Газовое реле РГЧЗ-66 (реле газовое чашечковое разработки 1966 г.) выпускалось Запорожским трансформаторным заводом взамен газового реле ПГЗ-22. Реле выполнено в соответствии с ГОСТ 10472-71 «Трансформаторы (и автотрансформаторы) силовые. Реле газовые. Общие технические требования». Реле РГЧЗ-66 (рисунок 1) имеет герметически закрытый корпус, практически мало отличающийся от корпуса реле ПГЗ-22. Фланцы реле рассчитаны на установку его в трубопроводах с внутренним диаметром 80 мм. В верхней части реле, с его противоположных сторон, имеются два смотровых стекла с делениями (в кубических сантиметрах), позволяющими определить объем скопившегося в реле газа. Завод поставляет реле с заглушками на фланцах и крышками на смотровых стеклах, как показано на рисунке 1.
а — общий вид; б — верхний (сигнальный) элемент; в — нижний (отключающий) элемент
Рисунок 1 - Газовое реле РГЧЗ-66 и его элементы
На крышке корпуса реле установлены кран для отбора пробы газа и выпуска его из реле, а также коробка зажимов для подключения контрольного кабеля к сигнальному и отключающему контактам. На крышке реле нанесена стрелка, указывающая направление движения масла (от трансформатора к расширителю) и предназначенная для правильной установки выемной части реле, связанной с крышкой.
В дне коробки с зажимами имеется отверстие для стока собирающейся в ней влаги. В дне корпуса реле имеется пробка с резьбой для спуска влаги и грязного масла, скопившегося в нижней части реле.
На крышке корпуса с помощью стоек крепится выемная часть реле с сигнальным и отключающим элементами. Сигнальный элемент представляет собой плоскодонную чашку с установленным внутри нее подвижным контактом. Чашка с помощью изоляционной стойки поворачивается на оси, втулка которой вмонтирована в держатель чашки. Концы оси устанавливаются в стойках, прикрепленных к сборочному кольцу. Неподвижный контакт установлен на изолированной пластине сборочного кольца. Для удерживания чашки в верхнем положении, при котором сигнальный контакт разомкнут, служит спиральная пружинка, прикрепленная к держателю, установленному на сборочном кольце.
Чашка и неподвижный контакт нижнего элемента крепятся таким же способом, как и чашка и неподвижный контакт верхнего элемента реле, но отключающий элемент конструктивно отличается от сигнального тем, что с его чашкой связана пластина, которая должна реагировать на скорость потока масла в реле. Пластина и подвижный контакт нижнего элемента жестко крепятся к изоляционной стойке, к ней же крепится рычаг спиральной пружинки. У сигнального и отключающего элементов между сборочными кольцами и держателями спиральных пружинок имеются прокладки. Ось вращения пластины закреплена в скобообразной стойке, прикрепленной к дну чашки.
Для предотвращения износа алюминиевого края обеих чашек в местах касания ими упора, ограничивающего их ход, края чашек выполнены отогнутыми, а в месте касания каждой чашки прикреплены пластины. Без выполнения указанных мероприятий край чашки вырабатывался бы в месте касания чашкой упора под воздействием вибрации трансформатора и реле, что имело место в реле первых выпусков, у которых эти пластины отсутствовали. Чашка и пластина отключающего элемента имеют отдельные оси вращения, и при повороте вокруг своих осей и чашка и пластина действуют на замыкание отключающего контакта.
При повороте пластины вокруг своей оси чашка может и не поворачиваться, но при повороте чашки пластина поворачивается всегда, так как стенка чашки надавливает на выступ стойки пластины. Ход обеих чашек вниз ограничивается упорами, чем предотвращается заскакивание сигнального и отключающего контактов реле.
Оба элемента реле закрыты со стороны входного фланца реле цилиндрическими полуэкранами для защиты от механических повреждений сильным потоком масла. В случае замыкания отключающих или сигнальных контактов реле через имеющиеся в масле шлам или мелкие механические частицы произошла бы излишняя работа газовой защиты. Поэтому над чашкой сигнального элемента установлен экран для ограничения попадания в нее шлама и других механических частиц; с этой же целью над чашкой отключающего элемента установлен экран, в котором имеется прорезь для перемещения пластины.
В нормальных условиях работы трансформатора, когда газовое реле полностью заполнено маслом, верхняя и нижняя чашки реле удерживаются в верхнем положении так, что дно чашек имеет незначительный (на 5—10%) подъем со стороны расширителя. При этом оба контакта газового реле разомкнуты. Незначительное перетекание масла из бака трансформатора в расширитель и обратно, происходящее в процессе эксплуатации, не приводит к изменению положения сигнального и отключающего элементов реле.
При повреждении трансформатора, сопровождающемся слабым газообразованием, газ, проходящий из бака трансформатора в трубопровод расширителя, скапливается в верхней части корпуса реле, вытесняя масло. Когда объем газа в реле достигает 400 см3±20%, уровень масла в реле окажется ниже дна чашки сигнального элемента. Под воздействием силы тяжести чашки, наполненной маслом, она опускается, поворачиваясь вокруг своей оси и сигнальный контакт реле замыкается. Отключающий элемент реле продолжает оставаться в масле, поэтому его контакты остаются разомкнутыми. При повреждении трансформатора, приводящего к большим динамическим усилиям в его частях и бурному газообразованию, давление в баке резко возрастает и происходит бросок масла или смеси масла с газом из трансформатора в расширитель. Под воздействием потока масла (если его скорость равна или выше скорости срабатывания отключающего элемента реле) пластина поворачивается и отключающий контакт замыкается.
Выбор скорости срабатывания производится установкой в реле одной из трех пластин, откалиброванных на скорости 0,6; 0,9 и 1,2 м/с.
При описании конструкции указывалось, что пластина поворачивается вокруг своей оси, не приводя в движение чашку. Этим обстоятельством, а также расположением пластины против входного отверстия реле со стороны трансформатора достигаются быстрый поворот пластины вокруг своей оси и замыкание отключающего контакта реле.
Время замыкания отключающего контакта реле составляет при скорости потока масла более 1,5 его уставки 0,1—0,15 с, а при скорости потока масла 1,25 его уставки срабатывания не превышает 0,2 с. Время замкнутого состояния контакта при этом не менее 0,05 с, что позволяет осуществить надежную цепь на отключение трансформатора, хотя отключающий контакт газового реле может замыкаться и прерывисто в начальный момент повреждения трансформатора.
При описанном повреждении трансформатора сигнальный элемент реле может работать одновременно с отключающим или несколько позже, когда газ заполнит верхнюю часть корпуса реле.
При аварийной быстрой утечке масла трубопровод, соединяющий бак трансформатора с расширителем, и газовое реле оказываются без масла и оба элемента реле опускаются под воздействием силы тяжести чашек, а контакты реле действуют на отключение трансформатора и на сигнал практически одновременно.
При сквозных к. з. вблизи трансформатора происходит его сотрясение под воздействием больших токов, проходящих в его обмотках. Переток масла из бака трансформатора в расширитель при таких к.з. не приводит, однако, к работе газовой защиты, поскольку скорость потока масла не достигает скорости срабатывания реле. Следует отметить, что реле РГЧЗ-66 более устойчивы к вибрациям трансформатора и к сквозным к.з., чем реле ПГЗ-22. В соответствии с названным выше ГОСТ контакты реле РГЧЗ-66 не должны замыкаться при его значительных вибрациях (с ускорением до 5 g в диапазоне частот 20—100 Гц). У реле ПГЗ-22 отмечались замыкания контактов (при неизменном положении отключающего или сигнального элементов) за счет того, что при значительных вибрациях трансформатора или внешних механических воздействиях ртуть в контактных колбочках реле также колебалась. Таким образом, основными преимуществами реле РГЧЗ-66 перед реле ПГЗ-22 являются быстродействие и виброустойчивость.