Приспособление для защиты электрического аппарата с масляным наполнителем от перегрузок или повреждений

 

Класс 21сР, 50;

ОПИСАНИЕ приспособления для защиты электрического аппарата с масляным наполнением от перегрузок или повреждений.

К авторскому свидетельству Р. Р. Иопржива и В. Э. Бизе, заявленному 13 января 1931 года (заяв. свид. ¹ 81794), с присоединением заявки от 28 мая 1932 года (спр. о перв. ¹ 109996).

Приоритет по п. 3 предмета изобретения от 28 мая 1932 тода.

О выдаче авторского свидетельства опубликовано 30 сентября

1933 года.

Широко известна так называемая,защита Бухгольца", применяемая для предохранения наполненных маслом электрических аппаратов от перегрузок и повреждений, сопровождающихся изменением объема масла или выделением газов из масла. В этой системе защиты применяется реле, располагаемое обычно между защищаемым аппаратом и консерватором и снабженное поплавковыми или иной конструкции контактами, которые в случае появления газов замыкают сначала сигнальную цепь, а затем и цепь выключающих приборов, В частности известны подобные реле, которые реагируют не только на @акт появления перегрузки или аварии, но и на скорость ее развития. Предлагаемое приспособление касается устройства подобного реле; согласно изобретению тарелка клапана герметически закрытого консерватора снабжается калиброванным отверстием для выпуска воздуха из консерватора, таким образом соразмеренным, чтобы, с одной стороны, при нормальном по величине и сравнительно мед @ином увеличении объема масла, воздух успевал пе316 реходить через названное отверстие, не создавая в консерваторе значительного давления и не вызывая действия контактов, но чтобы, с другой стороны, контакты приходили в действие как при значительном, хотя бы и медленно. происходящем, увеличении объема масла, например, при длительной перегрузке, так и при менее значительном, но быстро происходящем увеличении объема масла (например, при коротких замыканиях вне защиI щаемого аппарата), и при появлении газов. (например, при повреждениях внутри самого аппарата). Во втором случае воздух не успевает проходить через отверстие и в консерваторе создается определенное давление, передающееся в трубку реле, помещаемую вблизи места прохождения масла из аппарата в консерватор, при этом обычным образом замыкаются контакты сначала сигнальных, а затем и выключающих приборов. Согласно видоизменению, надлежащим образом изогнутая трубка, закрепленная во <сланце, снабженном калиброванным отверстием, заполнена ртутью, служащей для замыкания контак.тов, а по третьему варианту †отверст устроено в трубке, расположенной внутри консерватора и содержащей контакты или механизм для привода контактов, и служит для пропуска масла из аппарата в консерватор.

На чертеже фиг. 1 изображает вид спе-реди предлагаемого приспособления по первому варианту; фиг. 2 — вертикальный разрез; фиг. 3 †вертикальн разрез приспособления по второму варианту; фиг. 4—

5 †схематическ изображение приспособлечия по второму варианту и электрическую схему включения, фиг. 6 — схематическое изображение приспособления по третьему варианту в вертикальном разрезе (фиг. 1 и 2).

Согласно первому варианту (фиг. 1 и 2) тарелка 1 предохранительного клапана герметически закрытого консерватора снабжена калиброванным отверстием 27, через которое воздух внутри консерватора имеет сообщение с атмосферой. Калиброванное отверстие 27 просверлено в ниппеле 24 (фиг. 2), взернутом в тарелку 1.

В эту тарелку ввернута также трубка 20, оканчивающаяся снизу раструбом 31 и нагруженная пружиной 22, встроенной между укрепленным на трубке 20 кольцом 21 и планкой 23 и прижимающей тарелку 1 к скошенному на конус фланцу ниппеля 28. Этот последний ввернут во фланец, устроенный на консерваторе, и служит в качестве неподвижной части предохранительного клапана. Клапан служит для предохранения кожуха защищаемого аппарата, например, трансформатора от выпучиваний или даже от повреждений (взрыва), в случае черезмерного повышения давления внутри трансформатора, которое может возникнуть при коротких замыканиях и других крупных авариях. Пружина 22 соразмерена так, чтобы при давле:ниях, опасных для трансформатора, тарел. ка 1 клапана поднималась, тем самым открывая клапан и освобождая выход воздуху и газам наружу. Раструб 31 трубки 20 погружен в масло, как это показано, например, на фиг. 5, где через 26 обозначен консерватор.

Тарелка 1 составляет одно целое с цилиндром 2, в котором может перемещаться поршень 3, связанный штоком 4 с пальцем 6. Цилиндр 4 покрыт крышкой 5, снабженной отверстием, через которое воздух в цилиндре сообщается с атмосферой. На крышке 5 смонтированы контактный механизм 7 — 9 цепи сигнала, контактный механизм 16, 17 цепи выключения и спусковой механизм 10, 11. Цилиндр 2 снабжен краном 19 для выпуска газов из-под поршня 2 после подъема последнего.

Контактный механизм цепи сигнала состоит из штока 9, расположенного в изолирующей гильзе 7, укрепленной на крышке 5; гильза 7 несет два неподвижных контакта 8, включенных в цепь сигнала а нагруженный пружиной шток 9 несет контактный мостик 32 и ролик 6 . В разомкнутом положении контактного механизма 7 — 9, показанном на фиг. 2 и со! ответствующем нормальной работе трансформатора, ролик 6 упирается в палец 6 штока 4. Контактный механизм цепи выключения состоит из двух неподвижных контактов 29, установленных изолированно на тарелке 1 и включенных в указанную цепь, и контактного мостика 18, укрепленного на штоке 16, снабженном зубом и нагруженном включающей пружиной 30. В разомкнутом положении, показанном на чертеже и соответствующем нормальной работе трансформатора, шток

16 удерживается в поднятом состоянии тем, что зуб 17 упирается в собачку 11 спускового механизма, лежащую на кронштейне 12 и связанную с изогнутым рычагом 10; последний шарнирно укреплен на стойке 33, нагружен стопорной пружиной 13 и снабжен на конце роликом 10, взаимодействующим механически с пальцем б. Все приспособление прикрыто кожухом 25.

Действие приспособления происходит следующим образом. В исходном положении уровни масла в трубке 20 и в консерваторе одинаковы; при нормальной нагрузке трансформатора и отсутствии в нем повреждений масло, вследствие нагрева и увеличения объема, будет с известной скоростью подниматься в консерваторе и в трубке 20. Калиброванное отверстие 27 в ниппеле 24 соразмерено так, чтобы при скорости подъема уровня масла, соответствующей нормальному режиму трансформатора, воздух, вытесняемый из конденсатора поднимающимся маслом, проходил через калиброванное отверстие, не создавая в консерваторе сколько-ни.будь заметного давления. При этом уровень масла в трубке 20 повысится в меньшей степени, чем уровень масла в консерваторе, так как воздух из. консерватора свободно уходит, а трубка ZOrep,метически закрыта и ее внутреннее пространство не имеет сообщения с атмосферой; по этой причине в трубке 20 создается давление, соответствующее весу столба масла, высота которого равна разности указанных уровней. При нормальном режиме это давление будет весьма незначительным, и поршень 3 останется в показанном на фиг. 2 положении, так как .его вес, сила трения в механизме и сила .пружин подбираются соответственным образом.

Если на трансформатор, полностью на.груженный и достигший теплового равно.весия, включить дополнительную нагрузку, то температура масла поднимется, разность уровней увеличится и давление ..в трубке сделается достаточным для перемещения поршня 3 вверх. При этом сначала освобождается шток 9 сигнального контакта и замыкается цепь сигнала, .а затем, если перегрузка не будет снята, освобождается шток 76 выключающего кон-.акта и происходит замыкание цепи выключающего трансформатор аппарата.

Если трансформатор будет включен на перегрузку с самого начала, то скорость подъема температуры масла и скорость протекания воздуха через калиброванное отверстие будут таковы, что в консерваторе возникнет некоторое давление (сверх .атмосферного), которое будет передано в трубку и сложится с давлением, соответствующим разности уровней масла в кон-серваторе и трубке; при этом произойдет также перемещение поршня 3 и описавные выше контактные механизмы сработают в том же порядке.

В случае короткого замыкания вне

:трансформатора происходит немедленное и резкое повышение температуры масла.

При этом резко повысится давление в консерваторе и трубке и реле сработает почти мгновенно.

При внутоенних повреждениях (замыкание между витками, пожар железа и т.п.) ,получается местный перегрев и разложение изоляции и масла. Газообразные про. дукты разложения устремляются в консерватор и улавливаются раструбом 31; подымаясь по трубке 20 вверх, газы вытесняют масло, создают в трубке 20давление и вызывают перемещение поршня 3 тем быстрее, чем сильнее было нагрето до этого момента масло и чем быстрее развивается повреждение. Таким образом и в этом случае время действия приспособления зависит от характера предшествовавшего аварии режима работы трансформатора, от величины аварии и скорости ее развития.

В видоизмененном приспособлении железная (фиг. 3 и 4) трубка 7 выполнена в виде U-образной части с двумя коленами. Одно из них оканчивается свешивающимся в масло раструбом 2, а другое жестко прикреплено к железному фланпу 3, в который вставлен стеклянный кран 4 для выпуска, в случае на; добности, газов из обращенного вверх колена трубки. Трубка наполнена ртутью 16 (фиг. 4) и снабжена контактами 12 и 13 цепи сигнала и цепи выключения, расположенными внутри изолирующей трубки 7 и разделенными изолирующей прокладкой 14, Фланец 3 прижимается к привинченному к консерватору опорному фланцу 8 пружиной 9, соразмеренной так, чтобы при возникновении внутри консеоватора давления, опасного для целости кожуха, фланец 3 с трубкой 1 поднимался и выпускал воздух наружу. Между фланцами

3 и 8 проложена прокладка. Во фланец

3 ввернут ниппель 5, снабженный калибровым отверстием для выпуска воздуха; кроме того, на фланце У расположена контактная доска б .

Свешивающаяся в масло часть трубки

1 снабжена укрепленной на ней шайбой

70, изготовленной из изолирующего материала и несущей два контакта 75, включенные в цепь сигнала. Вдоль названной части тоубки 11 может скользить поплавок 11 в виде кольца, несущего контактный мостик. Этот поплавок служит для замыкания цепи сигнала в контактах 15 при понижении уровня масла в консерваторе ниже нормального уровня, например, в случае течи кожуха или по другим причинам.

Приспособление по второму варианту работает совершенно так же, как таковое по первому варианту. Разница состоит лишь в том, что здесь при возникновении в трубке 7 давления перемещается не поршень, а ртуть 16, которая замыкает в контактах 12 и 13 сначала цепь сигнала, а затем — цепь выключения. В этом варианте время, протекшее с начала возникновения ненормального режима до момента замыкания контактов, также зависит от характера предшествовавшего аварии режима работы трансформатора, от величины аварии и скорости ее развития.

По третьему варианту (фиг. 6) калиброванное отверстие 4" устроено в трубке 1", расположенной внутри консерватора

3", соединенного трубой скожухом трансформатора. Отверстие 4" находится ниже нормального уровня (обозначенного через 6") в консерватореи соразмерено так, чтобы при нормальной нагрузке масло из трубки 7" могло переливаться в консерватор 3"; таким образом, как в холодном состоянии, так и при нормальной нагрузке масло в консерваторе и в трубке 1" будет находиться почти на одном уровне.

Приспособление по третьему варианту действует следующим образом. Если находившийся в холодном состоянии (выключенный) трансформатор будет включен на нагрузку, то нагревающееся и расширяющееся масло будетпереливаться через отверстие 4", и уровни масла в трубке 1" и в консерваторе 4" будут подниматься примерно одинаково, Уровень масла при полной нагрузке, соответствующий тепловому равновесию трансформатора, обозначен на фиг. 6 линией 5". При включении дополнительной нагрузки уровень масла поднимается над линией 5" как в консерваторе, так и в трубке, вследствие чего контактные механизмы (действующие от расположенных в трубке 1" приспособлений, например, от поплавка) придут в действие и замкнут или разомкнут в обычной последовательности цепи сигнала и выключения. При включении холодного трансформатора на перегрузку масло будет нагреваться и расширяться с такой скоростью, что через отверстие 4" успеет перелиться лишь некоторая его часть; остальная часть масла останется в трубке 7". Вследствие этого уровень масла в трубке 1 перейдет линию 5" ранее, чем уровень масла в консерваторе достигнет этой линии. Поэтому, контактные механизмы придут в действие, и трансформатор выключится еще до того, как масло нагреется до допустимого для него предела. При коротком замыкании вне трансформатора скорость нагрева и расширения масла будет такова, что уровень масла .в трубке 1" поднимется весьма быстро, и трансформатор будет выключен с малой выдержкой времени.

При внутренних повреждениях, сопровождающихся появлением газообразных продуктов разложения изоляции и масла„ образующийся газ вытесняет в консерватор объем масла, соответствующий объему газа. Это вытеснение будет происходить с такой скоростью, что отверстие 4" сможет пропустить в консерватор 3" лишь ничтожную часть вытесняемого газом масла; вследствие этого уровень:,масла в трубке 1" быстро повышается до положения, при котором происходит действие выключающих контактов.

По мнению изобретателей предложенное приспособление имеет перед известными подобными реле (в частности, реле

Бухгольца) преимущества дешевизны, надежности, наличия сильных и доступных контактов, чувствительности к различным видам нарушений нормального режима защищаемого аппарата и универсальности применения; одно и то же приспособление может быть применено к трансформаторам различных мощностей, причем необходимо лишь заменить ниппель с калиброванным отверстием.

Предмет изобретения.

1. Приспособление для защиты электрического аппарата с масляным наполнением от перегрузок или повреждений сприменением трубки, помещенной вблизи места прохождения масла из аппарата в. консерватор, отличаюп ееся тем, что с целью создания давления в верхней части. указанной прикрытой контактным поршеньком 3 трубки 20 как при быстром увеличении объема масла вследствие внезапной нагрузки, так и при медленном: увеличении объема масла вследствие длительной значительной перегрузки, в тарелке 1 клапана консерватора устроено калиброванное отверстие для выпуска воздуха из консерватора со скоростью, создающей в нем определенное давление при быстром увеличении объема масла, передающееся в верхнюю часть указанной трубки.

2. Видоизменение приспособления по и. 1, отличающееся тем, что трубка 1, выполненная в виде U-образной части с двумя коленами, из коих одно заканчивается свешивающейся в масло расширяющейся трубкой, а второе скреплено жестко с имеющим выходное отверстие для воздуха@ланцемЗ, наполнена ртутью, могущей замыкать сигнальный и рабочий контакты, и назначена как для передачи давления от масла к ртути при коротких замыканиях и медленной значительной перегрузке, так и для собирания вверху колена с расширяющейся, трубкой газов при повреждении изоляции.

3, Видоизменение приспособления по и. 1, Отличающееся тем, что калиброванное отверстие устроено в трубке 1", расположенной внутри консерватора, и служит для пропуска масла из аппарата в консерватор. (-3", о р(„:, „

° г . г

" ,г „

//

//

//, сг 1

Э .ф

°

)

l / I !

I р 1: д ЯД (!

). Р

Г. igyy,7

t Р ф !

, - X

ly:-р, ! Д

К:, . Я г.

K автсрсксму свидетельству P. P. Коприива и В. Э. Бизе В 32666