Почему уплотнительные втулки LV дают течь: объяснение принципа работы уплотнительной системы

В конструкцию втулки низкого напряжения обычно входят корпус из фарфора или литой эпоксидной смолы, резьбовой стержень и спрессованная прокладка из эластомера или волокна на фланце, где втулка прилегает к крышке резервуара. Прокладка — обычно из нитрила (NBR) или EPDM — не является статическим барьером; она сохраняет масляную герметичность только до тех пор, пока находится под постоянной сжимающей нагрузкой, прилагаемой к обеим соприкасающимся поверхностям.

Болты фланца, как правило, затягиваются с моментом 25–40 Н·м (±10%) по схеме «крест-накрест», чтобы достичь расчетного степени сжатия прокладки, равной 20–30% от её толщины в свободном состоянии. Превышение момента затяжки более чем на 15% часто приводит к чрезмерному сжатию материала за пределы этого диапазона, что ускоряет долгосрочную релаксацию сжатия, а не улучшает герметичность.

При проведении выездных осмотров парков низковольтных распределительных трансформаторов просачивание масла вокруг фланца низковольтной проходки, как правило, является первым видимым признаком неисправности — оно проявляется задолго до того, как проблемы с обмотками станут заметны по результатам анализа растворенных газов (DGA). Решение Zeeyi линейка низковольтных проходных изоляторов основана на этом допуске по сжатию, однако та же логика определения неисправности применима к любой прокладке проходного изолятора низкого напряжения, независимо от поставщика.

Где на самом деле возникают утечки: четыре наиболее распространённых места повреждений

Не каждая утечка возникает в одном и том же месте, а диагностика в неправильном месте приводит к потере времени, отведенного на техническое обслуживание. Вот четыре узла, которые стоит проверить, в порядке, в котором они обычно выходят из строя.

Соединение с прокладкой фланца

Основное уплотнение, обеспечивающее герметичность между фланцем втулки и крышкой бака. Это наиболее распространенный источник утечки и самый простой для визуального осмотра — классическим признаком является стекание масла по стенке бака ниже фланца.

Уплотнение шпильки терминала

Дополнительное уплотнительное кольцо или прокладка вокруг токопроводящего штифта в месте его прохождения через корпус втулки. Утечки в этом месте обнаружить сложнее, поскольку масло может стекать по штифту, прежде чем станет заметным на верхнем выводе.

Цементный шов «фарфор-металл»

В втулках с керамическим корпусом цементная сцепка между керамической оболочкой и её металлическим фланцем может растрескаться под воздействием многократных термоциклов, в результате чего образуется путь медленного просачивания, который невозможно устранить с помощью одних только прокладок.

Консервационный канал или вентиляционный канал

В масляных агрегатах, подключенных к консерватору, поврежденный осушитель сапуна или треснувшая прокладка смотрового стекла приводят к попаданию влаги в масляную систему, что сначала проявляется в виде повышенного содержания влаги вблизи втулки, а не в виде видимых капель.

[Мнение эксперта: как интерпретировать характер утечки]

• Масло у основания фланца = потеря давления из-за сжатия прокладки, а не дефект литья втулки
• Наличие следов масла только вдоль шпильки = уплотнение клеммы; проверьте перед заменой всей втулки
• Фланец сухой, но результаты анализа масла показывают повышенную влажность = сначала проверьте тракт сапуна/консерватора

Основные причины износа уплотнений и прокладок

Термоциклирование и остаточная деформация при сжатии

Втулки высокого напряжения в распределительных трансформаторах постоянно подвергаются циклическим изменениям температуры: от температуры окружающей среды до повышения температуры в «горячей точке», которое под нагрузкой может достигать 65–80 °C выше температуры окружающей среды. Повторное расширение и сжатие приводит к потере эластичности эластомерных прокладок — явлению, называемому остаточной деформацией при сжатии, — в результате чего прокладка, которая при монтаже обеспечивала надлежащее уплотнение, после нескольких тысяч термических циклов уже не может восстановить свою форму.

Химическая несовместимость материалов прокладок

Нитриловые прокладки разбухают и размягчаются при контакте с некоторыми трансформаторными жидкостями на основе синтетических эфиров или силикона, тогда как EPDM, как правило, лучше подходит для агрегатов, заполненных минеральным маслом, но плохо выдерживает воздействие очистительных растворителей на нефтяной основе, используемых при техническом обслуживании. [ПРОВЕРЬТЕ СТАНДАРТ: технический паспорт производителя по совместимости с жидкостями для конкретного типа прокладки, используемого в эксплуатации] должен подтвердить совместимость перед любой заменой жидкости.

Ошибки при затяжке с установленным моментом

При недостаточном затягивании прокладка не достигает расчетного давления сжатия, и герметичное соединение так и не формируется должным образом; это является основной причиной практически мгновенных утечек в только что введенных в эксплуатацию трансформаторах, а не отказов, связанных с износом. Ознакомьтесь с техническими требованиями производителя проходных втулок к моменту затяжки (соответствующий стандарт — IEC 60137) система стандартов для втулок для более широкого семейства втулок, хотя для втулок, рассчитанных на низкое напряжение, часто используется таблица моментов затяжки, разработанная самим производителем трансформатора, а не универсальная таблица моментов затяжки болтов.

Загрязнение поверхности в процессе сборки

Пыль, остатки старой прокладки или смазочные масла, оставшиеся на поверхности фланца при повторной сборке, образуют микроканалы, которые новая прокладка не может полностью закрыть даже при правильном затягивании. В ходе работ по замене втулок в запыленных или прибрежных условиях эксплуатации мы обнаружили, что обезжиренная и вытертая насухо поверхность фланца обеспечивает заметно более стабильное уплотнение, чем если сразу после замены прокладки приступить к затяжке болтов.

Контрольный список для диагностики утечек или неисправностей в проходных втулках низкого напряжения на месте эксплуатации

1. Проведите визуальный осмотр места соединения фланца с резервуаром на наличие масляных следов или тёмного липкого кольца отложений.
2. Протрите участок до чистоты и повторно осмотрите его через 24–48 часов, чтобы отличить активную утечку от старых следов.
3. Проверьте соединение клеммного шпильца на наличие просачивания масла вдоль проводника, что указывает на неисправность вторичного уплотнения, а не прокладки фланца.
4. Проведите инфракрасное сканирование места соединения втулки с баком; разница в температуре на 8 °C или более по сравнению с аналогичным устройством, не подвергавшимся вмешательству, может свидетельствовать о частичном нарушении контакта или уплотнения.
5. Сравните эти данные с динамикой содержания влаги в масле трансформатора и результатами анализа газов (DGA) — повышение влажности при отсутствии видимой внешней утечки, как правило, указывает на неисправность в системе вентиляции или консерваторе, а не на саму прокладку вводного проходника.

[Мнение эксперта: Последовательность действий при диагностике на месте]

• Перед тем как планировать ремонт, всегда следует различать “мокрые” (старые, уже высохшие) и “просачивающиеся” (активные) повреждения
• Чистый фланец с поднимающейся масляной влагой указывает в сторону, полностью противоположную прокладке втулки
• Зафиксируйте значения момента затяжки, зафиксированные во время последнего технического обслуживания — повторные утечки после повторной затяжки, как правило, означают необходимость замены прокладки, а не повторной затяжки

Для получения более подробной инструкции по устранению неисправностей, охватывающей другие вспомогательные устройства трансформатора, см. руководство компании Zeeyi рабочий процесс диагностики отказов в полевых условиях опирается на ту же схему «проверка-очистка-повторная проверка», которая применяется к втулкам, устройствам переключения отводов и выключателям нагрузки.

Сравнение материалов прокладок: EPDM, нитрил и силикон

Замена неисправной прокладки также дает возможность еще раз оценить, насколько исходный материал подходил для рабочей жидкости и условий эксплуатации.

В случае стандартных распределительных трансформаторов, заполненных минеральным маслом, ЭПДМ или нитрил подходят для подавляющего большинства случаев применения; силикон, как правило, используется в устройствах с эфирным наполнителем или в установках, работающих в условиях экстремальных температур, где более высокая стоимость оправдана.

Профилактическое техническое обслуживание и рекомендации по выбору между заменой и ремонтом

Наиболее экономически целесообразно проводить вмешательство до того, как прокладка достигнет полного остаточного сжатия, а не после того, как масло начнет заметно стекать по баку. Практическое правило: если втулку приходилось повторно затягивать более одного раза из-за одной и той же утечки, следует заменить прокладку, а не продолжать компенсировать утечку за счет момента затяжки. Объединяйте замену прокладки с соответствующим техническим обслуживанием кабельной фурнитуры — поскольку уплотнители для концов кабелей использует аналогичную логику отключения на основе сжатия — зачастую это позволяет более эффективно использовать единое окно отключения, чем при отдельном рассмотрении каждого вспомогательного устройства.

Если вы ищете запасные втулки низкого напряжения или прокладки в рамках программы технического обслуживания, компания Zeeyi предлагает аксессуары для трансформаторов В ассортименте представлены втулки, устройства переключения отводов и предохранительные узлы Bay-O-Net от одного поставщика, что упрощает ведение документации по моментам затяжки и совместимости материалов для всего парка оборудования. Сообщите нам класс напряжения и тип жидкости, чтобы получить рекомендацию с подтверждением совместимости.

Часто задаваемые вопросы

На что на самом деле указывает вытекание масла из фланца втулки низковольтного вывода?

Как правило, это свидетельствует о том, что прокладка фланца утратила достаточную плотность, чтобы полностью обеспечивать герметичность; чаще всего это происходит из-за многолетних термических циклов или из-за недостаточного момента затяжки во время последнего технического обслуживания, а не из-за дефекта самого литья втулки.

Как часто следует проводить осмотр прокладок втулок низкого давления?

Большинство коммунальных предприятий и промышленных операторов включают эту процедуру в программу ежегодного технического обслуживания трансформаторов, хотя агрегаты, эксплуатируемые в условиях интенсивных термоциклов или во влажных прибрежных районах, зачастую требуют проведения дополнительного визуального осмотра в середине года.

Можно ли затянуть протекающую прокладку низковольтного шинопровода с соблюдением момента затяжки вместо того, чтобы её заменять?

Однократная повторная затяжка может быть оправдана в случае недавно обнаруженной незначительной утечки, однако повторяющиеся утечки после повторной затяжки, как правило, свидетельствуют о том, что прокладка получила необратимое деформационное уплощение и требует замены, а не дальнейшей затяжки.

Безопасно ли на короткое время оставить в эксплуатации протекающую прокладку низковольтного шинопровода?

Незначительная, контролируемая утечка со стабильным уровнем нефти, как правило, не представляет проблемы в рамках планового периода остановки, однако любая утечка, сопровождающаяся ростом показателей влажности или появлением видимых полос вблизи терминала, должна рассматриваться как проблема более высокого приоритета.

В чём заключается разница между требованиями к герметизации прокладок низковольтных и средневольтных шин?

К проходникам среднего напряжения, как правило, предъявляются более строгие требования к диэлектрическим характеристикам и длине пути утечки в связи с более высоким напряжением, тогда как герметизация проходников низкого напряжения в большей степени зависит от механического сжатия и совместимости с жидкостями, чем от согласования изоляционных характеристик — см. здесь Руководство по выбору втулок LV и MV для ознакомления с полной структурой решения.

Влияет ли материал прокладки на срок службы втулки в большей степени, чем качество монтажа?

И то, и другое имеет значение, но данные, полученные в реальных условиях эксплуатации, неизменно показывают, что ошибки при затяжке приводят к более ранним отказам, чем выбор материала сам по себе — нитриловая прокладка, затянутая с соблюдением требуемого момента затяжки и используемая с совместимой жидкостью, как правило, прослужит дольше, чем силиконовая прокладка премиум-класса, затянутая с нарушением момента затяжки.