Техническое обслуживание маслонаполненных вводов

Большинство маслонаполненных вводов является неотъемлемой частью оборудования (выключатели или трансформаторы), на котором они установлены.
В комплекс работ по техническому обслуживанию входят соблюдение условий работы оборудования в соответствии с техническими характеристиками его; осмотры оборудования, производимые эксплуатационным персоналом в сроки, предусмотренные ПТЭ; текущий и капитальный ремонт, а также испытания.
Если внешний осмотр вводов производится без снятия напряжения с них, обращается внимание на уровень масла в расширителе, давление у герметичных вводов по манометру и целость пломб на вентилях; целость фарфора, т. е. отсутствие сколов или трещин; отсутствие течей масла в местах стыков и уплотнениях; характер потрескивания, разряды, вызываемые внутренними дефектами или сильным загрязнением. Обо всех замеченных дефектах делают записи в соответствующих журналах, а при угрожающем состоянии немедленно извещают вышестоящее лицо для принятия мер и решений. При текущем и капитальном ремонте оборудования, на котором установлен ввод, одновременно производятся детальный осмотр ввода и чистка его. При капитальном ремонте выключателей, особенно если они отключали короткие замыкания, следует удалить копоть с поверхности фарфора. При необходимости на месте могут производиться лишь мелкие ремонтные работы — подтяжка для устранения течей, окраска, очистка, смена маслоуказательных стекол. Многие энергосистемы, учитывая трудности обеспечения качественного выполнения ремонтных работ по вводам, считают недопустимым производить их непосредственно на подстанциях, включая и операции по смене масла, и выполняют их лишь в ремонтных мастерских. В этом случае, необходимо производить замену ранее работавшего ввода резервным. В большинстве случаев одновременно с капитальным ремонтом проводятся испытания вводов. Для вводов с бумажно-масляной изоляцией, для которых в первый период эксплуатации устанавливается большая частота проверок, испытания проводятся и между ремонтами. Периодичность, объем и нормы профилактических испытаний вводов регламентированы указаниями Минэнерго. В связи с тем что в отдельных случаях необходим более тщательный контроль вводов в начальной стадии их эксплуатации, директивными материалами были установлены предельные сроки промежуточных испытаний, например негерметичные вводы с бумажно-масляной изоляцией должны испытываться после первого года эксплуатации, а затем 1 раз в 2 года для вводов 500 кВ и 1 раз в 3—4 года для вводов 110—330 кВ. Указанные испытания не исключают испытаний при капитальном ремонте аппарата, на котором установлены вводы, в большинстве случаев 1 раз в 6—8 раз лет. Периодичность проверки масла из негерметичных вводов в объеме сокращенного химического анализа выполняется не реже 1 раза в 3 года и после их монтажа. У вводов, имеющих повышенный tg8, а также всех вводов 220 кВ и выше кроме сокращенного анализа производится определение угла диэлектрических потерь масла.
Заменять масло в гидравлических затворах вводов 110—220 кВ без дополнительных воздухоосушительных фильтров принято 1 раз в 1—2 года, а у вводов 110—220 кВ, имеющих дополнительный воздухоосушительный фильтр, 1 раз в 4 года. Замена масла в гидравлических затворах вводов 330—500 кВ производится по результатам проверки электрической прочности залитого в них масла, которая производится не реже 1 раза в 2 года. Критерием замены масла является снижение пробивного напряжения более чем на 5 кВ по сравнению с предыдущим испытанием.
Поверку манометров герметичных вводов с бумажно-масляной изоляцией рекомендуется проводить в сроки, устанавливаемые главным инженером РЭУ. Помимо чисто электрических испытаний негерметичных вводов производят испытания их на плотность при вводе в эксплуатацию и в дальнейшем при капитальных ремонтах оборудования, на котором они установлены. В эксплуатации систематически ведется паспорт вводов, в котором отмечают все испытания, ремонты и доливки масла.
В наибольшей степени уровень технического обслуживания и качество изготовления вводов характеризуются их повреждаемостью. Наиболее характерными видами повреждений маслонаполненных вводов 110, 220 и 500 кВ являются механическое повреждение фарфора покрышек и перекрытия внутренней изоляции.
Первый вид повреждения свойствен только вводам масляных выключателей. При отключении тока к. з. масляными выключателями 110 кВ типа МКП-110 у вводов завода «Урализолятор», изготовленных   по заводским чертежам № 131-0-0 и 132-0-0, происходит механическое повреждение фарфора, которое проявляется в виде сколов, трещин в фарфоре или смещения покрышки относительно нижнего контактного фланца. Осмотр поврежденных вводов показал, что резиновая прокладка, установленная между торцевой поверхностью фарфоровой покрышки и нижним контактным фланцем, имеет недостаточную толщину или разлагается под действием масла. Однако основная причина смещения фарфоровых покрышек вводов при коммутациях с выключателем — недостаточное усилие, создаваемое пружинным устройством ввода. Поэтому для повышения надежности вводов необходимо в период проведения капитальных ремонтов выключателей со сливом масла из их баков: произвести осмотр нижней части ввода с целью проверки отсутствия смещения фарфора, а также толщины и состояния резиновой прокладки; у вводов 110 кВ завода «Урализолятор»   установленных на выключателях, отключающих токи короткого замыкания, близкие к предельным, произвести одноразовую проверку состояния компенсирующего пружинного устройства (высота пружин, расстояние между ее витками, состояние нажимной гайки и т. п.). Повреждение внутренней изоляции вводов 110 кВ происходит, как правило, в результате электрического перекрытия нижней части изоляционного остова. При анализе повреждении вводов установлено следующее: не было выполнено нормальное «дыхание» ввода в процессе эксплуатации, что было характерно для вводов первого периода изготовления; в прокладках узлов расширителя имелись неплотности; вводы не проверялись на герметичность; не были установлены воздухоосушительные фильтры; нарушено заземление последней обкладки ввода.

Рис. 1. Расширитель маслонаполненного ввода 110 кВ негерметичного исполнения. Стрелками показаны возможные пути попадания влаги во ввод.
1 — кожух расширителя; 2—гайка; 3 — уплотнение.
Первые четыре фактора являлись преобладающими. Конструктивное несовершенство уплотнений расширителя вводов 110 кВ негерметичного исполнения создает возможность для проникновения влажного воздуха из атмосферы во ввод минуя гидравлический затвор (рис. 1). В первый период эксплуатации маслобарьерных вводов было много случаев повреждений из-за недостаточно квалифицированного ухода за ними и, как следствие, увлажнения изоляции. В последние годы выяснилось, что эти вводы недостаточно механически прочны при воздействии динамических сил, возникающих от токов короткого замыкания.
Из опыта работы барьерных вводов, главным образом выключателей 110 кВ, следует, что при прохождении тока сквозного короткого замыкания мощностью 3500 MB-А имели место механические поломки в области нижнего фланца верхних покрышек и как следствие вытекание масла. Отмеченный дефект можно до некоторой степени предупредить за счет «мягкой» посадки ввода на адапторе на резиновую прокладку толщиной 20—25 мм. Во всяком случае у вводов с бумажно-масляной изоляцией указанных повреждении не было, хотя они подвергались воздействию динамических сил при отключении мощности до 12 000 MB-А (вводы 220 кВ);
для вводов 220 кВ наиболее характерны электрический пробой, перекрытие внутренней изоляции или механическое разрушение фарфоровых покрышек. Электрические повреждения внутренней изоляции вводов происходили в первые два-три года их эксплуатации и наиболее характерны для трансформаторных вводов, изготовленных по заводскому чертежу № 181-0-0 и имеющих ненадежную конструкцию узлов уплотнения расширителя. Механические повреждения фарфоровых покрышек свойственны вводам (заводской чертеж № 200-0-0), установленным на выключателях 220 кВ. При анализе поврежденных маслонаполненных вводов 220 кВ (заводской чертеж № 200-0-0) выявлено следующее: повреждения фарфора покрышек происходят при отключении выключателями токов более 7,5 кА; как правило, повреждаются вводы, установленные на выключателях типа У-220-10; повреждения фарфора происходят в местах сочленения верхней и нижней покрышек ввода с металлическими деталями (соединительной втулкой и фланцами); характер повреждения фарфора в основном однотипен — продольные трещины в покрышках, начинающиеся от их торцов, и реже «выров» куска фарфора у торцевой поверхности. Такой характер повреждения фарфора наблюдается у покрышек при воздействии на них динамических усилий. Следует отметить, что в последующих конструкциях маслонаполненных вводов учтена возможность поперечного перемещения фарфоровых покрышек, для чего в местах их соединения с металлической арматурой установлены специальные резиновые прокладки;
у вводов 500 кВ в различный период их эксплуатации происходили: электрический пробой или перекрытие внутренней изоляции; растрескивание фарфоровых покрышек; повреждение ввода в результате повышения гидростатического давления внутри него. Ранее в эксплуатации наблюдалась повышенная повреждаемость с пробоем внутренней изоляции так называемых реакторных вводов, изготовленных по заводскому чертежу № 206-0-0, я вызванная недостаточной пропиткой или сушкой изоляционных остовов. Маслонаполненные вводы 500 кВ и особенно вводы, изготовленные по заводскому чертежу № 223-0-0, повреждались в результате растрескивания фарфора нижней покрышки. Разрушение фарфора обычно сопровождалось уходом масла из ввода, а в отдельных случаях и перекрытием внутренней изоляции и происходило в большинстве случаев при отрицательных температурах окружающего воздуха. При этом ряд разрушений происходил у вводов, находящихся в стадии монтажа. Известны случаи повреждения первых образцов маслонаполненных вводов 500кВ герметичного исполнения в процессе монтажа из-за повышения гидростатического давления масла при ошибочно закрытых вентилях в маслосистеме. При анализе повреждений некоторых вводов 110-500 кВ выяснилось, что персонал не всегда достаточно знаком с конструкцией вводов, главным образом с системой дыхания и работой изоляции в радиальном направлении. Вследствие этого не были организованы требуемые пути дыхания ввода из-за неправильной сборки расширителя, что приводило к подсосу влаги по случайным неплотностям помимо масляного затвора. Так, например, отмечались случаи попадания влаги через верхний узел расширителя (около зажима), что возникало при неправильной установке резиновых уплотняющих шайб или ослаблении затяжки промежуточной втулки, расположенной над расширителем. Большое число ошибок неправильной сборки расширителя связано с тем, что расположение отверстий в верхней части ввода (поддона и расширителя), закрываемых пробками, у разных типов вводов и годов выпуска может быть различным. Для правильного пользования имеющимися отверстиями рекомендуется при ближайшем ремонте произвести маркировку и нанести соответствующие индексы. Из-за нечеткой системы маркировки отверстий были случаи, когда маслоуказательное стекло показало уровень масла в масляном затворе при использовании отверстия, служащего для слива масла из затвора. Из единичных дефектов вводов при эксплуатации обнаруживалось засорение отверстия для дыхания масляного затвора. В этих случаях дыхание ввода протекает через случайные неплотности, вызывая присос влаги. Дефектом, приводящим к тяжелым последствиям, являлось нарушение электрической связи последней обкладки изоляционного остова с заземленными частями. Аналогичный дефект, но по вине монтажного или эксплуатационного персонала, возникал, если отсутствовало заземление измерительного вывода, расположенного на соединительной втулке. Вследствие этого происходило перераспределение напряжения по частичным емкостям ввода. Практика профилактических испытаний вводов указывает на то, что отбраковка их из-за плохого состояния изоляции мала. В большей мере отбраковка вводов определяется неудовлетворительными физико-химическими характеристиками масла, которые в большинстве случаев не могут влиять на развитие повреждений.
Измерение tgδ конденсаторных вводов даже с установленными для них жесткими нормами еще не исключает их повреждений в работе. Вместе с тем мало прослеживается связь между показателями электрическими химических испытаний. Более сложным и специфичным является вопрос обеспечения надежной эксплуатации вводов электрических устройств, подверженных загрязнениям. В связи с особенностями сооружения и эксплуатации подобных установок, разнообразием загрязнителей выпушены руководящие указания по выбору и эксплуатации изоляции в районах с загрязненной атмосферой. Эксплуатация изоляции в этих случаях специфична и характерна для каждого случая в отдельности, а потому общие положения руководящих указаний должны быть известны персоналу и их следует учитывать при определении периодичности осмотров, отключений для чисток и т. п. Основным способом обеспечения более надежной работы в условиях загрязнения изоляции является ее усиление — применение вводов с увеличенной длиной пути утечки более 2 см/кВ по поверхности покрышек за счет увеличения количества и размера ребер. Помимо этой меры принимают дополнительные профилактические меры: учащенная чистка наружных поверхностей вводов, обмыв водой в работе и при отключениях, нанесение гидрофобных паст (например КВ-3, ОРГРЭС-150) или жидких покрытий (маслом). Обмыв водой целесообразен при пылевых нецементируюшихся загрязнениях. Гидрофобные пасты и масла дают наибольший эффект, если загрязнения могут цементироваться, вблизи источника, от которого возникают опасные газовые уносы или выбросы влаги с повышенной электропроводностью. Как показал опыт, применение гидрофобных паст оправдывается в том случае, если стойкость их разрушения частичными дугами поверхностных разрядов обеспечивает безаварийную работу оборудования не менее 2 лет. В других случаях рекомендуется ориентироваться на периодические чистки и обмыв водой. Основным недостатком применения всяких гидрофобных паст являются: большие трудозатраты; трудности нанесения и в большей мере последующего удаления по истечении срока ее действия. Как показывает анализ повреждений электрооборудования из-за загрязнения изоляции, треть общего числа перекрытий возникла на вводах выключателей и трансформаторов не усиленного исполнения, что указывает на необходимость уделить внимание эксплуатации этого оборудования. Некоторые работники энергосистем (Горэнерго, Мосэнерго) указывают на исключительно редкие случаи отбраковки по результатам профилактических испытаний барьерных вводов. Горэнерго предложило отказаться от измерения tgS потерь барьерных вводов при профилактических испытаниях и ограничиваться контролем масла и измерением сопротивления изоляции мегаомметром.
Естественно, что надежная работа вводов (как и всякого оборудования) обеспечивается соответствующей защитой от перенапряжений, выполненной согласно требованиям директивных указаний. Наиболее характерным дефектом герметичных вводов являлось несоответствие давления у вновь поступающих вводов из-за нарушений уплотнений, поломок манометров во время транспортировки. Отмечались случаи несоответствия давления во вводе заводскому графику. По мере накопления опыта эксплуатации всех конструкций вводов они подвергались модернизации как непосредственно на энергопредприятиях, так и заводами-изготовителями в ходе выпуска последующих серий в производство. Основными видами усовершенствований являлись:
для вводов с маслобарьерной изоляцией — повышение динамической стойкости вводов при протекании токов короткого замыкания за счет посадки их на утолщенную резиновую прокладку в адапторе; замена стеклянных расширителей на металлические или окраска их светонепроницаемой краской и устранение прямой связи масла расширителя с маслом внутренней части ввода; переделка вводов силовых трансформаторов на маслоподпорную конструкцию; усовершенствование устройств маслоотбора.
Можно отметить, что из-за ужесточения условий эксплуатации хотя бы из-за возрастания токов короткого замыкания, близости сроков морального и амортизационного износа более целесообразно не производить дальнейших усовершенствований этих конструкций вводов, а заменять современными выпускаемыми ныне;
для конденсаторных вводов с бумажно-масляной изоляцией. Эти вводы за более чем 20-летний срок многократно модернизировались. Основными видами усовершенствований негерметичных конструкций были: создание расширителя с встроенным в нем масляным затвором, исключающим непосредственное соприкосновение окружающего воздуха с маслом во вводе; установка подпорных шайб в нижней зоне изоляционного остова; увеличение усилия затяжки и количества пружин, стягивающих в продольном направлении основные части ввода; замена бумажных трубок отбора проб масла пол и хлорвиниловым и и изменение формы штуцера для того, чтобы исключить резкое перегибание маслоотборной трубки; увеличение надежности уплотнений в отдельных узлах маслорасширителей; обеспечение минимального поступления влаги во ввод путем установки на тракте дыхания (к масляному затвору) дополнительно воздухоосушителя; улучшение пайки провода измерительной обкладки в проходном изоляторе и изменение его конструкции.
В конструкцию герметичных вводов особо существенных усовершенствований не вносилось. Но из практики известно, что при установке манометров контроля давления в вводе на конструкциях (баках трансформаторов), подверженных вибрации, появлялись течи уплотнений и отмечались повреждения самих манометров. Манометры вводов с удлиненной медной трубкой предпочтительно устанавливать на выносных конструкциях,  дающих возможность одновременно производить удобный контроль за показаниями. Кроме того, для предохранения механизма манометра от влаги желательно дополнительно уплотнить стекло манометра и винты крепления. Указанные требования не распространяются на судовые манометры, устанавливаемые в вводах последних годов выпуска.