ВКР. Расчёт и конструкция бумажномасляной изоляции ввода конденсаторного типа на напряжение 150 кВ и ток 1000 А, утвержденная приказом ректора от 7 апреля 2021 г. 2563
 Скачать 1.34 Mb.
|
|
4 Вводы и проходные изоляторы. Методы диагностики и испытания высоковольтного ввода. Диагностирование производится на основании данных, полученных путем измерений параметров изоляции ввода, анализа газов, растворенных в масле, и оценки состояния изоляционного масла. Дефекты изоляции, приводящие к отказам герметичных вводов, в большинстве случаев проявляются при воздействии рабочего напряжения и развиваются быстро. Основным методом обнаружения быстро развивающегося дефекта является измерение характеристик изоляции при рабочем напряжении. Дополнительные испытания отключенного ввода производятся с целью выявления характера и опасности дефекта и оценки технического состояния объекта контроля. Перечень контролируемых параметров вводов и способы их определения приведены в табл. 4.1. 4.1. Контролируемые параметры изоляции ввода Таблица 4.1 Контролируемые параметры изоляции ввода. № п/п Способ определения Наименование определяемых характеристик 1 Измерение при приложенном напряжении Тангенс угла диэлектрических потерь и емкость основной изоляции. Тангенс угла диэлектрических потерь и емкость изоляции измерительного конденсатора. Тангенс угла диэлектрических потерь и емкость наружных слоев изоляции. Сопротивление изоляции специального вывода. Сопротивление изоляции измерительного вывода. 2 Измерение при рабочем напряжении Изменение тангенса угла диэлектрических потерь. Изменение емкости изоляции. Давление масла во вводе. 43 Продолжение таблицы 4.1 3 Хроматографи ческий анализ газов, растворенных в пробе масла из ввода (РД 34.43.303-89) Концентрация и соотношение характерных (диагностических) газов. Изменение концентрации. 4 Физико- химические испытания пробы масла из ввода (РД 34.43.105-89) Пробивное напряжение. Тангенс угла диэлектрических потерь при температуре 70 С, 90 С. Влагосодержание масла. Содержание и фракционный состав механических примесей. Физико-химические характеристики (кислотное число, содержание водорастворимых кислот, температура вспышки, содержание растворенного шлама и присадки). При составлении программ дополнительных испытаний следует учитывать диагностические возможности применяемых методов испытаний (табл. 4.2.). 4.2. Основные методы испытаний Таблица 4.2. Основные методы испытаний № Метод испытания Выявляемые дефекты 1 Измерение сопротивления изоляции Увлажнение твердой изоляции. Поверхностное загрязнение 2 Измерение диэлектрических потерь и емкости изоляции: а) измерение tgδ и емкости при приложенном напряжении (по зонам) Увлажнение твердой изоляции и масла. Старение масла. Интенсивные частичные разряды и следы разрушения ими твердой изоляции. 44 Продолжение таблицы 4.2 б) определение зависимости tgδ и емкости от напряжения Частичные разряды в твердой изоляции и в масле. в) измерение полной (комплексной) проводимости, tgδ и емкости при рабочем напряжении Старение масла. Частичные разряды в изоляции остова и на поверхности остова. Развитие теплового и тепло- ионизационного пробоя. г) определение зависимости tgδ от температуры Развитие теплового пробоя. Старение масла. 3 Определение физико - химических характеристик масла Увлажнение, старение, перегревы, загрязнение масла 4 Анализ газов, растворенных в масле Термическое и электрическое разрушение материалов. 5 Анализ производных фурана, находящихся в пробе масла Старение твердой изоляции. 6 Измерение частичных разрядов Местные дефекты (включения). Изменение распределения напряжения в изоляции. Изменение распределения напряжения в изоляции. 7 Измерение давления (для герметизированных конструкций) Интенсивные частичные разряды в масле и твердой изоляции. Нарушение герметичности. Для оценки состояния изоляции используются: 1) текущее значение параметра; 2) изменение значения параметра за время с начала эксплуатации ввода или (и) за период между очередными испытаниями; 3) зависимость значения параметра от температуры изоляции и напряжения, приложенного к вводу. 45 Основными методами контроля являются измерение диэлектрических характеристик изоляционной конструкции и испытание масла. У герметичных вводов следует контролировать также внутреннее давление [6]. Упрощенная схема замещения изоляционной конструкции ввода может быть представлена в виде нескольких последовательно соединенных конденсаторов (рис. 1). Емкость, tgδ и сопротивление этих конденсаторов эквивалентны характеристикам соответствующих зон изоляции ввода. Емкость С 1 соответствует основной изоляции остова ввода; емкость С 2 определяет характеристики зоны изоляции, используемой для устройства ПИН (конденсатор ПИН); емкость С 3 эквивалентна емкости последней обкладки остова относительно соединительной втулки (емкость наружных слоев изоляции). Рисунок 4.1 - Схема замещения вводов: ВН – выводы высокого напряжения; СВ – специальный вывод; ИВ – измерительный вывод; а – ввод со специальным выводом (для ПИН); б – ввод с измерительным выводом; Следует учитывать, что изоляционная конструкция ввода имеет еще ряд частичных емкостей относительно других его элементов и окружающих предметов. Эти емкости образуют так называемые паразитные связи, 46 влияющие на результаты измерений. В целях исключения недопустимых погрешностей измерения, вызванных паразитными связями, при контроле отключенного ввода следует использовать установку экранов, соединяемых с экраном измерительной схемы. Должны применяться схемы измерений, уменьшающие уровень токов влияния в измерительном устройстве и методы, исключающие погрешности измерений, вызванные этими токами [6]. Рекомендуемые схемы измерений выбраны исходя из этих требований. 4.3. Измерение сопротивления изоляции Производится измерение сопротивления изоляции измерительного конденсатора ПИН или (и) последних слоёв изоляции ввода мега омметром (рис. 2) при напряжении 2500 В. Верхний предел измерений мегаомметра — не менее 10000 МОм. Значения сопротивления изоляции при вводе в эксплуатацию должны быть не менее 1000 МОм, в процессе эксплуатации — не менее 500 МОм. Периодичность измерений для вводов: 110-220 кВ – 1 раз в 4 года; 330-750 кВ – 1 раз в 2 года. Запрещается проводить измерение сопротивления изоляции, если в инструкции по эксплуатации данного типа ввода сказано о недопустимости приложения повышенного напряжения к измерительному выводу. 47 1 С3 С1 ВН Б ИВ Э r 2 Рисунок 4.2 - Схема экранирования при контроле наружных слоев изоляции ввода: 1- испытываемый ввод; 2- мегаомметр. 4.4. Измерение tgδ и емкости изоляции Производится измерение tgδ и ёмкости: - основной изоляции вводов при напряжении 10 кВ; - изоляции измерительного конденсатора ПИН или (и) последних слоёв изоляции при напряжении 5 кВ. Предельные значения tgδ приведены в таблице 4.3. Предельное увеличение ёмкости основной изоляции составляет 5% измеренного при вводе в эксплуатацию. В процессе эксплуатации устанавливается следующая периодичность проведения измерений для вводов: - 35 кВ – при проведении ремонтных работ на трансформаторах, где они установлены; - 110-220 кВ – 1 раз в 4 года; - 330-750 кВ – 1 раз в 2 года. 48 Таблица 4.3 - Предельные значения tgδ Тип и зона изоляции ввода Предельные значения tgδ, % для вводов номинальным напряжением, кВ. 35 110-150 220 330-750 Бумажно-масляная изоляция ввода: - основная изоляция и изоляция конденсатора ПИН; - Последние слои изоляции. - - 0,7/1,5 1,2/3,0 0,6/1,2 1,0/2,0 0,6/1,0 0,8/1,5 Твёрдая изоляция ввода с масляным заполнением: - основная изоляция. 1,0/1,5 1,0/1,5 - - Бумажно-бакелитовая изоляция ввода с мастичным заполнением: - основная изоляция. 3,0/9,0 - - - Примечания: 1. В числе указаны значения tgδ изоляции при вводе в эксплуатацию, в знаменателе – в процессе эксплуатации. 2. Уменьшение tgδ основной изоляции герметичного ввода по сравнению с результатами предыдущих измерений на tgδ(%)≥0,3 является показанием для проведения дополнительных испытаний с целью определения причин снижения tgδ. 3. Нормируются значения tgδ, приведённые к температуре 20 С. Приведение производится в соответствии с инструкцией по эксплуатации вводов. Измерение tgδ и емкости изоляции производится, как правило, мостовым методом. Измерительная установка (МИУ) должна обеспечивать возможность измерений в условиях помех от токов влияния. Типовая установка (рис.4.3) для этого имеет фазорегулятор - 2 и коммутатор фазы испытательного напряжения – 3. Измерения ведутся методом совмещения фаз при расчетном исключении остаточной погрешности по результатам двух измерений с изменением на 49 180°фазы испытательного напряжения. Основные схемы измерений параметров отключенного ввода приведены в табл. 4.4. Заземление вывода ВН и связанного с ним участка ошиновки (непосредственное или через испытательный трансформатор) обеспечивает снижение уровня помех от токов влияния. Однако при больших токах влияния, стекающих с шин через испытательный трансформатор, возможны недопустимые погрешности измерений характеристик зоны С1. В этих случаях возможность проведения измерений без отключения шин определяется опытным путем (сравнением полученных данных с результатами контроля того же объекта после снятия ошиновок). 1 FU3 180 SA2 2 5 3 SA1 6 4 V ᵩ FU1 FU2 7 Uисп Сх Э К о бъ ек ту P5026 С0 ,,СX” ,,Д” ,,Э” ,,С0” TV Рисунок 4.3 - Схема мостовой измерительной установки: 1 – предохранитель, выключатель; 2 – фазорегулятор; 3 – коммутатор фазы напряжения; 4 – регулятор напряжения; 5 – измеритель напряжения; 6 – испытательный трансформатор; 7 – измерительное устройство. Результаты контроля зоны С3, особенно в герметизированных вводах, важны для выявления развивающихся повреждений, связанных с ухудшением состояния масла. Поэтому предусмотрено повышение точности измерений путем установки экрана (бандажа) на пути токов по поверхности вывода ИВ (рис. 4.4.). 50 P5026 C0 ,,Д” ,,Э” ,,С0” TV 1 С3 С1 ВН Б 2 ,,Сx” ИВ Рисунок 4.4 - Схема экранирования при контроле наружных слоев изоляции ввода 1-обьект: ВН – вывод высокого напряжения; ИВ- измерительный вывод; Б- бандаж; 2 – измерительное устройство Схемы совместного измерения зон С1 и С3 обеспечивают возможность общей оценки состояния внутренней изоляции ввода. В меньшей степени это относится к схеме совместного измерения зон С1 и С2 однако данные и этого измерения несут диагностическую информацию. При всех схемах, когда зона С 2 оказывается включенной параллельно плечу R 3 моста, необходимо установить R 4 = 318,3 Ом (диапазон моста Р5026: N = 0,1); при этом погрешность измерения tgδ будет в допустимых пределах. При R 4 = 318,3 Ом (N=1) из результатов измерения tgδ зоны С 1 надо исключить (вычесть) погрешность 51 (4.1) где С 1 - емкость основной изоляции остова ввода; С 2 – емкость конденсатора ПИН Таблица 4.4- Основные схемы измерений tgδ и емкости изоляции вводов Схема замещен ия ввода (рис.4.1) Контроли руемая зона изоляции Схема измерений Точки присоединения выводов МИУ (рис. 3) Примечание Uисп Сх Э а C 1 Прямая СВ СВ Заземление Предел измерений моста Р5026 N=0,1 (R4= 318,3 Ом) С 2 Переверну тая Заземление СВ ВН C 1 +C 2 Переверну тая Заземление СВ - ВН — заземлен б C 1 Прямая ВН ИВ Заземление Сз Переверну тая Заземление ИВ ВН и бандаж Бандаж на выводе ИВ C 1 +С 3 Переверну тая Заземление ИВ Бандаж ВН— заземлен;банд аж на выводе ИВ С 23 Прямая ВН 2 ВНз Заземление ВН 1 — заземл Рассмотренные схемы измерений относятся к случаю тестового контроля отключенного оборудования при приложенном напряжении. Для зоны С1 это напряжение равно 10 кВ, для зон С2 и С3 — 5 кВ (для вводов, выпущенных до 1970 г. — 3 кВ). 52 4.5. Приведение результатов измерений tgδ к нормальным условиям Приведение результатов измерения tgδ к сопоставимому виду производится путем температурного пересчета. В качестве средней температуры изоляции ввода (𝑡 из ) принимается: 1) для горизонтально установленных вводов: полусумма температур окружающей среды для каждой части ввода; 2) для вертикально (наклонно) установленных вводов: расчетная температура изоляции: 𝑡 из = К 𝑡 вз + (1-К) 𝑡 мт При пересчете tgδ вводов с твердой изоляцией результат измерений умножается на соответствующий коэффициент Кt: Таблица 4.5 - Поправочный коэффициент для температуры изоляции Температура воздуха 𝑡 вз при продолжительном нагреве ввода прямыми лучами солнца принимается равной полусумме показаний термометров в тени и на солнце. Температура верхних слоев масла трансформатора 𝑡 мт определяется любым известным способом [8]. Усредненные значения коэффициента К (при 𝑡 мт 𝑡 вз ): Таблица 4.6 - Поправочный коэффициент для температуры масла Температура изоляции, С 10 20 30 40 50 60 Коэффициент, Кt 0,8 1,0 1,22 1,25 1,25 1,2 Температура масла, С 10 20 30 40 50 60 Коэффициент, К 0,62 0,55 0,45 0,37 0,32 1,2 53 4.6. Испытание изоляции повышенным напряжением Данный вид испытаний проводится для высоковольтных вводов на напряжение до 35 кВ включительно. Приложение повышенного напряжения создает в испытуемой изоляции увеличенную напряженность электрического поля, что позволяет обнаруживать дефекты, вызвавшие недопустимые для дальнейшей эксплуатации электрооборудования снижение электрической прочности. Испытание напряжением промышленной частоты позволяет выявить дефекты изоляции, не обнаруживаемы другими способами. Установки для испытания изоляции с повышенным напряжением промышленной частоты состоят из следующих основных элементов: испытательного трансформатора, регулировочного устройства и контрольно- измерительной аппаратуры. Испытательное напряжение для вводов выбирается в соответствии с табл.4.7. Таблица 4.7 - Нормированные испытательные кратковременные напряжения промышленной частоты Класс напряжения оборудования, кВ Одноминутное испытательное напряжение, кВ При плавном подъеме напряжения, кВ 35 95 110 110 265 295 220 490 550 330 630 700 500 800,3 900 750 950 1050 В процессе эксплуатации испытания проводятся по решению Испытание вводов, установленных на силовых трансформаторах, производится совместно с испытанием обмоток этих трансформаторов [5]. Продолжительность приложения испытательного напряжения для вводов: 54 1) с фарфоровой, масляной и бумажно-масляной основной изоляцией — 1 мин.; 2) с основной изоляцией из органических твердых материалов и кабельных масс — 5 мин; 3) испытываемых совместно с обмотками трансформаторов — 1 мин. Схема испытания повышенным напряжением указана на рис 4.5. V кV мА кV резистор трансформатор испытательный регулятор напряжения ки л о в о л ь тм е тр миллиамперметр Рисунок 4.5 - Схема испытания повышенным напряжением вводов 10-35 кВ 4.7. Испытание избыточным давлением Испытание избыточным давлением производится на негерметичных маслонаполненных вводах напряжением 110 кВ и выше избыточным давлением масла 0,1 Мпа с целью проверки уплотнений. Продолжительность испытания 30 мин. Допускается снижение давления за время испытаний не более 5 кПа. 55 4.8. Испытание масла из вводов Перед заливкой во вводы изоляционное масло должно отвечать требованиям табл. 25.2. Доливаемое во вводы масло должно отвечать требованиям п. 25.3. Определение физико-химических характеристик масла из негерметичных вводов производится по требованиям табл. 25.4. (пп. 1-3); Для вводов 110-220 кВ – 1 раз в 4 года; Для вводов 330-500 кВ – 1 раз в 2 года. Определение физико-химических характеристик масла из негерметичных вводов согласно табл. 25.4 (пп.4-11) производится при получении неудовлетворительных результатов испытаний по табл. 25.4 (пп.1- 3). Объём необходимого расширения испытаний определяется техническим руководителем энергопредприятия. Контроль масла герметичных вводов производится при получении неудовлетворительных результатов по пп.23.1 или(и) 23.7, а также при повышении давления во вводе сверх допустимых значений, регламентированных заводской документацией на вводы. Объёмы испытаний определяется решением технического руководителя предприятия исходя из конкретных условий. Предельных значения параметров масла – в соответствии с требованиями табл. 25.4. Необходимость проведения хроматического анализа растворенных в масле газов определяется техническим руководителем предприятия по совокупности результатов испытаний ввода. Оценка результатов – в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя и местным опытом диагностики состояния вводов. 56 4.9. Проверка манометра Манометр проверяется у герметичных вводов путём сравнения его показаний с показаниями аттестованного манометра. Проверка производится в трех оцифрованных точках шкалы: начале, середине, конце. Допустимое отклонение показаний проверяемого манометра от аттестованного не более 10% верхнего предела измерений. Проверка производится в сроки, установленные для контроля изоляции вводов. Таблица 4.8 - Предельные значения параметров Δtgδ и ΔY/Y Класс напряжения, кВ Предельные значения параметров, %, |Δtgδ|uΔ Y/Y При периодическом контроле При непрерывном контроле 110-220 330-500 750 2,0 1,5 1,0 3,0 2,0 1,5 |