Испытания маслонаполненных вводов

Испытания маслонаполненных вводов делятся на приемо-сдаточные, проводимые в процессе монтажа электроустановки; испытания при капитальном ремонте электрооборудования и межремонтные испытания, которые не связаны с выводом электрооборудования из работы для ремонта. Испытания должны проводиться с соблюдением требований, изложенных в правилах техники безопасности, с применением приборов, обеспечивающих необходимую точность измерения, и в объеме, определяемом конструкцией ввода.
При измерении характеристик изоляции вводов должны учитываться случайные и систематические погрешности, обусловленные: погрешностями измерительных приборов; дополнительными емкостями и индуктивными связями между элементами измерительной схемы; воздействием температуры; влиянием внешних электромагнитных и электростатических полей на измерительное устройство; погрешностями метода и т. п.
Температура внутренней изоляции маслонаполненных вводов определяется с учетом следующих факторов: за температуру изоляции ввода, установленного на масляном выключателе или на нагретом силовом трансформаторе, принимается температура окружающей среды или температура масла в баке аппарата; температура изоляции вводов нагретого силового трансформатора может быть ориентировочно определена по формуле*
где 1 — усредненная температура изоляции ввода, °С; tw — температура верхних слоев масла силового трансформатора, °С; tB — температура окружающего воздуха, °С.
Температура изоляции ввода нагретого силового трансформатора может быть определена по методике, предложенной Союзтехэнерго**.
В объем испытаний вводов входит: измерение сопротивления изоляции, измерение тангенса угла диэлектрических потерь, испытание повышенным напряжением, проверка герметичности уплотнений, проверка манометра. Объем испытаний вводов может существенно меняться в зависимости от конструктивного исполнения ввода и вида его внутренней изоляции.
Измерение сопротивления изоляции производится мегаомметром на напряжение 1000—2500 В у маслонаполненных вводов конденсаторного типа с бумажно- масляной изоляцией для различных зон изоляции по схемам, приведенным в табл. 1.

Таблица 1
Схемы измерения сопротивления изоляции маслонаполненных вводов

Выбор схемы измерения сопротивления изоляции зон бумажно-масляного остова ввода зависит не только от конструктивного выполнения последнего, но также и местонахождения ввода (на аппарате или вне его), его связи с ошиновкой подстанции и другими факторами. Поэтому в ряде случаев применяют, например, схемы измерения сопротивления изоляции с временным заземлением на время испытания токоведущего стержня ввода. Минимальное сопротивление изоляции для измерительного конденсатора С и наружных слоев остова Свт принимается при выпуске с завода 1500 МОм, при вводе в эксплуатацию 1000 МОм и в эксплуатации 500 МОм.
Измерение tg б и емкости производится у вводов и проходных изоляторов с твердой бумажной изоляцией, бумажно-масляной и маслобарьерной изоляцией.
При измерениях tg б оценка состояния вводов должна производиться не только по его абсолютному значению, но и с учетом характера изменения tg б и емкости по сравнению с ранее измеренными значениями. Для сравнения измеренных tg б изоляции вводов со значениями, полученными при предыдущих измерениях, или нормированными для температуры 20°С данными необходимо производить температурный пересчет. Рекомендуемые схемы измерения tg б маслонаполненных вводов приведены в табл. 2.

Таблица 2
Рекомендуемые схемы измерения tg б

Значения tg б вводов 110 кВ с твердой изоляцией (вводы типа ГТБТ и импортные вводы) при наличии у них измерительного вывода измеряются по нормальной схеме. Если вводы с твердой изоляцией не имеют измерительного вывода, tg б измеряется лишь при проведении капитального ремонта силового трансформатора; tg б наружных слоев остова у вводов с твердой изоляцией не измеряется. При измерении tg б вводов, установленных на силовых трансформаторах, должно быть устранено влияние на результаты измерения индуктивностей обмоток трансформатора, что достигается электрическим соединением между собой всех выводов обмотки одного напряжения. Персонал энергосистем указывает на исключительно редкие случаи отбраковки маслобарьерных вводов по результатам измерения изоляции. Из этих соображений измерение tg б у вводов маслобарьерной изоляции, кроме малогабаритных вводов с барьерной изоляцией, не является обязательным. Необходимость измерения tg б у малогабаритных вводов с барьерной изоляцией связана с тем, что эти вводы с бесфланцевым креплением фарфора имеют меньший объем масла и более узкие масляные каналы между цилиндрами, чем барьерные вводы старого исполнения с армированными фарфоровыми покрышками.
У трехзажимных вводов перед их установкой на автотрансформатор измеряется tg б основной изоляции по нормальной мостовой схеме и tg б изоляции каждого из отводов (рис. 1). При измерении tg б изоляции отвода испытательное напряжение 10 кВ подводится к токоведущему штырю или кожуху головки ввода, а контактное соединение отвода подсоединяется к измерительной мостовой схеме. Кроме измерения tg б и емкости основной изоляции маслонаполненных вводов производится также оценка состояния изоляции измерительного конденсатора С2 (при наличии у ввода устройства ПИН) и изоляции последней обкладки Свт относительно соединительной втулки ввода. Эти измерения выполняются у вводов 110 кВ и выше с бумажно-масляной конденсаторной изоляцией. Необходимость в оценке состояния наружных слоев изоляции маслонаполненных вводов основана на соображении, что в случае увлажнения изоляционного остова ввода наружные слои его в первую очередь воспримут влагу и это позволит по значению tg б и динамике его изменения оценить их состояние.
При рассмотрении конструкции ввода было обращено внимание на то, что между обкладкой измерительного вывода 110 кВ и фланцем положены два-три слоя (0,4—0,6 мм) бумаги, а остальная часть (20—11 мм) заполнена маслом. Фактически масляный зазор колеблется в значительных пределах, а иногда почти отсутствует (в зависимости от плотности намотки бумаги), особенно у вводов, остов которых намотан бумажной лентой.
Как показывают результаты измерений, емкость между измерительным вводом и фланцем у однотипных вводов, намотанных бумажной лентой, колеблется в широких пределах.

Рис. 1. Емкостные схемы замещения изоляции маслонаполненных вводов.
а — с устройством ПИН старой конструкции; б — с устройством ПИН новой конструкции; в —с бумажно-масляной и твердой изоляцией без устройства ПИН; г — трехзажимного ввода; в — старой конструкции с маслобарьерной изоляцией без установки ПИН; А — токоведущий стержень; Ci — основная изоляция; С2 —изоляция измерительного конденсатора; Свт — изоляция последней обкладки относительно соединительной втулки; Вп — вывод потенциалометрического устройства; Визм — вывод для измерения тангенса угла диэлектрических потерь.
Между измерительной конденсаторной обкладкой и втулкой превалирует масло, поэтому на значение суммарного tg б будет влиять электрическая характеристика масла. При стабильном и малом значении tg б масла, например 0,5% при 20°С, увлажнение двух-трех слоев бумаги, которые находятся в рассматриваемом зазоре, должно быть значительным, чтобы сказаться на увеличении измеряемого суммарного tg б.
Так, при зазоре 10—11 мм суммарный тангенс угла диэлектрических потерь будет больше 2% при tg 6буМ = =20%, а при зазоре 6 мм tg ббУМ должен быть около 10%, чтобы tg б был равен 2%. Опыт эксплуатации и расчеты показывают, что на tg б влияет не только увлажнение изоляции, но и в значительной мере изменение свойств масла, залитого во ввод. Поэтому практиковавшаяся в ряде случаев отбраковка вводов только по одному показателю изоляции, т. е. по tg б наружных слоев изоляции приводила к необходимости демонтажа вводов и их ремонту без достаточных для этого оснований. Показатели наружных слоев изоляции вводов из-за их существенной зависимости от качества залитого масла должны являться лишь вспомогательными критериями отбраковки. Особенно это требование относится к герметичным вводам, где возможность увлажнения изоляции по существу исключена. Следует отметить, что в эксплуатации известны многочисленные случаи длительной безаварийной работы вводов с высокими значениями tg б наружных слоев изоляции (4—8%). Целесообразно нормировать значение tg б наружных слоев изоляции вводов на стадии заводского контроля н при приемке их в эксплуатацию. В последнем случае с момента выпуска ввода до установки его на оборудование проходит не более 1—2 года, и поэтому масло за столь короткий промежуток времени не успевает существенно ухудшить свои свойства в неработающем вводе. Кроме того, у вводов при приемо-сдаточных испытаниях проверяется избыточным давлением состояние уплотнений и, таким образом, при получении сомнительных результатов при измерениях tg б имеется возможность оценить качество уплотнений, убедиться в их работоспособности и принять необходимое техническое решение о состоянии ввода.
Предельные tg б наружных слоев изоляции вводов в процессе эксплуатации не нормируются. Измерение tg б наружных слоев изоляции вводов производится при напряжении 3 кВ у вводов, изготовленных по ГОСТ 10693-63, и 5 кВ у вводов, изготовленных по ГОСТ 10693-74.

Испытание вводов повышенным напряжением.

На монтаже и в эксплуатации испытание повышенным напряжением частотой 50 Гц получило распространение в основном для оценки состояния изоляции вводов и проходных изоляторов напряжением не выше 35 кВ.
Однако в ряде энергосистем в отдельных случаях практикуется испытание повышенным напряжением частотой 50 Гц изоляции маслонаполненных вводов перед установкой их на оборудовании. При проведении испытания повышенным напряжением должны соблюдаться следующие условия: испытуемый ввод должен быть установлен таким образом, чтобы расстояния до посторонних окружающих предметов (стен, ограждений, источников напряжения) были не менее 150% наименьшего изоляционного расстояния между заземленными и имеющими высокий потенциал частями вводов; расстояния от нижней покрышки и токоведущих частей, ввода, находящихся в масле, до дна и стенок металлического бака при испытании должны быть не менее проектных расстояний между вводом и заземленными частями (магнитопровод, стенки бака) оборудования, на котором он будет смонтирован. Нижняя часть ввода при установке в металлический бак должна быть полностью погружена в масло; маслонаполненные вводы должны быть заполнены маслом, а герметичные вводы, кроме того, должны иметь давление не ниже номинального; на нижнюю часть испытуемого ввода должен быть надет металлический экран; испытания должны проводиться в полном соответствии с требованиями ГОСТ 1516.1-76 и ГОСТ 1516.2-76.

Проверка герметичности уплотнений.

Проверка производится у маслонаполненных вводов с бумажно-масляной изоляцией на напряжение 110— 500 кВ негерметичного исполнения как при проведении приемо-сдаточных испытаний, так и в эксплуатации.
Для гидравлического испытания сливается масло из гидравлического затвора, производится его промывка одной-двумя порциями масла, затем вывертывается маслоотборная пробка и взамен ее ввертывается специальный патрубок, присоединенный к шлангу гидравлического насоса. Производятся доливка ввода маслом, имеющим пробивное напряжение не ниже нормированного для данного класса изоляции оборудования, до полного заполнения маслом расширителя, протирка поверхности ввода и удаляются следы масла в местах уплотнений. С помощью гидравлического насоса создается избыточное давление 100 кПа, постепенно вывертывается вторая пробка маслоотборного устройства.
Ввод считается выдержавшим испытание, если по истечении 30 мин не наблюдалось течи масла или снижения испытательного давления. По окончании гидравлического испытания ввода из него через маслоотборное устройство сливается излишек масла до тех пор, пока уровень масла в маслоуказателе не установится на высоте 60% высоты стекла при температуре масла 20°С. Затем сливается излишек масла из гидравлического затвора и восстанавливается нормальная работа последнего.
Заключительной операцией после испытания ввода на герметичность является проверка сообщаемости по маслу отдельных его элементов (в основном маслоуказателя). Для этого через маслоотборное устройство сливается небольшая порция масла и фиксируется изменение уровня масла в указателе.

Испытание трансформаторного масла.

Одним из первых стандартов на маслонаполненные вводы 110—500 кВ (ГОСТ 10693-63) оговаривались требования, которые предъявлялись к маслу, предназначенному для заполнения вводов, по значению пробивного напряжения и tg б. Стандарт также устанавливал необходимость применения масла со стабилизирующими присадками. Требование о заполнении вводов маслом марки Т-750 или другим равноценным ему маслом регламентировано также ГОСТ 10693-74. Этот стандарт нормирует предельные значения пробивного напряжения масла, влагосодержания (не более 10 г/т) и газосодержания для герметичных вводов (не более 0,15%). Практика ухода за вводами, как, в частности, и за другими маслонаполненными аппаратами, показала недостаточную стабильность трансформаторного масла. Физико-химические показатели некоторых партий и марок масла быстро (за 2—4 года) изменяются и превышают браковочные нормативы.
Старение трансформаторного масла связано с изменением его химического состава и во многом зависит от воздействия ряда факторов: кислорода, температуры, состава масла, катализаторов, света, влаги и т. п. Окислительные реакции в маслонаполненных вводах, как и в других аппаратах, протекают не только на поверхности раздела масло — воздух, но и в масле за счет растворенного в нем кислорода, повышенной температуры и наличия растворенных примесей. Чтобы избежать интенсивного старения масла, многие энергосистемы для стабилизации масел, заливаемых в маслонаполненные аппараты, начали применять присадки — антиокислители. К числу таких присадок могут быть отнесены: ВТИ-1, амидопирин или пирамидон, экранированные фенолы (например, ДБК), сорбенты (силикагель, окись алюминия и др.), цеолит. Большинство промежуточных присадок могли быть эффективными в ранней стадии старения масел, увеличивая срок службы масла в 2—3 раза и являясь наиболее полезными при введении в свежее, не бывшее еще в работе масло. В настоящее время отечественной нефтеперерабатывающей промышленностью изготовляются трансформаторные масла нескольких марок и с обязательной во всех случаях добавкой антиокислительных присадок различной концентрации. Поскольку в эксплуатации возникает необходимость смешения масел различных марок, Минэнерго установило ряд положений, определяющих условия смешения.
О смешении масел должна быть сделана запись в документации длительного хранения (паспорт, журнал и т. п.) с указанием данных анализа, результатов испытаний и т. п. Можно заметить, что при незначительности объема масла в вводах в большинстве случаев предпочтительна полная смена масел, а не частичная замена и доливка в больших количествах, но при этом следует учитывать, что бумажная основа ввода может содержать в своих порах 20—30% объема масла, заливаемого в ввод. Чтобы судить о качестве залитого в вводы трансформаторного масла, практикуется периодический отбор из них масла. Это не распространяется на вводы герметичного исполнения, вводы с твердой изоляцией и маслоподпорные.
В соответствии с требованиями директивных материалов Минэнерго отбор пробы масла производится после монтажа маслонаполненных вводов, в эксплуатации не реже 1 раза в 3 года и после капитального ремонта. В объем испытаний трансформаторного масла входят сокращенный анализ и измерение tg б. Измерение tg б масла производится у маслонаполненных вводов, имеющих повышенное значение tg б, и у вводов на напряжения 220 кВ и выше. Методика измерения tg б трансформаторного масла регламентирована ГОСТ р581-75. Проба масла, взятая из ввода для определения tg б в соответствии с требованием ГОСТ 10693-74 («Вводы маслонаполненные на напряжение 110— 750 кВ»), не должна подвергаться никакой обработке (фильтрованию и термообработке).
Измерение tg б трансформаторного масла производят измерительным мостом МДП или Р-5026 в специальных сосудах при напряженности электрического поля 1 кВ. На точность измерения tg б трансформаторного масла существенное влияние оказывают конструктивное оформление сосуда, чистота его рабочей поверхности и т. п.
Электроды сосудов рекомендуется изготовлять из нержавеющей стали, и их рабочие поверхности должны иметь чистоту обработки по классу 9 (ГОСТ 2789-73). Твердые электроизоляционные материалы деталей, применяемых в сосуде, не должны поглощать масло и оказывать влияние на результаты измерения. В наибольшей степени этим требованиям отвечают фторопласт-4, кварц и электротехническое стекло. Перед измерениями рабочая поверхность электродов очищается от пыли и грязи и промывается чистым бензином или другим растворителем. Если рабочая поверхность электродов потемнела, она должна быть отполирована, после чего электроды промывают кипящей дистиллированной водой, высушивают и несколько раз промывают трансформаторным маслом, предназначенным для испытания. Залитое в сосуд трансформаторное масло для удаления пузырьков воздуха должно отстояться перед измерением в течение 10 мин. При определении температурной зависимости tg б испытуемого масла сосуд устанавливают на изоляционном основании в термостат. Измерение tg б трансформаторных масел обычно производится при температурах 20, 70 или 90°С. Это вызвано тем, что tg б масла зависит от наличия влаги, смолы, мыла, продуктов окисления и т. п. При наличии примесей в масле наблюдается резкий рост tg б с повышением температуры. Практикующееся в отдельных случаях измерение tg б только при температуре 20°С не всегда позволяет качественно оценить состояние масла, поскольку нормированное значение tg б в этом случае соизмеримо с точностью измерения моста. Кроме того, определение tg б трансформаторного масла в интервале температур 20—90°С позволяет выявить и устранить возможную ошибку в измерении,.
При охлаждении испытуемой пробы трансформаторного масла, залитого в сосуд, рекомендуется сделать еще одно измерение при исходной температуре 20°С. Если при этом tgδ уменьшился, то имеются основания предполагать увлажнение масла.
Согласно указаниям ГОСТ 6581-75 tg б масла определяется по результатам измерения двух проб; при эксплуатационных измерениях можно ограничиться одной пробой и лишь при возникновении сомнения или необходимости предъявить рекламацию. Испытания должны быть выполнены в полном соответствии с требованием стандартов.

Проверка манометров.

В эксплуатации у герметичных маслонаполненных вводов должна производиться периодическая поверка манометров. Периодичность поверки устанавливается в зависимости от местных условий эксплуатации (наличия резервных манометров и других факторов). Поверка манометра на определение основной погрешности и вариации показаний должны производиться при соблюдении следующих условий: температура поверяемого манометра и окружающего воздуха должна быть 20±5°С; относительная влажность окружающего воздуха должна быть не более 80%; вибрация и тряска должны отсутствовать или не достигать значений, вызывающих размах колебаний стрелки более 0,1 длины деления шкалы; изменение давления должно быть медленным и плавным, скорость изменения давления не должна превышать 10% верхнего предела измерений в секунду; поверяемый манометр должен быть установлен в рабочее положение; рабочей средой, создающей давление в манометре, должна быть жидкость (трансформаторное масло); верхний предел измерений образцового манометра должен быть не менее верхнего предела измерений поверяемого манометра; предел допускаемой основной погрешности образцового манометра должен быть не более 1 /4 предела допускаемой основной погрешности поверяемого манометра.

При поверке стрелка поверяемого манометра устанавливается на поверяемую отметку шкалы и действительное давление отсчитывается по образцовому манометру. При поверке манометра давление плавно повышается и производится отсчет показаний на оцифрованных отметках шкалы, затем манометр выдерживают 5 мин под давлением, равным верхнему пределу измерений. После этого продолжают поверку манометра и отсчитывают показания при тех же значениях давления при плавно понижаемом давлении. Погрешность показаний манометра определяется как разница между показанием манометра и действительным значением измеряемого давления, определяемым по образцовому прибору. Вариацию показаний манометра определяют как разность показаний манометра при одних и тех же отметках шкалы при прямом и обратном ходе стрелки. Манометр считается пригодным для эксплуатации, если основная погрешность и вариация показаний не превышают значений, указанных в паспорте.