19.4. Изоляция вводов высокого напряжения.
Ввод представляет собой конструкцию с внешней и внутренней изоляцией. К внешней изоляции относятся промежутки в атмосферном воздухе вдоль поверхности изоляционного тела, к внутренней — участки в самом изоляционном теле, а также промежутки вдоль поверхности изоляционного тела, находящиеся внутри корпуса, если последний заполнен газообразным или жидким диэлектриком. Конструкция внутренней изоляции ввода оказывает большое влияние и на характеристики его внешней изоляции. Например, от числа и размеров дополнительных электродов, располагаемых в изоляционном теле для регулирования электрического поля (см. § 10.2), зависят характер изменения напряженности вдоль поверхности изолятора и, следовательно, разрядные напряжения его внешней изоляции.
Изоляционное тело служит одновременно и креплением токоведущего стержня. Оно воспринимает все механические усилия, которые действуют на стержень. С увеличением номинального напряжения и размеров изоляционного тела резко возрастают механические нагрузки от собственной массы изолятора. Наиболее опасными для вводов являются механические нагрузки, изгибающие его изоляционное тело. Поэтому для крупных изоляторов, имеющих большую массу, ограничивают угол отклонения от вертикали в рабочем положении.
Нагрев ввода обусловливают потери в токоведущем стержне от рабочих токов, а также диэлектрические потери в изоляционном теле. Кроме того, нагрев может происходить и за счет тепловыделений, имеющих место внутри корпуса оборудования. Например, в трансформаторах, реакторах и силовых конденсаторах вводы соприкасаются с нагретым маслом, заполняющим внутренний объем баков. С увеличением рабочего напряжения и радиальных размеров изолятора отвод тепла от токоведущего стержня и из толщи изоляции значительно затрудняется. Поэтому становятся более жесткими и требования в отношении диэлектрических потерь во внутренней изоляции.
Конструкция вводов. Для аппаратов на напряжение 35 кВ используются обычно бумажно-бакелитовые вводы. Они изготовляются путем намотки на токоведущий стержень изоляционного тела из бумаги, смазанной бакелитовой смолой. При намотке через определенные числа витков в тело закладываются дополнительные электроды из металлической фольги для регулирования электрического поля в радиальном и осевом направлениях. Во время намотки бумажный цилиндр обжимается горячими вальцами (температура около 160 оС), вследствие чего смола плавится и склеивает слои. Одновременно устраняется большая часть воздушных включений между слоями бумаги. Затем изоляция проходит термическую обработку, во время которой смола полимеризуется. После этого у изоляционного тела обтачиваются концы, на него накладывается бандаж под фланец и лакируется поверхность для повышения влагостойкости.
Недостатком бумажно-бакелитовых изоляторов являются малая влагостойкость, обусловленная их слоистым строением, и низкая трекингостойкость. Поэтому такие изоляторы, предназначенные для наружной установки; помещают в фарфоровые покрышки, а пространство между покрышкой и бумажно-бакелитовым изоляционным телом заливают специальной мастикой. Конструкция такого изолятора показана на рис. 19.5.
Рис.19.5. Ввод наружной установки на
напряжение 35 кВ для масляного выключателя:
1 – Бумажно-бакелитовое тело изолятора;
2 - фарфоровая покрышка; 3 – мастика; 4 –
фланец; 5 – токоведущий стержень.
Для промышленных установок на напряжения 110 кВ и выше бумажно-бакелитовые изоляторы непригодны из-за относительно невысокой длительной электрической прочности, которая ограничивается неизбежным присутствием в бумажно-бакелитовом теле изолятора газовых включений.
Для аппаратов и трансформаторов на напряжения 110 кВ и выше в последние годы преимущественное применение получили вводы с бумажно-масляной изоляцией. Конструкция такого ввода на напряжение 150 кВ показана на рис. 19.6. Основой внутренней изоляции в нем является пропитанный маслом бумажный остов, намотанный на токоведущий стержень. В бумажном остове располагаются дополнительные электроды, регулирующие электрическое поле.
Рис.19.6. Бумажно-масляный ввод на
напряжение 150 кВ: 1
– фарфоровая покрышка; 2 – масло; 3 –
сердечник; 4 – токоведущая труба; 5 –
маслоотборное устройство; 6 – изоляционная
труба; 7 – фланец; 8 – шайба упорная; 9 –
зажим; 10 – маслорасширитель; 11 -
маслоуказатель; 12 – влагопоглотитель
Благодаря высокой кратковременной и длительной электрической прочности бумажно-масляной изоляции вводы указанного типа имеют наименьшие радиальные размеры. Основной их недостаток — резкое ухудшение характеристик при увлажнении. В связи с этим к их конструкции предъявляются повышенные требования в отношении герметичности; маслорасширители непременно снабжаются специальными осушителями воздуха.
Эксплуатация вводов. Вводы в процессе эксплуатации периодически осматриваются:
- в электроустановках с постоянным дежурством персонала - не реже 1 раза в 3 суток, и, кроме того, в темноте для выявления наличия разрядов, коронирования и нагревания - не реже 1 раза в месяц;
- в электроустановках без постоянного дежурства персонала - нереже 1 раза в 1 мес, а в трансформаторных и распределительных пунктах - не реже 1 раза в 6 мес;
- после короткого замыкания в электроустановке.
При неблагоприятной погоде (туман, мокрый снег, голлед и т. п.), при усиленных загрязнениях электроустановки вводы подвергаются дополнительным осмотрам.
При осмотрах бумажно-бакелитовых вводов обращается внимание на целость фарфора, на наличие коронирования и шума (вибрации) и течи мастики. При осмотре маслонаполненных вводов, находящихся под напряжением, проверяется по маслоуказательному стеклу расширителя уровень масла, по манометру - значение давления, а также проверяются целость фарфора, отсутствие течей масла в местах стыков и уплотнениях, отсутствие потрескиваний (частичных разрядов). Если уровень масла окажется заниженным, производится доливка масла, заменяется масло в гидравлическом затворе и подвергается ревизии воздухоосушительный фильтр с обновлением силикагеля в индикаторном окне. Замена масла в гидравлических затворах во вводах 110 - 220 кВ без воздухоосушительных фильтров производится 1 раз в 1—2 года, у вводов, имеющих такие фильтры, - 1 раз в 4 года. Во вводах 330 - 500 кВ замена масла производится на основании результатов проверки его пробивного напряжения масла.
Опыт эксплуатации и проведенные исследования показали, что вводы с бумажно-масляной изоляцией с течением времени увлажняются и повреждаются. Защита вводов от увлажнения гидравлическим затвором недостаточно эффективна ввиду постоянного влагообмена между маслом затвора, воздухом расширителя и маслом ввода, поэтому для повышения срока службы бумажно-масляные вводы стали оснащать кроме гидравлического затвора еще и воздухоосушительными фильтрами.
В последнее время для полной защиты масла от увлажнения бумажно-масляные вводы выпускаются в герметичном исполнении. Внутренняя полость ввода не имеет сообщения с атмосферой. Компенсация температурного изменения объема масла во вводах 110 - 220 кВ осуществляется встроенными компенсаторами давления, а во вводах 220 - 500 кВ и выше - выносными. Масло во вводах находится под избыточным давлением. Давление масла во вводе контролируется по манометру, встроенному в маслосистему ввода. Давление во вводе по манометру не должно опускаться ниже 0,3 кгс/см2 (29,4 кПа) и подниматься выше 2,5 кгс/см2 (245,2 кПа). В случае снижения давления ниже нормированных значений должны проверяться места уплотнений.
В процессе эксплуатации вводы периодически подвергаются профилактическим испытаниям. Основным методом контроля является измерение tg . Состояние изоляции определяется также при анализе проб масла, отбираемых из маслонаполненных вводов.