Как происходит старение маслонаполненной изоляции силовых трансформаторов. Способы увеличения длительной электрической прочности внутренней изоляции трансформаторов
Маслонаполненные вводы служат для ввода высокого напряжения в баки силовых трансформаторов и реакторов, масляных выключателей, а также для прохода через стены помещений закрытых РУ.
Токоведущая система ввода представляет собой медную трубу с контактным зажимом сверху и экранированным контактным узлом снизу. У вводов силовых трансформаторов через медную трубу обычно пропускают гибкий отвод обмотки. Изоляция ввода состоит из двух фарфоровых покрышек, закрепленных на заземленной соединительной втулке, элементов бумажной изоляции и заполняющего ввод масла.
Отечественной промышленностью выпускаются также вводы с твердой изоляцией (изоляционный сердечник из бумажной намотки, пропитанной бакелитовой смолой), в конструкции которых отсутствует нижняя фарфоровая покрышка. После установки такого ввода его нижняя часть оказывается погруженной в масло, находящееся в трансформаторе.
По способу зашиты внутренней изоляции маслонаполненные вводы разделяют на герметичные и негерметичные.
Выравнивание напряженности электрического поля на изолирующем промежутке вводов осуществляется металлическими уравнительными обкладка-ми. Последние обкладки нередко используются в качестве измерительных конденсаторов. К выводам от них подключаются приспособления для измерения напряжения (ПИН) По ряду причин применение ПИН в эксплуатации не получило широкого распространения.
Все неиспользуемые выводы от измерительных конденсаторов должны заземляться. Разземление или обрыв выводов от измерительных конденсаторов вызывает нежелательное перераспределение напряжения по слоям бумажной изоляции, что может привести к ухудшению ее свойств и, как следствие, к пробою.
Заполнение маслом вводов негерметичного исполнения обеспечивается маслорасширителями, снабженными маслоуказателями и устройствами защиты масла от увлажнения и загрязнения. На рис. 1.27 показан расширитель маслонаполненного ввода с масляным затвором (работающим по принципу сообщающихся сосудов) и воздухоочистительным фильтром. Корпусом фильтра служит стеклянная трубка, заполненная силикагелем. Масса силикагеля берется из расчета 0,5-1 кг на 1000 кг масла. Индикаторный силикагель размещается сверху и снизу трубки вблизи входного и выходного отверстий. Активность силикагеля в фильтре контролируется по изменению цвета индикаторного силикагеля из голубого в розовый. Замена масла в масляном затворе производится через специальные отверстия в расширителе. В герметичных вводах конденсаторного типа, постоянно находящихся . под некоторым избыточным давлением, компенсация температурных изменений объема масла осуществляется с помощью компенсирующих устройств (сильфонов, заполненных азотом и герметически запаянных). Сильфоны размещают в расширителях (рис. 1.28) или в баках давления.
Осмотр маслонаполненных вводов. При осмотре вводов, находящихся под напряжением, проверяют:
- уровень масла во вводе по маслоуказателю расширителя. При температуре окружающего воздуха 20°С уровень масла должен находиться на половине высоты маслоуказателя;
- состояние и цвет силикагеля в воздухоочистительном фильтре;
- давление масла в герметичных вводах;
- отсутствие течей масла в местах соединений фарфоровых покрышек с соединительной втулкой, а также в соединениях отдельных деталей в верхней части ввода;
- отсутствие загрязнений поверхности, трещин и сколов фарфора;
- состояние фланцев и резиновых уплотнений;
- отсутствие потрескиваний и звуков разрядов;
- отсутствие нагрева контактных соединений.
| электрической прочности изоляции трансформаторных вводов |
Требования к кратковременной электрической прочности внешней и внутренней изоляции вводов (также как и силовых трансформаторов, реакторов и аппаратов) устанавливают путем нормирования значений испытательных напряжений и методов проведения соответствующих испытаний. При этом нормированные значения испытательных напряжений определяют на основе анализа возможных в эксплуатации уровней грозовых и внутренних перенапряжений. Такие напряжения для вводов 110—750 кВ из ГОСТ 1516.3—96 приведены в табл. 2. Общие методы проведения соответствующих испытаний указаны в ГОСТ 1516.2—97. Испытания внешней и внутренней изоляции вводов по ГОСТ 1516.3—96 и ГОСТ 1516.2—97 являются прямой проверкой способности вводов выдерживать в процессе длительной эксплуатации воздействия грозовых и внутренних перенапряжений. Стойкость внутренней изоляции вводов 110 кВ и более по отношению к тепловому пробою проверяется экспериментально (ГОСТ 1516.3—96 пункт 4.9) путем воздействия переменным напряжением равным 110 % от наибольшего фазного рабочего (для вводов до 35 кВ — 110 % от наибольшего рабочего линейного); метод проведения испытаний — по ГОСТ 1516.2—97. Чтобы исключить перекрытие внешней изоляции вводов при рабочем напряжении в условиях загрязнения и увлажнения, как уже отмечалось, установлены проверенные длительной практикой нормы на удельную длину пути утечки, т. е. отношение полной длины утечки по поверхности наружной части ввода к наибольшему линейному рабочему напряжению. Соответствующие нормы по ГОСТ 9920—89 приведены в табл. 3. Правила определения степени загрязнения указаны в ПУЭ (7-ое издание) Разным степеням загрязнения соответствуют, примерно, следующие значения удельной поверхностной проводимости: I степень — 5 мкСм; II степень — 5—10 мкСм; III степень — 10—20 мкСм; 1У степень — более 20 мкСм. В ГОСТ 9920-89 содержатся конкретные указания о длинах пути утечки для внешней изоляции оборудования, работающего в сетях с изолированной и заземленной нейтралью. Таблица 2. Нормированные значения испытательных напряжений для вводов 110—750 кВ (по ГОСТ 1516.3-96)
Требования к длительной электрической прочности внутренней изоляции следуют из п. 2.30 ГОСТ 10693—81, в котором сказано, что полный срок службы вводов, включая срок сохранности — не менее 25 лет. При этом нормированы следующие показатели надежности: • вероятность безотказной работы на наработку 8800 часов (т.е. 1 год) — не менее 0,999; • параметр потока отказов — не более 1,1 • 10~7 1/час; • установленная безотказная наработка — не менее 40 000 часов (т. е., примерно, 4,5 года). Если принять, что указанный выше параметр потока отказов остается неизменным в течение всех 25 лет эксплуатации, то вероятность наработки 25 лет равна 0,975. Чтобы обеспечить требуемый срок службы и соответствующие ему малые темпы электрического старения внутренней изоляции, в ГОСТ 10693—81 (пункт 2.13) установлены допустимые значения кажущегося заряда частичных разрядов при переменном напряжении, равном 1,5 от наибольшего рабочего фазного: • 10-11 Кл для вводов с бумажно-масляной изоляцией; • 2,5* 10-10 Кл для вводов с твердой изоляцией. Таблица 3. Удельные длины пути утечки внешней изоляции
Указанные нормы на допустимую интенсивность частичных разрядов соответствуют международным (Публикация МЭК—137), однако представляются недостаточно научно обоснованными, так как темпы электрического старения изоляции зависят не только от кажущихся зарядов ЧР, но и от числа разрядов в единицу времени. Логичнее было бы нормировать не только кажущийся заряд, но и средний ток разрядов. Однако, для этого пока еще не накоплен достаточный опыт измерения характеристик ЧР. |
