Наиболее часто задаваемые вопросы о проектах бурения с использованием буровых втулок (Заметки инженера)

Что такое интерфейс «втулка-скважина» и почему вокруг него возникает так много вопросов при эксплуатации скважин

Соединительный узел втулки — это разъем из двух частей на стенке бака распределительного трансформатора: постоянная втулка из эпоксидной смолы или фарфора, прочно прикрепленная к баку, и съемная вставка — как правило, изготовленная из литого EPDM или силиконовой резины — которая устанавливается внутрь нее для формирования диэлектрического пути. Втулка остается на месте в течение всего срока службы устройства; вставка является той частью, обслуживание которой можно производить в полевых условиях.

Проблемы на месте возникают здесь из-за того, что ответственность за одну физическую точку разделяют три стороны: производитель трансформатора контролирует формовку и склеивание корпуса, поставщик комплектующих — соответствие вкладыша требованиям по размерам и диэлектрическим характеристикам, а монтажная бригада — правильность установки и момент затяжки при вводе в эксплуатацию. Если у кого-либо из них возникает отклонение, симптом проявляется в одном и том же месте соединения, независимо от того, где на самом деле лежит первопричина.

В отличие от несъемной втулки, данная система специально разработана по модульному принципу, что позволяет заменять вставку без слива жидкости из резервуара. В типичном трансформаторе класса 15/25 кВ этот узел рассчитан на непрерымный ток около 200 А и имеет расчётный срок службы 25–40 лет — при условии, что предельно плотное прилегание вставки и диаметр отверстия в корпусе остаются в пределах допуска.

Диэлектрическая граница образуется в месте прессовой посадки между вставкой и стволом скважины, а не в месте соединения с болтовым креплением или прокладкой. Большинство жалоб, поступающих с мест эксплуатации, касающихся “утечек” или “пробоев”, связаны с проблемами посадки или загрязнением именно в этой области, а не с дефектами какой-либо одной из деталей.

[Expert Insight]

• Скважина является постоянной; вставка — единственная деталь, заменяемая в полевых условиях
• Большинство “неисправностей интерфейса” связано с проблемами посадки или загрязнением, а не с дефектами материала
• Перед размещением заказа уточните, какую зону фактически охватывает техническое задание поставщика

См. также: Способы отказа втулочных вкладышей для скважин и диагностика в полевых условиях

Как формируется диэлектрический путь от скважины до вставного элемента

Материалы и формование скважин

Постоянная впадина, как правило, изготавливается из эпоксидной смолы или, в некоторых конструкциях, из глазурованного фарфора и приклеивается к стенке бака во время сборки трансформатора. Эпоксидные колодцы формуются под контролируемым давлением и с соблюдением циклов отверждения для устранения пустот, поскольку пустота вблизи поверхности отверстия становится точкой зарождения частичных разрядов после подачи напряжения. Размеры отверстия поддерживаются с жестким допуском, поскольку оно образует одну из половин прессовой посадки со вставкой.

Вставная посадка и прессовая посадка

Вставка изготавливается с небольшим превышением размеров по сравнению с внутренним диаметром отверстия. При впрессовывании это превышение размеров создает постоянное радиальное давление контакта, которое исключает попадание воздуха и влаги — без использования клея или прокладки — и предотвращает концентрацию электрического поля в зазоре. Практический опыт, накопленный в ходе ввода в эксплуатацию, неизменно показывает, что вставки, установленные без достаточного количества смазки или при неправильной температуре окружающей среды, усаживаются с неравномерным контактным давлением, даже если их размеры на бумаге соответствуют техническим требованиям. Именно этот разрыв между “соответствием на бумаге” и “надёжной герметичностью в реальных условиях” является источником большинства предотвратимых отказов.

Номинальная токопроводимость в данном случае обычно составляет около 200 А в непрерывном режиме для узлов классов 15/25 кВ и 15/25/35 кВ, при этом размеры контактной зоны рассчитаны на обеспечение этой номинальной величины без локального нагрева.

Вопросы о классе напряжения и номинальном токе, которые чаще всего задают инженеры

Путаница с классами напряжения 15/25 кВ и 15/25/35 кВ

Эти узлы внешне выглядят одинаковыми по размерам, и именно поэтому возникают несоответствия. На самом деле разница заключается в толщине изоляции и расстоянии между токопроводящими частями, предусмотренных в корпусе и вставке для обеспечения более высокого значения BIL, требуемого при напряжении 35 кВ. Указание только класса напряжения без подтверждения значения BIL оставляет поставщику возможность предложить узел, рассчитанный на 15/25 кВ, вместо того, что требуется для класса 35 кВ.

Ошибки в показаниях номинального тока непрерывного режима 200 А

Значение 200 А представляет собой номинальную непрерывную нагрузку при нормальной эксплуатации — а не номинальную стойкость к аварийному току или кратковременную стойкость. Специалисты по закупкам иногда интерпретируют это значение как охватывающее кратковременную перегрузку при операциях переключения, тогда как устойчивость к току замыкания на землю представляет собой отдельный, как правило, гораздо более высокий параметр кратковременной действия, который необходимо проверять независимо с учетом номинальных характеристик подключенного отсекающего колена. [ПРОВЕРЬТЕ СТАНДАРТ: пункт МЭК, определяющий номинальные значения непрерывного и кратковременного тока для разъемных соединителей]

Быстрое сравнение

Письменное подтверждение обоих показателей — класса напряжения с учетом BIL, а также номинальных значений постоянного и аварийного тока — до размещения заказа является наиболее эффективной мерой, позволяющей избежать несоответствий в ходе реализации проекта.

Вопросы по диагностике на месте — что видят монтажники при вводе в эксплуатацию

Вставка не входит на место или встречается сильное сопротивление при вставке

Неравномерное усилие вдавливания по окружности обычно обусловлено одной из трёх причин: несоответствием размеров вследствие замены детали на изделие другого класса, недостаточным количеством смазки или использованием неподходящей смазки, либо наличием загрязнений в отверстии, оставшихся после хранения или транспортировки. Принудительная установка вставного элемента, встречающего сопротивление, вместо выяснения причины этого сопротивления — вредная привычка: это может привести к образованию локальных очагов концентрации напряжений, которые не выявляются при немедленном диэлектрическом тестировании, но сокращают срок службы значительно ниже ожидаемого диапазона в 25–40 лет.

Ранние признаки влажности или следы влаги

Белесый или серый налет вблизи отверстия гнезда или едва заметная обугленная линия на внешней поверхности вставки свидетельствуют о ранней стадии образования треков на поверхности, вызванных влагой и загрязнением, — это не обязательно означает внутренний пробой диэлектрика. Прослеживание, обнаруженное на ранней стадии, часто можно устранить путем очистки и повторной установки; прослеживание, проникшее в корпус вставки, как правило, требует её замены. Перегрев вставки при прохождении номинального тока представляет собой другой тип неисправности, отличный от прослеживания, и его не следует путать с ним при осмотре оборудования.

[Expert Insight]

• Неравномерное сопротивление при посадке, как правило, связано с наличием смазки, загрязнений или несоответствием классов — а не с дефектом детали
• Никогда не вставляйте вставку с усилием, преодолевая сопротивление; сначала проверьте состояние отверстия
• Раннее отклонение курса можно исправить; проникшее отклонение курса, как правило, исправить невозможно

См. также: Как предотвратить просачивание на стыках с буровыми скважинами

Вопросы по хранению, обращению и модернизации, поступающие с мест

Срок службы эпоксидных колодцев и вставок из EPDM/силикона после установки составляет 25–40 лет, однако этот срок начинает отсчитываться с момента их отгрузки с завода. Вставки, хранящиеся вне рекомендуемых диапазонов температуры и влажности или уложенные в штабеля под нагрузкой, могут приобрести необратимую деформацию при сжатии, что снижает давление прессовой посадки при монтаже — это незаметно при осмотре, но впоследствии проявляется в виде сопротивления посадке или неполного уплотнения.

Модернизация колодца или установка вставки в действующий трансформатор старого образца отличается в основном объемом проверочных работ: перед размещением заказа необходимо подтвердить состояние отверстия существующего колодца, историю предыдущих установок вставок, а также совместимость с вставкой, выпускаемой в настоящее время, поскольку трансформаторы старых моделей не всегда соответствуют современным стандартам габаритов. Предположение о прямой совместимости без проверки размеров отверстия часто становится причиной задержек на объекте, особенно в тех случаях, когда документация по исходному отверстию является неполной.

См. также: Контрольный список по модернизации втулочных колодцев для трансформаторов старого образца

Стандарты и нормативные документы, на которые ссылаются инженеры при проектировании втулочных колодцев

Для вводных разъемов не существует единого специального стандарта, как это имеет место в случае самих вводов. Инженеры, как правило, руководствуются сочетанием стандартов на разъемные соединители и коленчатые переходы в зависимости от региона, а также собственными требованиями трансформатора к согласованию изоляции.

В Северной Америке разъемные изолированные соединители — в том числе коленчатые разъемы для отключения нагрузки и изолированного отключения, которые соединяются со вставками в проходные втулки — обычно оцениваются с учетом IEEE 386, который устанавливает требования к габаритным размерам и эксплуатационным характеристикам систем разъемных изолированных соединителей с номинальным напряжением до 35 кВ. Это наиболее близкий отраслевой эталон в отношении совместимости интерфейсов, хотя в нём рассматривается система соединителей в целом, а не пара «гнездо-вставка» как отдельный компонент.

Поскольку колодец установлен на корпусе, а вставка является съемной, при анализе технического задания проекта часто приходится сопоставлять стандарт координации изоляции трансформатора со стандартом системы соединителей — если рассматривать “соответствие” как один из пунктов в одном документе, то можно упустить из виду, где на самом деле проходит диэлектрическая граница.

См. также: Страница серии «Бушинговые колодцы и вставки»

Получение проверенных в полевых условиях технических характеристик скважин с втулками для вашего проекта

Во всех приведенных выше вопросах наблюдается одна и та же закономерность: сбои в работе интерфейсов реже возникают из-за отдельного неисправного компонента, а чаще — из-за пробелов в технических требованиях: например, класс напряжения без учета BIL, путаница между номинальной продолжительной нагрузкой и номинальной нагрузкой при неисправности или модернизация, предполагающая полную совместимость без доработок.

Перед оформлением заказа уточните следующие четыре параметра: класс напряжения с BIL в кВп, номинальный непрерывный ток (обычно 200 А для узлов 15/25 кВ и 15/25/35 кВ), размеры скважины в случае модернизации и требуемый материал вставки (EPDM или силикон).

Перед составлением коммерческого предложения инженерная команда ZeeyiElec сверяет их с проектной документацией по всему Аксессуары для трансформаторов диапазон и Кабельные аксессуары для проектов, в которых также используются термоусадочные муфты, утягиваемые под действием холода или тепла.

Сообщите нам класс напряжения, номинальный ток и размеры существующей скважины (в случае модернизации), и мы проверим совместимость оборудования перед тем, как вы оформите заказ.

Часто задаваемые вопросы

Каков, как правило, срок службы скважин с бушевыми втулками в эксплуатационных условиях?

Большинство эпоксидных колодцев и вставок из EPDM рассчитаны на срок службы 25–40 лет, хотя воздействие загрязнений, термоциклирование и качество монтажа могут повлиять на фактические эксплуатационные показатели в пределах этого диапазона.

Можно ли заменить вставку в втулку без слива масла из трансформатора?

Да — вставка представляет собой съемный компонент с закрытой передней панелью, предназначенный для замены без снятия корпуса трансформатора при условии, что трансформатор обесточен, а сам корпус не поврежден.

По каким причинам вставка в гнезде втулки не устанавливается должным образом?

К чистым причинам относятся неверные размеры прессовой посадки, загрязнение сопрягаемой поверхности или несовпадение классов напряжения корпуса и вставки; конкретная причина зависит от допусков производителя и эксплуатационных условий.

Как часто следует проводить осмотр втулок в прибрежных или загрязнённых условиях?

Коммунальные предприятия в зонах с высоким уровнем загрязнения часто сокращают периодичность проверок примерно до 1–2 лет по сравнению с 3–5 годами в более чистых условиях, хотя оптимальный интервал зависит от класса загрязнения объекта и истории предыдущих отказов.

Являются ли проходные колодцы для напряжений 15/25 кВ и 15/25/35 кВ взаимозаменяемыми?

Нет — эти два класса отличаются диэлектрической прочностью и размерами соединительных поверхностей, поэтому их смешивание может привести либо к несоответствию вставных размеров, либо к недостаточному запасу прочности изоляции, в зависимости от направления замены.

В чём разница между гнездом втулки и вставкой втулки?

Корпус — это постоянный корпус, установленный на баке, который остается в эксплуатации в течение всего срока службы трансформатора, тогда как вставка — это заменяемый компонент, размещенный внутри него