О надёжности высоковольтных вводов 330–500 кВ твёрдой полимерной изоляцией

Славинский А.З., Сипилкин К.Г, Кассихин С.Д., Никитин Ю.В.

Заводом “Изолятор” в 2002–2004 гг. разработана за технология промышленного производства высоковольтных вводов с современной твёрдой RIР-изоляцией. RIP (resin impregnated paper – бумага, пропитанная смолой) – наименование (аббревиатура), соответствующая стандарту МЭК 60137 [1]. В аварийных случаях повреждения твердой RIP-изоляции не приводят к таким тяжёлым последствиям, как при повреждении бумажно-масляной изоляции, которая более взрыво- и пожароопасна. Разработка изоляции проводилась в содружестве с ведущими научными организациями (ВЭИ, ИФХ РАН, МЭИ) полностью за счет собственных средств завода. В Подмосковье был построен и в 2007 г. начал работать новый производственный комплекс, выпускающий высоковольтные вводы (в основном с RIP-изоляцией), оснащённый самым современным технологическим и испытательным оборудованием лучших зарубежных производителей (Германия, Швейцария, США).

Разработанная технология вакуум-нагнетательной пропитки бумажного остова эпоксидным компаундом с последующим отверждением обеспечивает высокое качество изоляции, исключающеe наличие газовых включений в ней. Это подтверждается микроскопическими исследованиями структуры изоляции и результатами высоковольтных испытаний с измерением уровня частичных разрядов (ЧР). При приёмосдаточных испытаниях, которым подвергается каждый ввод, измеряемый уровень ЧР должен быть менее 2 пКл при рабочем напряжении и не более 10 пКл вплоть до одноминутного испытательного напряжения, что превосходит требования, установленные стандартом МЭК 60137 [1].

Однако в последнее время участились случаи отказов в эксплуатации высоковольтных вводов 330–500 кВ с твёрдой RIP-изоляцией, значитель­ная часть которых происходила в течение коротко­го времени после проведения каких-либо работ на трансформаторе или на вводе, связанных с отклю­чением нагрузки и последующим включением. Этот факт указывает на возможную связь повреж­дений вводов с коммутационными перенапряже­ниями. Для выявления возможных причин такого рода повреждений потребовалось проведение сис­темного анализа, дополнительных испытаний и исследовательских работ, результаты некоторых из которых отражены в данной статье.

Необходимо отметить, что в общем количестве нарушений в работе электрооборудования повре­ждения вводов занимают особое место. По оцен­кам независимых экспертов, по вине вводов про­исходит до 30 % отказов силовых трансформато­ров как в России, так и за рубежом [2]. Указанные цифры красноречиво свидетельствуют о том, что проблема надёжной эксплуатации вводов стоит не только перед нами, но и перед всеми производите­лями аналогичной продукции в мире.

Среди отечественных производителей вводов завод “Изолятор” является старейшим и крупней­шим предприятием. Современное оборудование, которым оснащено предприятие, позволяет выпус­кать вводы напряжением до 1200 кВ как перемен­ного, так и постоянного тока. Применение самого современного испытательного оборудования им­портного производства позволяет проводить весь комплекс высоковольтных испытаний для под­тверждения соответствия вводов требованиям российских [3] и международных стандартов [1]. Каждый тип вводов проходит сначала приёмочные испытания, а затем каждый ввод без исключения проходит приёмосдаточные испытания, по результатам которых он признаётся годным и подлежит отгрузке потребителю. Если же ввод не проходит приёмосдаточных испытаний, то он возвращается в производство для разборки и утилизации изоляции.

Таким образом, к потребителю могут попасть только вводы, полностью соответствующие требованиям, предъявляемым к ним нормативными документами. И тем не менее в эксплуатации имеют место однотипные случаи повреждений. Если предположить, что причиной такого повреждения является внутренний дефект ввода, то он должен быть такого размера, который неминуемо был бы обнаружен при проведении испытаний как на заводе, так и перед монтажом.

Для более подробного исследования этого вопроса и более чёткого выявления возможных дефектов на заводе предпринимались следующие шаги. В первую очередь, с 2011 г. в объём приёмосдаточных испытаний вводов 220 кВ и выше были введены испытания грозовым импуль­сом в соответствии со стандартом МЭК 60137 [1], что ужесточило прохождение вводами испытаний и одновременно повысило эксплуатационную надёжность.

Дополнительно был проведён комплекс испы­таний следующего объёма:

• климатические испытания вводов 330–500 кВ, в том числе и с RIN-изоляцией (RIN – resin impregnated nonwoven – это новый тип изоляции, в которой при намотке используется нетканое по­лотно, не содержащее целлюлозы и не подвержен­ное увлажнению), на стойкость к изменению тем­пературы ;
• ресурсные испытания в условиях завода с при­ложением ко вводу повышенного напряжения про­мышленной частоты 50 Гц;
• выявление коэффициента запаса при много­кратном приложении грозовых и коммутационных импульсов (до 100 и более) с большой амплитудой.

Выводы

1. Проводимые на заводе “Изолятор” испыта­ния подтверждают, что выпускаемые заводом вы­соковольтные вводы с RIP-изоляцией модернизи­рованной конструкции полностью соответствуют требованиям российских и международных стан­дартов.
2. Положительные результаты климатических испытаний на стойкость к изменению температу­ры, проведённые на вводах модернизированной конструкции, свидетельствуют о том, что состав компаунда отвечает необходимым требованиям по трещиностойкости и пластичности.
3. Большое влияние на надёжность работы вво­дов могут оказывать высокочастотные коммутаци­онные воздействия, что требует дополнительных исследований.
4. Необходимы дополнительные исследования и испытания высоковольтных вводов совместно с эксплуатирующими организациями, которые по­зволят свести к минимуму повреждения вводов в эксплуатации.

Список литературы

1. IEC 60137 (2008). Insulated bushings for alternating voltages above 1000 V.
2. Материалы XI Международной научно-практической кон­ференции “Трансформаторостроение-2005” (Запорожье, Украина). Запорожье: НИЦ “ЗТЗ – Сервис”, 2005.
3. ГОСТ 1516.3-96. Электрооборудование переменного тока на напряжение от 1 до 750 кВ. Требование к электрической прочности изоляции.
4. Беляев С.Г., Львов Ю.Н., Радковский С.Г. Резонансные явления в высоковольтных вводах с твёрдой полимерной изоляцией. – Электрические станции, 2013, № 1.
5. Modeling and measurements of VFT properties of a transformer to GIS Bushing / Johansson K., GafVert U., Eriksson G., Johansson L. – CIGRE, 2010.
6. Алпатов M.E., Базуткин В.В. Проблема высокочастотных перенапряжений в силовых трансформаторах. – Электро, 2009, № 3.

 

Полное содержание материала Вы можете найти в первоисточнике
Источник:  ©  Славинский А.З., Сипилкин К.Г, Кассихин С.Д., Никитин Ю.В. О надёжности высоковольтных вводов 330–500 кВ твёрдой полимерной изоляцией. Электрические станции, № 3, 2013. – С. 52–55.