Высоковольтный проходной изолятор: Изоляторы проходные полимерные | АО «НПО»ИЗОЛЯТОР»

Ввод Сухая дуга и расстояние утечки

• Консольная прочность ввода должна быть достаточно высокой, чтобы выдерживать ожидаемые механические нагрузки, которые будут воздействовать на ввод во время сейсмических событий и короткого замыкания.
• Конструкция и конструкция ввода должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать суровые условия транспортировки, обработки и установки.

Дополнительные ресурсы

https://en.wikipedia.org/wiki/Bushing_(electrical)

https://www.inmr.com/bushing-technology-review-designs-tendencies

https:/ /electrical-engineering-portal.com/purpose-and-maintenance-of-transformer-bushings

Electrical Bushings – Types, Purpose and Construction with Diagrams

Оценка ввода высоковольтного трансформатора имеет решающее значение

Почему понимание высоковольтных маслонаполненных трансформаторных вводов так важно?

Высоковольтные силовые трансформаторы являются важным компонентом инфраструктуры электросетей нашей страны. Вводы являются наиболее важным компонентом силового трансформатора. Градиент напряжения между заземляющим фланцем и высоковольтным центральным проводником намного больше по сравнению с градиентом напряжения внутри трансформатора или внешних линий, входящих в трансформатор. В большинстве случаев, если проходной изолятор выходит из строя катастрофически, трансформатор необходимо заменить или разгрузить, чтобы убрать обломки вышедшего из строя проходного изолятора. Стоимость крупных силовых трансформаторов колеблется от нескольких сотен тысяч до более чем 5 миллионов долларов США, а сроки поставки варьируются от нескольких месяцев до более года.

Основы маслонаполненных высоковольтных вводов

Вводы являются компонентами интерфейса, через которые электрическая энергия проходит через барьер. Центральный сердечник обычно изготавливается из алюминия или меди, размеры которого позволяют проводить ток с одной стороны барьера на другую. Центральная жила содержится в системе изоляции, покрытой изолятором. Системы изоляции ввода 26 кВ и ниже могут быть разработаны с использованием твердого материала, такого как фарфор, кремний или композитная смола. Вводы с номинальным напряжением более 26 кВ нуждаются в слоях проводящего материала или фольги, перемежающихся слоями бумаги, чтобы распределить напряжение и свести к минимуму большие градиенты напряжения. Слои проводников и изоляции образуют концентрические конденсаторы между барьером и центральной жилой. См. рис. 1 ниже.

В настоящее время вводы из пропитанной маслом бумаги являются наиболее широко используемыми типами вводов для напряжений более 26 кВ. В этой конструкции бумага служит каркасом для удержания изоляционного масла. Масло действует как основная изоляция и охлаждающая жидкость для проходного изолятора. Внешняя оболочка обычно изготавливается из фарфора, но некоторые производители имеют конструкции с использованием другого материала из-за длительных сроков изготовления и сложности изготовления внешних фарфоровых оболочек.

Влага – враг втулки

Влага – злейший враг втулки. По мере старения втулки прокладки теряют свою герметизирующую способность, открывая наиболее распространенный путь проникновения влаги во втулку. Если допустить попадание влаги во ввод, она начнет разрушать систему масляно-бумажной изоляции. Этот распад образует различные полярные соединения и кислоты, которые воздействуют на бумагу. По мере того, как бумага рвется, образуется больше загрязнений. В какой-то момент два или более проводящих слоя выйдут из строя и закоротят друг друга. Когда это произойдет, оставшиеся концентрические конденсаторы будут иметь более высокое напряжение на каждом конденсаторе. Поскольку поломка не контролируется и влага продолжает поступать во втулку, скорость образования загрязнений внутри втулки увеличивается. Это приводит к сбою других слоев. В какой-то момент происходит катастрофический выход втулки из строя. Риск резко возрастает с возрастом и уровнем напряжения. Вводы на напряжение более 230 кВ и старше 25 лет относятся к категории наибольшего риска. Следующая категория с меньшим риском включает вводы от 100 кВ до 230 кВ и старше 35 лет.

Несмотря на то, что попадание влаги является основной причиной выхода из строя ввода, хорошая новость заключается в том, что существуют способы оценки износа системы изоляции ввода. Тестирование коэффициента мощности является стандартным в отрасли методом отслеживания состояния втулки и определения тенденций. Инфракрасный (ИК) и визуальный осмотры могут использоваться для отслеживания состояния трансформатора, когда он подключен к сети. Отбор проб масла из втулок можно использовать для подозрительных втулок или втулок, относящихся к категории высокого риска.

Проверка исправности втулки с коэффициентом мощности

Втулка состоит из двух частей. Самая внутренняя система изоляции состоит из нескольких концентрических конденсаторов, обычно обозначаемых как C1. Самая внешняя система изоляции имеет всего несколько слоев и обозначается как C2. Основная цель этого деления состоит в том, чтобы предоставить тестовую точку подключения для автономных электрических испытаний. Обычно C2 закорочен крышкой колпачка, когда проходной изолятор находится в работе. См. рис. 2 ниже. В редких случаях для вводов на 69 кВ и выше эта точка используется для питания потенциального устройства. Это возможно, потому что на C1 и C2 не влияют внешние факторы, такие как втулка башни или стенки резервуара. Другими словами, проходной изолятор можно использовать в качестве достаточно точного конденсаторного делителя для питания устройства измерения напряжения, подаваемого на проходной изолятор. На проходных изоляторах, допускающих внешний потенциал, отвод называется потенциальным отводом. Потенциальный отвод можно легко обнаружить, поскольку он представляет собой соединение типа шпильки, а не пружины. См. рис. 3 ниже. В любом случае для проверки коэффициента мощности в автономном режиме можно использовать потенциальный ответвитель или контрольный отвод.

Чтобы установить ввод трансформатора для испытания, снимите крышку ввода только с испытуемого ввода. Используйте кусок проволоки, чтобы связать вместе все втулки высокой стороны и все втулки нижней стороны вместе. Для трехобмоточного трансформатора свяжите третичные втулки вместе. Голый провод 12-го калибра прекрасно работает. Это уменьшает помехи, которые могут привести к ошибочным результатам испытаний.

Изоляция основной жилы C1 испытывается в режиме испытания незаземленного образца (UST), как показано на рис. 4 ниже. Ток идет от высоковольтного провода к крану. Здесь ток разделяется. Но только ток, который проходит через конденсатор C1, возвращается к испытательному источнику через измеритель. Поэтому в этом режиме измеряется только C1.

Набор для проверки коэффициента мощности вычисляет значение коэффициента мощности и емкости для каждого испытания, что позволяет лучше понять состояние проходного изолятора. Коэффициент мощности указывает на степень загрязнения, а значение емкости указывает на физические изменения в проводящих слоях. Увеличение коэффициента мощности указывает на степень загрязнения, а увеличение емкости указывает на то, что какие-либо слои были закорочены с момента последнего испытания. Значения емкости, сообщаемые набором для проверки коэффициента мощности, часто упускаются из виду, но они являются основными индикаторами физических изменений внутри проходного изолятора.

Внешние слои изоляции проходного изолятора, обозначенные как C2, тестируются в защитном режиме, как показано на рис. 5. Ток проходит от высоковольтного провода к отводу. Здесь ток разделяется. Но только ток, который проходит через конденсатор С2, возвращается к испытательному источнику через измеритель. Поэтому в этой тестовой установке измеряется только C2.

Проверка состояния втулки с помощью визуальных и инфракрасных методов

Низкий уровень масла является ключевым показателем утечки масла из втулки. Если масло выходит, значит, внутрь попадает влага. Хотя проверка коэффициента мощности — это один из инструментов в наборе инструментов, они проводятся только раз в несколько лет. Визуальный осмотр, который иногда называют обходом, часто используется для обнаружения признаков утечки масла или значительного изменения уровня масла по смотровому стеклу или указателю уровня масла. Это не просто замечание чего-то, но и понимание того, как продолжить действие.

Эта точка приводит к выполнению ИК-сканирования. Из-за потерь в трансформаторе, когда он находится под напряжением и несет нагрузку, масло горячее окружающей его среды. Тепло передается от трансформатора к проходному изолятору, что обеспечивает температурный градиент, который можно увидеть с помощью ИК-камеры. На рис. 6 показан ввод трансформатора с нормальным уровнем масла.

ИК-изображение на рис. 7 показывает, что втулка справа заполнена маслом. На это указывает тепло, проходящее от теплого бака трансформатора, наполненного маслом, вверх по проходному изолятору до самого верха. Шкала в крайнем правом углу показывает более ярко-желтый (более светлый оттенок в черно-белом цвете) с температурой около 31°C, а втулка слева — сине-зеленая (более темный оттенок в черно-белом цвете) с гораздо более низкой температурой. Более низкая температура обусловлена ​​​​отсутствием масла, что обеспечивает хороший тепловой поток. Только самая нижняя часть втулки слева имеет какие-либо признаки теплопроводности, что указывает на местонахождение уровня масла. Это было подтверждено сервисной мастерской Управления долины Теннесси (TVA) во время демонтажа втулки.

Помните, что повторное заполнение втулки после того, как было обнаружено, что она находится ниже верхней металлической головки втулки, не рекомендуется. Как только масло упадет ниже этой точки, слои бумаги больше не будут покрыты маслом. Частичный разряд начнется и поест бумагу, как термиты, пока ввод находится под напряжением. См. правую часть рис. 8, где частичный разряд проедал изоляцию. Ущерб необратим. Это станет очевидным при проверке коэффициента мощности, но если масло будет добавлено до проверки коэффициента мощности, результаты будут замаскированы. Обратитесь к рис. 8, чтобы увидеть катастрофические результаты повторного заполнения и последующего тестирования после обнаружения низкого уровня масла во втулке. Доказательства выявили этот факт при проведении анализа первопричин.

Проверка состояния втулки с помощью отбора проб масла из втулки

Наиболее инвазивным тестом является забор масла из втулки и отправка образца в лабораторию для анализа. Это рекомендуется только для вводов категории наивысшего риска. Как указывалось ранее, к группе наибольшего риска относятся вводы на напряжение более 230 кВ и старше 25 лет. Во вторую высшую категорию входят вводы на напряжение от 100 кВ до 230 кВ и старше 35 лет.

Ниже приведены рекомендуемые тесты (требуется объем пробы масла — два шприца объемом 50 см3):

• Анализ качества масла
• Влажность
• Межфазное натяжение (IFT)
• Цвет
• ПХБ
• Анализ растворенного газа в масле (DGA)
• Монооксид углерода этан, этан, этилен
• Ацетилен

Критерии продолжения эксплуатации следующие:

• Влажность — должно быть менее 20 частей на миллион.
• DGA — содержание ацетилена должно быть менее 1 ppm.

ТВА провел испытания 111 вводов 500 кВ. Четыре втулки имели высокое содержание влаги или ацетилена более 1 ppm. Пять вводов содержали более 500 частей на миллион ПХБ. Это дало старт программе TVA по замене вводов 500 кВ.

Заключение

Даже с новыми конструкциями вводов каждая электростанция по-прежнему имеет в эксплуатации тысячи высоковольтных маслонаполненных вводов.