Классификация и обозначение вводов
Маслонаполненный ввод представляет собой проходной изолятор, предназначенный для проведения токоведущих частей через крышку аппарата, трансформатора или строительной конструкции распределительных устройств, находящимся под потенциалом, отличным от потенциала токоведущей части.
Маслонаполненные ввода подразделяются на:
- вводы для силовых трансформаторов – МТ;
- вводы для масляных выключателей – МВ;
- вводы линейные – МН, где М – маслонаполненный, Т – трансформаторный, В – аппаратный, Н – линейный.
Маслонаполненные вводы применяют также для измерения напряжений. Они имеют вид ёмкостного делителя с изолированным выводом для подключения измерительных приборов. Они обозначаются:
- для силовых трансформаторов – МТП;
- для масляных выключателей – МВТ;
- линейные вводы – МНП, где обозначение «П» означает «ПИН» (приспособление для измерения напряжения).
По роду установки вводы разделяются на вводы для нормальных атмосферных условий и вводы для работы в районах с загрязнённой атмосферой. Специальную группу представляют вводы, работа которых предназначена на территории с загрязнённой атмосферой и в близи моря. Для них характерно увеличение длины пути утечки тока.
Такие вводы обозначаются:
- для трансформаторов – МТУ;
- для масляных выключателей – МВУ;
- линейные вводы – МНУ, где У – усиленный.
По виду установки МНУ подразделяются на вертикальные (В) и горизонтальные (Г). И обозначаются соответственно МНВ и МНГ.
По классу напряжений применяются на 110, 150, 220, 330, 500 и 750 кВ.
По току классифицируются – 600, 1000, 1400, 1500, 1800 и 2000 А.
Пример маркировки: МВП 500/1500 – маслонаполненный ввод для масляного выключателя с ПИН на 500 кВ и 1500 А.
Конструкция вводов
Маслонаполненный ввод состоит из токоведущей трубы, внутренней и внешней изоляций, соединительной втулки, фланец, который крепится к крышке трансформатора или аппарата.
Имеют также две фарфоровые покрышки: верхнюю и нижнюю. Верхняя расположена над опорным фланцем соединительной втулки и находится в воздухе, над крышкой аппарата или трансформатора. Выполняет функцию внешней изоляцией ввода.
Нижняя – расположена под опорным фланцем соединительной втулки и находится в масле бака трансформатора или аппарата.
Пространство между токоведущей трубой и фарфоровыми покрышками заполнено трансформаторным маслом (например, марки ГК).
Таким образом, фарфоровые покрышки выполняют функции внешней изоляции и резервуара для масла.
Нижняя части ввода МТ заканчивается металлическим экраном. Верхняя часть ввода заканчивается маслорасширителем. Для вводом на класс напряжения выше 500 кВ на маслорасширитель надевается экран из металлических прутков для защиты от короны и кистевых разрядов во время работы и испытания.
В водах МТ, на напряжениях 330 кВ и ниже, кабель от обмотки трансформатора проходит внутри токоведущей трубы и припаян к наконечнику. На габаритные размеры, вес и конструктивное исполнение ввода решающее значение оказывает внутренняя изоляция, так называемый изоляционный остов.
Выделяю три класса исполнения изоляционных остовов:
Маслобарьерный;
Бумажно-маляный;
Твёрдый.
В маслобарьерных основной изоляцией служит трансформаторное масло, разделённое на слои ограниченной толщины (рис.1). Такой остов выполняется из расположенных коаксиально по отношению к токоведущей трубе изоляционных барьеров, на которых располагаются уравнительные обкладки, покрытые бумагой. Во вводе масло изоляционными барьерами разделяется на ряд коаксиальных каналов, в которых в качестве изоляции участвуют как сами барьеры, так и разделённое ими масло и покрытия на уравнительных обкладках. Таким образом, изоляционный остов такого типа представляет собой ряд последовательно включённых цилиндрических конденсаторов с диэлектриками, имеющими разные диэлектрические проницаемости. По электрическим характеристикам такие вводы имеют высокую надежность. Электротепловой пробой вводов, имеющих в качестве основного диэлектрика жидкий диэлектрик, затруднителен. Коэффициент импульса масла довольно высок (при полной волне 1,5/40 мкс достигает 2). Такие вводы устойчивы к атмосферным перенапряжениям. При снижении качества трансформаторного масла, заполняющего ввод, оно может быть заменено в условиях эксплуатации. Однако, большой недостаток таких вводов – это большие габариты и вес. Чем больше габариты и вес ввода, тем большие габариты и вес должен иметь аппарат, на который он устанавливается.
Основным габаритным размером, влияющим на габаритные размеры аппаратуры, является их диаметр. При уменьшении диаметра ввода можно уменьшить габаритные размеры аппаратуры. При уменьшении веса, облегчается крышка аппаратуры, на которой она устанавливается. Вводы с барьерной изоляцией выполняются «фланцевой конструкции», т.е. фарфоровые покрышки с фланцами жёстко соединены с помощью цемента. В условиях эксплуатации заармированные фарфоровые покрышки часто механически повреждаются.
Маслонаполненный ввод, у которого между токоведущей трубой и последней заземляемой обкладкой бумажные слои чередуются с металлическими обкладками без масляных каналов, получил название конденсаторного. Изготовление изоляционного остова такого ввода состоит в намотке бумаги на токоведущую трубу. В процессе намотки через определённые промежутки между листами бумаги вводится n металлических обкладок из алюминиевой фольги. Соединение обкладки образовывают при этом цилиндрический конденсатор. Таким образом, между токоведущей трубой и последней, заземляемой обкладкой образуется n последовательно включённых конденсаторов. После сушки изоляционного остова и пропитки его в трансформаторном масле получается остов конденсаторного типа с бумажно-масляной изоляцией. Данное решение позволяет уменьшить габариты вводов.
Уменьшение диаметра ввода возможно за счёт выбора диэлектрика, имеющего возможно большее значение электрической прочности и высокий коэффициент импульса. Например, пропитанная в трансформаторном масле бумага.
Рис. 1. Маслонаполненный ввод на 400 кВ. Изоляционный остов – маслобарьерный. Вес ввода 7680 кг. 1 – экран верхний; 2 – расширитель; 3 – покрышка верхняя; 4 – фланец армированный; 5 – болты и гайки; 6 – покрышка средняя; 7 – втулка соединительная; 8 – покрышка нижняя; 9 – экран нижний
Электрическая прочность пропитанной маслом бумаги в слоях толщиной 2 мм достигает 23,5 кВ/мм, а коэффициент импульса близок к 2. В то время, как для случая изоляции барьерного типа при средней толщине канала масла составляет только 6,5 кВ/мм, т.е. меньше чем бумаги, пропитанной маслом, в 3,6 раза. Таким образом, по электрическим характеристикам вводы с бумажно-масляной изоляцией эквивалентны вводам с барьерной изоляцией. Диаметр же их значительно уменьшен по сравнению с барьерным типом. Уменьшение диаметра остова позволило создать бесфланцевую конструкцию ввода. Соединение деталей осуществляется путём их стяжки на токоведущей трубе с помощью пружин и гаек. В местах стыка деталей укладываются уплотняющие прокладки из маслостойкой резины (рис.2).
Рис. 2. Маслонаполненный ввод типа МПТ на 500 кВ. Изоляционный остов – бумажно-масляный. Вес ввода 3500 кг. 1 – клемма контактная; 2 – экран верхний; 3 – расширитель; 4 – покрышка верхняя; 5 – камера с измерительными выводами; 6 – маслоотборное устройство; 7 – втулка соединительная; 8 – покрышка нижняя; 9 – экран нижний
Для защиты пропитанной маслом бумаги изоляционного остова от увлажнения и загрязнения атмосферным воздухом на консерваторе ввода предусмотрена специальная защита, препятствующая непосредственному сообщению внутренней полости ввода с атмосферным воздухом. Ряд конструкций конденсаторного типа устанавливается на аппараты в наклонном положении (под углом к вертикале до 450).
Для измерения тангенса угла диэлектрических потерь изоляции ввода в конструкции предусмотрен изолированный вывод, позволяющий легко производить замеры.
Уменьшение габаритов ввода по длине нижней части, опускаемой в бак трансформатора, возможно осуществить путём создания двух вариантов конструкций изоляционного остова:
Маслоподпорная конструкция;
Твёрдая изоляция.
Оба варианта позволяют отказаться от нижней фарфоровой покрышки, что значительно сокращает длину нижней части ввода. В случае маслоподпорной конструкции масло для заполнения ввода попадает из трансформатора, так как у них масло общее.
Однако в этом случае при повреждении верхней фарфоровой покрышки масло вытекает так же и из трансформатора.
Твёрдая изоляция позволяет сократить длину нижней части остова и создать компактную конструкцию только с одной верхней фарфоровой покрышкой. (рис. 3)
Рис. 3. Ввод для трансформатора на 253 кВ, 1000 А. Изоляционный остов – твёрдая изоляция
При этом верхняя фарфоровая покрышка заполняется маслом, не имеющим сообщения с маслом трансформатора.
Основным недостатком вводов с твёрдой изоляцией является возможность их электротеплового пробоя. А также меньшая устойчивость к атмосферным перенапряжениям.
Система коаксиально расположенных металлических или полупроводящих обкладок, заложенных в этот цилиндр, надлежащим образом распределяет напряжение. Нижняя часть ввода, погружаемая в бак трансформатора или масляного выключателя, не имеет фарфоровой покрышки, и она короче обычной примерно в два раза. Верхняя часть изоляционного остова защищена фарфоровой покрышкой, состоящей из отдельных юбок, соединенных друг с другом посредством пробковых прокладок и сжатых спиральной пружиной.