Практические вопросы по проходникам низкого напряжения (краткое руководство с ответами)

Что считается “вопросом о втулках LV”?

Низковольтные (НВ) проходные изоляторы находятся в той области, где инженеры на объекте задают самые повторяющиеся вопросы в условиях дефицита времени — как правило, во время окна отключения с ограниченным временем нахождения на объекте. В данном руководстве даны ответы на вопросы, которые чаще всего возникают на объекте: что на самом деле означает тот или иной визуальный дефект, когда измеренное значение находится в пределах допуска и в каких случаях необходимо передать проблему на более высокий уровень, а не устранять её на месте.

Большинство вопросов, возникающих на местах в отношении высоковольтных прокладок, можно разделить на три категории: оценка состояния (это нормальный износ или начальная стадия поломки?), оценка терпимости (это значение по-прежнему приемлемо?), и порог срабатывания (Требуется ли повторная затяжка, очистка, замена или техническая экспертиза?). В ходе реализации множества проектов по замене втулок мы обнаружили, что примерно 70–80% обращений с вопросом “В порядке ли эта втулка?” можно решить кратким и конкретным ответом, как только технический специалист поймёт, что и в каком порядке нужно проверить.

Проходные изоляторы низкого напряжения (НН) обычно работают при номинальном напряжении до 1 кВ и номинальном постоянном токе в диапазоне 100–2500 А, поэтому виды отказов у них отличаются от проходных изоляторов среднего и высокого напряжения (СВ/ВН) — настоящее руководство посвящено именно проходным изоляторам НН. Данное руководство посвящено исключительно вводам низкого напряжения; по вопросам герметизации и оконечных соединений со стороны кабеля в рамках того же проекта см. руководство ZeeyiElec ассортимент кабельных аксессуаров.

Как устроена изоляция втулок высокого напряжения — и почему это важно при эксплуатации

Втулка высокого напряжения представляет собой, по сути, проводник, проходящий через заземлённый барьер — стенку бака трансформатора — и отделённый от него сплошным изолирующим корпусом, чаще всего изготовленным из эпоксидной смолы или, в более старых моделях, из фарфора.

Корпус втулки и изоляционные материалы

Литая эпоксидная смола занимает доминирующее положение в современном строительстве, поскольку сочетает в себе механическую прочность и устойчивость к прослеживанию, а также позволяет обойтись без уплотненных прокладками масляных границ раздела, которые используются в старых конструкциях из фарфора. Фарфоровые втулки более подвержены сколам на фланцах, что является одним из наиболее часто неправильно диагностируемых повреждений при эксплуатации — скол не обязательно ухудшает диэлектрические характеристики, если он не обнажает внутренние слои и не создает путь проникновения влаги. ZeeyiElec’s низковольтные проходные изоляторы по этой причине изготавливаются в соответствии с документально зафиксированными техническими требованиями к фланцам и путям утечки.

Где обычно возникают сбои

В ходе полевых испытаний на тропических и прибрежных объектах отказы низковольтных проходных изоляторов начинаются в одной из трёх точек: на стыке фланца и корпуса, в месте подключения к клеммам или на путях поверхностного пробоя, где загрязнение при высокой влажности преодолевает расстояние пробега.

Объёмное удельное сопротивление литой эпоксидной изоляции, как правило, превышает 10¹³ Ω·см в сухом и чистом состоянии, однако это значение может снизиться на несколько порядков при загрязнении поверхности в сочетании с влажностью — именно поэтому втулка, показатели которой в норме при проверке в сухой период года, может не пройти испытание на сопротивление изоляции в влажный период на том же объекте.

Вопросы по визуальному осмотру: на что я на самом деле смотрю?

Отслеживание поверхности и загрязнение поверхности

Следы от пробоя оставляют характерный обугленный след — тонкие, разветвленные линии от серого до черного цвета, которые не стираются. Обычная грязь имеет однородный вид, стирается сухой тканью и не имеет разветвлений. Если след не удаляется и проходит непрерывным путем на расстоянии примерно 10–15% или более по линии утечки, рассматривайте его как признак образования следа, а не как поверхностное загрязнение.

Просачивание масла и конденсация

В масляных распределительных трансформаторах на проходках низкого напряжения может наблюдаться влага на фланцах, которую часто ошибочно идентифицируют. Настоящая утечка масла оставляет маслянистый осадок с медленно нарастающим следом; конденсат же прозрачен, испаряется в течение нескольких часов после стабилизации температуры и не имеет блеска. При выездных проверках на влажных прибрежных объектах примерно каждый четвёртый сигнал о “утечке”, поступающий во время ранних утренних осмотров, оказывается конденсатом — повторная проверка в середине дня позволяет устранить большинство таких случаев без каких-либо вмешательств. Более подробную последовательность диагностических действий, выходящую за рамки проверки низковольтных проходников, см. в материалах ZeeyiElec’s рабочий процесс диагностики отказов в полевых условиях.

Вопросы по утечкам, просачиванию и герметизации

“Допустимо ли незначительное просачивание из прокладки?” Как правило, нет — даже незначительная утечка свидетельствует о потере герметичности прокладки или износе уплотняющей поверхности, и обычно эта проблема усугубляется под воздействием термических циклов, а не остается неизменной.

“Можно ли просто затянуть болты фланца с нужным моментом, чтобы устранить утечку?” Только в том случае, если прокладка не подверглась необратимому сжатию. Если протечка повторится в течение нескольких недель после повторной затяжки, прокладку необходимо заменить, а не проводить очередной цикл затяжки.

“Нужно ли уделять внимание сухой втулке с повреждённой прокладкой?” Да — изношенная прокладка, из которой пока не происходит активного просачивания, представляет собой скрытый дефект; проникновение влаги во время следующего сильного дождя — это вопрос не «будет ли», а «когда».

[Мнение эксперта: Оценка состояния прокладок в полевых условиях]

• Прокладка, которая заметно сплющилась или утратила округлое поперечное сечение, подверглась остаточной деформации при сжатии и должна быть заменена, а не затянута с новым усилием
• Прокладки на силиконовой основе, как правило, выдерживают более значительные перепады температур, чем аналоги из нитрила или EPDM, при эксплуатации в условиях открытого воздуха в низковольтных системах
• Фиксируйте состояние прокладки при каждом капитальном осмотре — остаточная деформация под давлением нарастает постепенно, и без исходной фотографии её легко не заметить

Расстояние пробега тока и степень загрязнения — как это оценить в полевых условиях?

Длина пути утечки определяет, какой уровень загрязнения может выдержать проходная втулка, прежде чем возрастет риск пробоя. На практике важнее не точное значение длины пути утечки, а то, соответствует ли уровень загрязнения окружающей среды номинальным параметрам проходной втулки.

Классы интенсивности загрязнения

Отраслевая практика выбора высоковольтных изоляторов в целом основывается на четырёх классах интенсивности загрязнения — слабый, средний, сильный и очень сильный — с минимальным удельным расстоянием ползучести (согласно IEC/TR 60815) примерно 16, 20, 25 и 31 мм/кВ(Um) соответственно. Проходные изоляторы низкого напряжения формально не входят в сферу применения стандарта IEC 60815, однако полевые бригады обычно используют ту же четырёхступенчатую логику в качестве практического приближения для оценки степени загрязнённости на объекте, поскольку производители редко публикуют специальную классификацию загрязнённости, предназначенную именно для низкого напряжения.

Поскольку проходные изоляторы низкого напряжения работают при напряжении ниже 1 кВ, абсолютные длины пути утечки в реальности невелики (часто менее 100 мм), поэтому даже незначительное загрязнение поверхности составляет пропорционально большую долю от общего пути утечки, чем в случае вводов среднего напряжения — именно поэтому вводы низкого напряжения в прибрежных районах или в среде с содержанием цементной пыли подвержены риску пробоя быстрее, чем можно было бы предположить, исходя только из их класса напряжения.

В ходе реализации множества проектов по вводу в эксплуатацию, осуществляемых вблизи промышленных объектов и прибрежных зон, степень загрязнения систематически недооценивается при оценке на основании проектных чертежей, а не в ходе выездного обследования — опубликованная карта загрязнения служит лишь отправной точкой и не может заменить проверку накопленных отложений на близлежащих изоляторах после завершения сухого сезона.

Ремонт, повторная затяжка или замена? Таблица для принятия решений в полевых условиях

Таблица решений

Существуют две ситуации, выходящие за рамки этих простых правил: пограничное сопротивление изоляции, которое не превысило четкого порогового значения (динамика показателей на протяжении серии проверок имеет большее значение, чем однократное измерение, поскольку даже влажность сама по себе может повлиять на отдельные показания), а также любые отклонения, обнаруженные на вводе, питающем критически важную или нерезервированную нагрузку, где стоимость внепланового отключения может оправдать замену даже в том случае, если само по себе данное отклонение не является основанием для этого.

[Мнение эксперта: Когда “пока всё нормально” — не лучшее решение]

• Втулка, прошедшая сегодняшнюю выборочную проверку, но демонстрирующая нисходящую тенденцию по результатам ИК-контроля в течение более чем трёх проверок, является предметом решения о включении в график, а не оценки «прошла/не прошла»
• Если болт требует повторной затяжки дважды в течение 12 месяцев, это, как правило, свидетельствует о более серьезной проблеме (повреждение резьбы, износ прокладки), чем просто ослабление болта

Когда следует обращаться в службу технической поддержки или службу поддержки по закупкам?

Лучше перейти на более высокую серию, чем гадать, когда это сделать: если исходные технические характеристики втулки невозможно подтвердить по заводской табличке или чертежам, если степень загрязнения на объекте, по-видимому, изменилась по сравнению с исходным проектом или если требуется замена, а исходная серия неизвестна.

При подборе комплектующих более важно выбрать правильную серию втулок, чем ориентироваться на внешний вид — конфигурация клемм, размеры фланцев и путь утечки должны соответствовать первоначальному замыслу конструкции. ZeeyiElec’s ассортимент принадлежностей для трансформаторов Охватывает втулки низкого и среднего напряжения, изготовленные в соответствии с задокументированными техническими условиями, и наша команда может помочь сопоставить данные по неясной заводской табличке, прежде чем вы примете решение о заказе запчастей. Для принятия более широкого решения о выборе между низким и средним напряжением, а не только для замены одной детали на месте, см. руководство по выбору принадлежностей для трансформаторов.

Часто задаваемые вопросы

Как часто следует проводить визуальный осмотр втулок низкого напряжения в полевых условиях?

Большинство операторов проводят осмотр проходников низкого напряжения в ходе планового технического обслуживания трансформаторов, как правило, каждые 6–12 месяцев, причем в прибрежных, промышленных или сильно загрязненных районах, где загрязнения накапливаются быстрее, проверки проводятся чаще.

Какое значение сопротивления изоляции обычно считается допустимым для проходной втулки низкого напряжения?

Сопротивление изоляции, превышающее примерно 100 МОм при номинальном испытательном напряжении, как правило, считается приемлемым для проходника, находящегося в хорошем состоянии, хотя динамика изменения этого показателя в ходе последовательных проверок дает более полную информацию, чем какое-либо отдельное измерение.

Можно ли отремонтировать треснувшую втулку низкого давления вместо того, чтобы её заменять?

Это зависит от глубины и расположения трещины — поверхностные трещины, расположенные вдали от уплотнительной зоны, иногда допускаются при условии более тщательного контроля, тогда как любая трещина, нарушающая целостность уплотнительной поверхности, как правило, требует замены.

Как определить, правильно ли затянут болт на клемме втулки?

Момент затяжки клемм зависит от размера втулки и производителя, поэтому следует ориентироваться на данные на заводской табличке или в сопроводительной документации, а не использовать общие значения — чрезмерный момент затяжки может привести к растрескиванию корпуса, а недостаточный — ускорить износ в результате термоциклирования.

Всегда ли изменение цвета поверхности свидетельствует о наличии проблемы?

Не всегда — равномерное пожелтение или светлые пятна от воздействия ультрафиолета, как правило, носят чисто косметический характер, тогда как локальные тёмные разветвлённые следы, которые не стираются, обычно указывают на наличие следов воздействия и требуют проверки.

Каков типичный срок службы низковольтной втулки, после истечения которого следует рассмотреть вопрос о её профилактической замене?

Срок службы зависит от условий эксплуатации и нагрузки, однако многие операторы начинают заблаговременно планировать замену оборудования примерно через 20–25 лет для установок, эксплуатируемых в умеренных условиях, при этом срок службы значительно сокращается в условиях сильного загрязнения или при интенсивных термоциклических нагрузках.