Бухгольцын реле: трансформаторын хийн хамгаалалт

Хүчний трансформатор бол дэд станцын хамгийн үнэ цэнэтэй, гэмтсэн тохиолдолд сэргээхэд хамгийн их цаг хугацаа, зардал шаарддаг тоног төхөөрөмж юм. Тиймээс түүний доторх гэмтлийг аль болох эрт, өчүүхэн шинж тэмдгийн үед нь илрүүлэх нь тоног төхөөрөмжийг төдийгүй эрчим хүчний найдвартай хангамжийг бүхэлд нь хамгаалдаг.

Бухгольцын реле нь тэлэлтийн савтай (консерватортой), тосон тусгаарлагатай трансформаторын дотоод гэмтлийг хийн ялгаралт болон тосны урсгалаар илрүүлдэг механик хамгаалалтын хэрэгсэл юм. Энэ релег 1921 онд Германы инженер Макс Бухгольц санаачилсан бөгөөд өнөөдөр Монголын 35, 110, 220 кВ-ын дэд станцуудын хүчний трансформаторт заавал суурилуулдаг хамгаалалтын нэг хэсэг болжээ.

Тос задарч хий ялгарах зарчим

Трансформаторын дотор ороомгийн эргэлт хоорондын богино залгаа, муу контакт, орон нутгийн хэт халалт, хэсэгчилсэн цэнэг үүсэхэд трансформаторын тос болон целлюлозон тусгаарлага химийн задралд орж устөрөгч, метан, этилен, ацетилен, нүүрстөрөгчийн дутуу исэл зэрэг хий ялгаруулдаг.

Эдгээр хий тосноос хөнгөн тул дээшээ хөвж, бакны хамгийн өндөр цэг рүү, улмаар бак ба тэлэлтийн савыг холбосон хоолой руу шилждэг. Яг энэ хоолойн замд Бухгольцын релег суурилуулдаг учраас гэмтлийн үед үүссэн хий заавал реле дотор хуримтлагдана. Хоолойг тэлэлтийн сав руу 2–4 хэмийн налуутай угсарснаар хий саадгүй хөвөх нөхцөлийг бүрдүүлдэг.

Дохиоллын ба таслалтын шат

Реле дотор хоёр үндсэн мэдрэх элемент байдаг:

• Дээд хөвүүр — дохиоллын шат. Гэмтэл багавтар, хий аажим ялгарч байвал реле дотор хий хуримтлагдаж, тосны түвшин буурна. Хөвүүр доошилж соронзон контактаа хааснаар диспетчерийн самбарт дохиолол өгнө. Энэ үед трансформатор ажиллагаандаа үлддэг.
• Урсгалын далбаа — таслалтын шат. Дотоод богино залгаа мэт хүнд гэмтлийн үед тос огцом халж тэлээд тэлэлтийн сав руу их хурдтай урсана. Урсгал далбааг түлхэж хазайлгаснаар таслалтын контакт хаагдаж, реле хамгаалалтын хэлхээгээр дамжин трансформаторын бүх талын таслуурыг шууд таслана. Далбааны тавилыг ихэвчлэн 0.65–1.5 м/с урсгалын хурдад тохируулдаг.
• Тосны түвшин огцом буурах үед (жишээ нь бак цоорч тос гоожвол) эхлээд дохиоллын, дараа нь таслалтын элемент дараалан ажиллана.

Дохиолол ирэхэд хийх дүн шинжилгээ

Хийн дохиолол ирэх нь трансформаторыг шууд таслах үндэслэл биш ч хайхрамжгүй орхиж болохгүй ноцтой мэдээлэл юм. Ашиглалтын инженер дараах дарааллаар ажиллана:

1. Релений дээд хэсгийн цоргоноос хийг шилэн саванд сорж авч өнгө, үнэрийг шалгана.
2. Өнгөгүй, үнэргүй, шатдаггүй хий бол ихэвчлэн систем дотор үлдсэн агаар бөгөөд аюул багатай.
3. Цагаан, саарал өнгөтэй хий нь цаасан тусгаарлага гэмтсэнийг, шаргал өнгө нь модон бэхэлгээний элемент халсныг, хар бараан, шатамхай хий нь тос цахилгаан нумын нөлөөгөөр задарсныг илтгэнэ.
4. Тосны дээж авч ууссан хийн шинжилгээ (DGA) хийлгэнэ. Ацетилен (C2H2) илэрвэл дотор нь нум үүссэн гэж үзэж трансформаторыг сүлжээнээс гаргах шийдвэр гаргана.

Худал ажиллагааны шалтгаанууд

Бухгольцын реле найдвартай ч дараах тохиолдолд худал дохиолол өгөх буюу шаардлагагүй таслалт хийж болзошгүй:

• Тос нэмсэн, шүүсэн, вакуумдсаны дараа систем дотор үлдсэн агаарын бөмбөлөг аажим ялгарч дохиоллын элементийг ажиллуулах;
• Хоёрдогч хэлхээний кабелийн тусгаарлага муудаж, контактын хэлхээнд богино залгаа үүсэх;
• Газар хөдлөлт, ойролцоох механизмын хүчтэй чичиргээ урсгалын далбааг хөдөлгөх;
• Хоолойн налуу буруу, реле хазайж угсрагдсанаас хөвүүр зөв ажиллахгүй байх;
• Хүйтний улиралд тосны түвшин хэт буурах.

Монголын эрс тэс уур амьсгалд сүүлийн шалтгаан онцгой ач холбогдолтой. Тосны эзлэхүүн температураас шууд хамаардаг бөгөөд үүнийг энгийн томъёогоор илэрхийлбэл: ΔV = V0 × β × Δt, энд β ≈ 0.0007 1/°С нь тосны эзлэхүүний тэлэлтийн коэффициент. Жишээлбэл, 20 000 литр тостой трансформатор +20°С-аас −40°С хүртэл хөрөхөд тосны эзлэхүүн ойролцоогоор 840 литрээр багасна. Тэлэлтийн савны түвшинг улирал бүр хянаж тохируулахгүй бол өвөл түвшин буурч, хийн реле худал дохиолол өгөх, бүр таслалт хийх эрсдэлтэй.

Шалгалт, туршилт

Хийн хамгаалалтын найдвартай ажиллагааг дараах шалгалтаар баталгаажуулна:

• Гадна үзлэгээр шилэн цонхон дахь хийн болон тосны түвшин, тос нэвчилт, контактын хайрцгийн битүүмжлэлийг шалгах;
• Шалгах товчлуур буюу гар насосоор агаар шахаж дохиоллын болон таслалтын элементийн ажиллагааг бодитоор шалгах;
• Контактын хэлхээний тусгаарлагын эсэргүүцлийг 1000 В-ын мегаомметрээр хэмжих (ихэвчлэн 1 МОм-оос багагүй байх шаардлагатай);
• Урсгалын далбааны тавилын хурдыг зориулалтын стенд дээр туршиж баталгаажуулах;
• Релег таслалтад ажиллуулж, таслуур бодитоор таслагдаж буйг иж бүрэн туршилтаар нотлох.

MNS стандарт болон цахилгаан байгууламжийн ашиглалтын дүрмийн дагуу хийн релений шалгалтыг трансформаторын их засварын үед, мөн реле хамгаалалтын иж бүрэн шалгалттай хамт тодорхой давтамжтайгаар (ихэвчлэн 3–4 жилд нэг удаа) гүйцэтгэдэг.

Дүгнэлт

Бухгольцын реле бол энгийн механик зарчимтай ч трансформаторын дотоод гэмтлийг хамгийн эрт мэдэрдэг, зуун жил шахам найдвартай ажиллаж ирсэн хамгаалалт юм. Дохиоллын шат нь жижиг гэмтлийг хөгжихөөс нь өмнө анхааруулж, таслалтын шат нь хүнд гэмтлийн үед трансформаторыг сүйрлээс аварна. Ашиглалтын инженерийн хувьд хийн дохиолол бүрд дүн шинжилгээ хийж, худал ажиллагааны шалтгаануудыг мэдэж, шалгалт туршилтыг тогтмол хийх нь трансформаторын ашиглалтын хугацааг уртасгах хамгийн хямд арга гэдгийг санах нь зүйтэй.