omrežja.

Claims (3)

PATENTNI ZAHTEVKI

1 .Indikator gorljivih plinov v plinskem releju, označen s tem, da nagrajuje obstoječ plinski rele (10) in je preko oddušnika (9) in ventila (7), neposredno povezan s komoro indikatorja gorljivih plinov (1), ki takoj zanesljivo loči nakopičene pline med gorljivimi plini ali zračnim mehurčkom, brez potrebe po dodatnem izklopu energetskega transformatorja.

2. Indikator gorljivih plinov v plinskem releju, po zahtevku 1, označen s tem, da je proti-eksplozijska zapora (2), nameščena med indikator gorljivih plinov (1) in oljno komoro (5) in s tem prepreči vnetje ali eksplozijo nakopičenih gorljivih plinov.

3. Indikator gorljivih plinov v plinskem releju, po zahtevku 1 in 2, označen s tem, da tesnilna krogljica (4) izdelana iz lahkega tesnilnega materiala in nameščena v oljni komori (5), zanesljivo preprečuje vdor olja v indikator gorljivih plinov (1) pri nazivnem, kakor tudi povečanem tlaku izolacijskega olja transformatorja.