Основные методы испытаний

Основные причины повреждений вводов с бумажномасляной изоляцией.

Статистика аварийности силовых трансформа­торов за последние годы показа­ла, что около 50 % повреждений трансформаторов связано с маслонаполненными высоковольтными вводами. По имеющимся данным удельная по­вреждаемость трансформаторных вводов незначи­тельна и не имеет тенденции к увеличению. Однако задача определения причин выхода из строя вво­дов с целью повышения их надёжности весьма актуальная, так как снижение повреждаемости вводов может дать заметный экономический эффект особенно с ростом единичных мощностей электрооборудования.

Установить непосредственную причину повреж­дения ввода весьма затруднительно из-за значи­тельного разрушения, как самого ввода, так и элементов трансформатора в месте установки. Повреждённый маслонаполненный бумажномасляный ввод 110 кВ представлен на Рис. 8.

Рис. 8. Повреждённый трансформаторный бумажномасленный ввод.

Первоначально предполагалось, что поврежде­ния вводов связаны в основном с нарушениями технологии их изготовления либо с их конструк­тивными особенностями. Однако в результате исследований конструкции и технологии не было установлено явной связи между технологическими и конструктивными особенностями вводов и их повреждаемостью в эксплуатации. Вместе с тем было отмечено изменение характера зависимости повреждаемости вводов от длительности эксплуа­тации и качества используемых материалов при изготовлении. Причём у каждого ввода ресурс эксплуатации определялся индивидуальной функцией зависящей от параметров эксплуатации: величин перенапряжений, тока нагрузки, температуры рабочей среды, влажности воздуха, количества и величины сквозных т. к. з., а также уровня обслуживания.

Анализ состояния герметичных вводов 110 - 220 кВ, эксплуатируемых в ряде энергосистем, показал, что тангенс угла диэлектрических потерь масла tg δ_М в ряде случаев в процессе эксплуатации превышает предельно допустимые нормы, предусмотренные, действующими ПТЭ. Отмечено даже увеличение значения tg δ_М90°C вплоть до 100 % при низком зна­чении кислотного числа и сохранении высокого значения пробивного напряжения U_ПР.Разборка и осмотр около 100 герметичных высоковольтных вводов, забракованных по tgδ_M, показали, чтов большинстве случаев на внутренних поверхностях нижних фарфоровых покрышек вводов имелся смывающийся жёлто-бурый осадок разной интенсивности. На внутренних поверхностях покрышек просматривались следы ползущих разрядов. На нижних покрышках разрушенных в аварийных ситуациях вводов на внутренних поверхностях имелся осадок в виде жёлто-бурого налёта и присутствовали явные следы поверхностных разрядов.Сопоставление этих фактов с результатами расследования аварий свидетельствует об одно­типности сопутствующих признаков, а именно: пробой внутренней изоляции фиксировался при рабочем напряжении;на нижних покрышках разрушенных вводов на внутренних поверхностях имелся осадок в виде жёлто-бурого налёта и следы поверхностных разрядов. Следов разрядов на чистых покрышках без жёлто-бурого налёта не наблюдалось. В то же время электрические испытания в объёме типовых со специально отобранными ввода­ми 150 кВ с наиболее высокими значениями tg δ_М при 90°С показали, что вводы успешно выдержали все испытания, хотя после их разборки на нижних покрышках также был обнаружен жёлто-бурый налёт различной степени интенсивности. Представленная совокупность фактов свиде­тельствует о том, что процессы, приводящие к аварии, определяются рабочим напряжением со специфическими механизмами нарушения изоля­ции, не воспроизводимыми при кратковременных воздействиях испытательных напряжений.К фактам, которые обращают на себя внима­ние, относится и наличие определённой связи с условиями эксплуатации и установкой вводов в трансформаторе, а именно, относительно высокая повреждаемость вводов на определённых типах трансформаторов. Например, 75 % аварий с вводами 150 кВ вследствие разряда по поверхности нижней покрышки произошли на фазах А и С трансформаторов ТРДН 63 000, составляющих 20% парка трансформаторов, на которых уста­новлены эти вводы (Южные территории СССР). В то же время не наблюдалось повреждений этих вводов по данной причине в регионах страны с холодным климатом. Это указывает на связь, как с температурным режимом, так и с напряжённостью электриче­ского поля Е. Для фаз А и С напряжённость поля во вводе по сравнению с напряжённостью фазы Вприблизительно на 20 % выше из-за условий уста­новки. Выявлено, что интенсивность осадка с ростом тем­пературы среды эксплуатации ввода увеличивается. Если при 70°С осадка практически не наблюдалось, то при 90 °С появ­лялся осадок жёлто-бурого цвета, а при 110 °С — коричневый. Сам осадок (без соприкосновения с маслом) не проводящий. Но если в масле появляются эмульсии с коллоидами, низкомолекулярными кислотами и другими продуктами окисления масла, которые, осаждаясь на эти отложения, делают поверхность проводимой. Результаты исследований свидетельствуют о том, что по со­ставу элементов осадки во вводах содержат много серы, которая находилась либо в самом масле, либо вымывалась из резины, используемой во вводах в качестве уплотнений. Таким образом, результаты ряда исследований под­тверждают, что образование и отложение осадка на фарфоровых покрышках связано с процессами старения масла из-за взаимодействия с резиной в присутствии медесодержащих материалов, а нес конструктивными особенностями высоковольт­ных вводов и технологическими отклонениямипри покрытии деталей лаком и грунтом. На основании уже имеющихся экспериментальных и расчётных данных можно полагать, что первопричиной ползущих разрядов являются ЧР, возникновение которых может быть связано со следующими механизмами:

1. наличием примесных частиц в заливаемом мас­ле или образовавшихся в процессе старения, их скоплением в местах с неоднородной конфигура­цией электрического поля;

2. перераспределением электрических полей из-за резко отличающихся значений поверхностной про­водимости изоляционного остова, покрышки с на­лётом и без него,

3. объёмной проводимости масла;

4. электрохимической природой образования дре­вовидных токопроводящих следов в осадке на поверхности фарфора.

Следует отметить, что только при наличии осадка на поверхности фарфора механизмы возникновения ЧР могут приводить к медленному развитию ползущего разряда. Все вышеуказанные факторы приводят к пробою основной изоляции ввода или поверхностным перекрытиям и, как следствие, разрушению фарфоровой рубашки ввода с возгоранием масла.