М.Ю. Львов, П.П. Кутлер

Одобрено и рекомендовано к изданию Ученым советом ИПКгосслужбы

Львов М.Ю ., Кутлер П.П. Эксплуатация и диагностика высоко­ вольтных вводов трансформаторов. Учебно-методическое пособие.

-3-е стереотип, год. - М.: ИПКгосслужбы, 2004. - 28 с.

Впособии представлены особенности конструкций высоковольт­ ных вводов трансформаторов; различные типы трансформаторных масел для заливки в высоковольтные вводы и параметры масел при эксплуатации; причины, приводящие к повреждениям высоковольтных вводов; методы диагностики вводов трансформаторов. Даются практи­ ческие рекомендации.

Пособие предназначено для главных инженеров предприятий элек­ трических сетей, начальников служб распределительных сетей, на­ чальников-и главных инженеров районов электрических сетей, началь­ ников и специалистов служб изоляции и защиты от перенапряжений в ПЭС, РЭС, на электростанциях.

ВВЕДЕНИЕ

Высоковольтные вводы являются важными конструктивными эле­ ментами силовых трансформаторов.

На протяжении многих лет совершенствовались конструкции высо­ ковольтных вводов, внедрялись новые материалы, расширялась но­ менклатура, увеличивались номинальные напряжения и токи.

Наиболее сложными высоковольтными вводами являются вводы на напряжение 110 кВ и выше, где традиционными являются маслонаполнеиные вводы. У маслонаполненных вводов основные аспекты их со­ вершенствования связаны с переходом от маслобарьерной изоляции к бумажно-масляной конденсаторного типа, созданием герметичных конструкций, применением новых сортов заливаемых масел, совер­ шенствованием отдельных деталей и узлов. Вместе с тем, в последнее время, все более расширяется номенклатура вводов с твердой изоляцией.

Одновременно с совершенствованием конструкций, развиваются новые методы контроля и испытаний изоляции вводов для оценки их технического состояния в эксплуатации. Широкое применение нашли: тепловизионный контроль; хроматографический анализ газов, раство­ ренных в масле; измерение мутности масла и др. Совершенствуется нормативно-техническая документация по эксплуатации и оценке со­ стояния высоковольтных вводов трансформаторов.

1. Особенности конструкций высоковольтных вводов трансформаторов

На напряжение до 35 кВ в качестве вводов на трансформаторах применяются фарфоровые полые изоляторы, сквозь которые пропуска­ ется токоведущий отвод. Внутренняя полость такого изолятора обычно сообщается с баком трансформатора и соответственно заполняется содержащимся в нем маслом.

На напряжение 35-66 кВ используются маслоподпорные вводы, у которых токоведущий отвод пропущен через трубу с твердой бумажно­ бакелитовой изоляцией конденсаторного типа. Верхняя часть такого ввода защищается от атмосферных воздействий фарфоровой покрыш­ кой. Внутренняя полость сообщается с баком трансформатора и соот­ ветственно находится в трансформаторном масле.

На напряжение 35-110 кВ включительно, в последнее время, полу­ чили широкое распространение высоковольтные вводы с твердой изо-

ляцией конденсаторного типа. У таких вводов изоляционный остов изготавливается путем намотки на центральную трубу бумаги, покры­ той специальным лаком,. Во время намотки, по определенному закону, наносятся графитовые уравнительные обкладки, которые служат для выравнивания напряжения и достижения наилучших разрядных харак­ теристик ввода. В результате последующей термической обработки происходит запечка лака и остов становится фактически твердой изо­ ляцией. На твердый изоляционный остов, путем горячей посадки, ус­ тановлена соединительная втулка, предназначенная для крепления ввода на баке трансформатора, на которой имеется измерительный вывод. Измерительный вывод служит для измерения tg8 и емкости изоляции.

Верхняя фарфоровая покрышка служит внешней изоляцией и за­ щищает от атмосферных воздействий. Пространство между остовом и верхней фарфоровой покрышкой герметично и заполнено трансформа­ торным маслом, с целью предотвращения негативного воздействия конденсированной атмосферной влаги. При этом головка в верхней части ввода имеет необходимое пространство для компенсации темпе­ ратурного расширения объема масла. Нижняя часть изоляционного остова не имеет фарфоровой покрышки и находится непосредственно в масле бака трансформатора. Уплотнение верхпей покрышки обеспечи­ вается пружинной стяжкой, которая так же увеличивает механическую прочность ввода в период эксплуатации. В качестве заполняющей сре­ ды между остовом и фарфоровой покрышкой, наряду с трансформа­ торным маслом, применяются специальные мастики. Вместо фарфоро­ вой покрышки может применяться полимерная внешняя изоляция, которая по своим свойствам обеспечивает все электрические характе­ ристики для конструкций высоковольтных вводов с твердой изоляцией и позволяет полностью отказаться от необходимости применения трансформаторного масла, т.к. устанавливается непосредственно на изоляционный остов.

Следует отметить важную особенность изоляции остова у такого типа вводов, связанную с относительно низкими рабочими напряжен­ ностями. Это объясняется тем, что пропитывающий состав наносимый на бумагу при намотке, проникает только в поверхностный слой (при­ мерно на 30 % от общей толщины бумаги), что ухудшает электриче­ ские свойства при эксплуатации, и делает применение таких вводов на напряжение свыше 110 кВ проблематичным.

На напряжение 110 кВ и выше применяются маслонаполпенпые вводы с внутренней изоляцией, имеющие верхнюю и нижнюю фарфо­

ровые покрьшпси. При этом, по типу исполнения внутренней изоляции различают вводы: маслобарьерные и с бумажно-масляной изоляцией конденсаторного типа.

Умаслобарьерных вводов основой внутренней изоляции является масляный промежуток с цилиндрическими барьерами из картона. Для регулирования электрического поля на барьерах расположены допол­ нительные электроды из фольги. Высоковольтные вводы с маслобарь­ ерной изоляцией достаточно давно не выпускаются, однако еще иногда встречаются в эксплуатации.

Увысоковольтных вводов с бумажно-масляной изоляцией конден­ саторного типа на центральную трубу намотаны слои кабельной бума­ ги с проложенными в определенной последовательности проводящими прокладками между ними. Размеры слоев бумаги и прокладок выбраны так, чтобы обеспечить равпомерное распределение потенциала как вдоль оси, так и в радиальном направлении. Ввод имеет металличе­ скую соединительную втулку предназначенную для крепления на баке трансформатора, а так же нижнюю и верхнюю фарфоровые покрышки, защищающие внутреннюю изоляцию от атмосферной влаги и служа­ щие одновременно резервуаром для масла, заполняющего ввод. На соединительной втулке имеется измерительный вывод, служащий для

измерений tg5 и емкости изоляции.

По способу защиты внутренней изоляции от увлажнения различают два типа таких вводов: негерметичные и герметичные.

У негерметичных вводов компенсация температурных изменений уровня масла осуществляется за счет расширителя, установленного на головке ввода и сообщающегося с атмосферой. Негерметичные вводы имеют указатель уровня залитого масла, а для предотвращения увлаж­ нения масла, расширители снабжаются влагоосушитслем и масляным затвором. Следует отметить, что в настоящее время вводы негерметич­ ного исполнения не выпускаются, хотя еще достаточно часто встреча­ ются в эксплуатации.

У герметичных вводов компенсация температурных изменений уровня масла осуществляется с помощью сильфонного компенсатора, размещенного либо во вводе, либо в выноспом бачке давления, связан­ ном со вводом гибким трубопроводом. Такая конструкция выпускается Московским заводом "Изолятор". Такие вводы имеют повышенное давление масла во внутренней полости, контроль которого осуществ­ ляется с помощью установленного выносного манометра.

Появившиеся в последние годы в России маслонаполненпые вводы с бумажно-масляной изоляцией зарубежных фирм производителей, в

Масло Т-750 в настоящее время не выпускается. Ранее выпускалось по ГОСТ 982-80 Ярославским НПЗ. Масло вырабатывалось из анастасиевской нефти по технологии, включающей процессы кислотно­ щелочной очистки и контактной доочистки. Масло Т-750 до 1985 г. заливалось во вводы, выпускаемые Московским заводом "Изолятор",

Масло Т-1500 по ГОСТ 982-80, вырабатываемое в Баку из бакин­ ских нефтей, в Россию не поступает.

Масло Т-1500 У выпускается в России по ТУ 38.401-58-107-94. Вы­ рабатывается из западно-сибирских нефтей по технологии, включаю­ щей селективную очистку, низкотемпературную депарафинизацию в растворителе и гидроочистку. Масло содержит мало серы, характери­ зуется относительно высокой стабильностью против окисления.

Масло ТКп изготавливается в России по ТУ 38.401.5849-92 выраба­ тывается из малосернистой, беспарафиновой нефти по технологии, включающей кислотную и щелочную очистки, промывку водой и кон­ тактную доочистку отбеливающей зикеевской землей. Масло недоста­ точно очищено, обладает низкими эксплуатационными свойствами, содержит много полициклических и нафтеноароматических углеводо­ родов и смолистых веществ, характеризуется низкой стабильностью против окисления, высоким значением tg5, плохой совместимостью с конструкционными материалами, обладает высокой стойкостью к воз­ действию электрического поля. Ранее масло ТКп изготавливалось в Баку из бакинских нефтей по ТУ 38.101.890-81.

Масла марки Nytro 10Х и Nytro 11GX изготавливаются фирмой Nynas (Швеция) из нафтеновых венесуэльских нефтей, с применением процессов гидроочистки. Масло Nytro 10Х и Nytro 11GX отвечают требованиям МЭК (публикация 296-82).

По стабильности против окисления в присутствии электрического поля [4], масло Nytro 10Х превосходит лучшее отечественное масло ГК, a Nytro 11GX находится на уровне масла ГК. По газостойкости в электрическом поле масло Nytro 10Х, является подобно ПС, газовыде­ ляющим, а газовыделение масла Nytro 11GX несколько меньше.

Масло Technol 2000 изготавливается фирмой Technol (Австрия) из специальной нафтеновой австрийской нефти с применением процессов кислотной очистки и адсорбционной или гидрогепизационной доочи­ стки. Масло Technol 2000 отвечает требованиям МЭК (публикация 296-82). Масло характеризуется высокой степенью очистки, более высокой газостойкостыо в электрическом поле по сравнению с маслом ГК, Nytro 10Х и Nytro 11GX, а по стабильности против окисления мас­ ло Technol 2000 уступает маслу ГК и Nytro 10Х.