По ссылкейойо шиРешение о том, следует ли заменить или отремонтировать неисправную втулку среднего напряжения, зависит от одного-единственного фактора: места возникновения неисправности, а не от степени её серьезности. Втулка состоит из двух конструктивно различных зон: внешнего интерфейса (клеммный штифт, монтажный фланец, прокладка) и внутренней диэлектрической системы (центральный проводник, изолирующий корпус и переход от масла к воздуху). Неисправности во внешней зоне носят механический или экологический характер и, как правило, устраняются путем очистки, повторной установки или замены деталей. Неисправности во внутренней зоне затрагивают сам диэлектрический материал и на практике не поддаются устранению в полевых условиях — изоляционная система была спроектирована и отверждена как единое целое, и ни один процесс, проводимый в полевых условиях, не восстанавливает её первоначальную диэлектрическую целостность после того, как она была нарушена.
Это разграничение имеет важное значение, поскольку при визуальном осмотре обе категории неисправностей могут проявляться схожими симптомами: изменение цвета, просачивание масла или следы поверхностной дуги могут быть вызваны как ослабленным соединением клемм, так и износом внутренней изоляции. Ориентация исключительно на внешний вид поверхности приводит к ошибочным диагнозам в обоих направлениях — к ненужной замене втулки при устранимой неисправности клеммы или к “успешному” ремонту, при котором внутренняя проблема с диэлектриком остается нерешенной и прогрессирует, приводя к выходу из строя.
Проходная изоляционная втулка среднего напряжения класса 12–52 кВ рассчитана с учетом заданного базового импульсного уровня (BIL) и пути утечки, размер которого определяется классом загрязнения; эти параметры фиксируются при изготовлении и не могут быть восстановлены или улучшены в ходе ремонта в эксплуатационных условиях. Как только загрязнение, механическое воздействие или термоциклирование приводят к ухудшению состояния внутреннего пути утечки или пробиванию диэлектрического корпуса, изделие перестаёт соответствовать исходному запасу изоляционной координации, независимо от того, насколько тщательно очищается или перерабатывается его внешняя поверхность.
По данным практического опыта, примерно 60%–70% вызовов службы технической поддержки, связанных с проходниками, обусловлены проблемами внешнего интерфейса, а не внутренней системы изоляции — такое соотношение делает этап диагностики, описанный далее в данном руководстве, более важным, чем само решение о ремонте или замене. Втулка, рассчитанная на 25 кВ и установленная в системе, требующей согласования изоляции на 35 кВ, выдержит первоначальное включение под напряжение, но подвергается риску пробоя при переходных перенапряжениях, что иллюстрирует, почему Требования МЭК к согласованию изоляции для проходных муфт — а не состояние визуального обзора — является определяющим параметром, который инженеры проверяют перед утверждением любого варианта ремонта.
Для команд, которые взвешивают это решение с учетом более полного ассортимента продукции, решение от ZeeyiElec руководство по выбору принадлежностей для трансформаторов рассказывает о том, какую роль входят в более широкую систему аксессуаров втулки.
Опыт эксплуатации на прибрежных и промышленных распределительных объектах показывает, что большинство устранимых неисправностей проходных изоляторов можно разделить на три категории, причем все они возникают на внешнем границе раздела, а не внутри диэлектрического корпуса.
Неисправность соединения клеммы возникает в месте болтового или зажимного соединения между клеммным штифтом втулки и внешним наконечником проводника — а не внутри системы внутренней изоляции. Такие неисправности обычно проявляются в виде локального изменения цвета под воздействием нагрева или незначительных следов дугового разряда в точке соединения, что вызвано недостаточным моментом затяжки, ползучестью проводника или окислением поверхности соприкасающихся поверхностей. Устранение неисправности обычно включает в себя разборку, очистку контактных поверхностей и повторную установку с затяжкой на момент, указанный производителем, который обычно находится в диапазоне 40–80 Н·м в зависимости от диаметра шпильки и номинального тока втулки. Поскольку неисправность никогда не затрагивает диэлектрический путь втулки, правильно выполненная повторная установка восстанавливает полную работоспособность, не влияя на номинальные характеристики устройства. Более подробно эти типы неисправностей рассмотрены в Ошибки при подключении клемм с втулками среднего напряжения и меры по предотвращению необходимости доработки.
Загрязнение поверхности, взаимодействуя с влажностью, может привести к образованию частично проводящего пути по внешней поверхности расстояния утечки проходника — это первая стадия образования электрического трекинга. На этой ранней стадии, до того как в результате карбонизации сформируется постоянный путь, неисправность, как правило, можно устранить путем очистки с использованием утвержденных растворителей и повторного осмотра профиля расстояния утечки. Выездные бригады различают замыкание на пробеге на ранней стадии и прогрессирующее замыкание на пробеге, проверяя наличие белесого непроводящего осадка (устранимого) в отличие от видимого обуглившегося чёрного следа (неустранимого). Слишком длительное откладывание вмешательства сужает это «окно возможностей»: то, что начинается как задача по очистке, может в течение нескольких месяцев при постоянном воздействии высокого уровня загрязнения перерасти в необратимую карбонизацию.
Эластомерное уплотнение на монтажном фланце — как правило, из EPDM или силиконовой резины — является изнашиваемым элементом, а не постоянным конструктивным элементом. Воздействие ультрафиолета и термоциклирование постепенно снижают его остаточную деформацию при сжатии, что приводит к незначительному проникновению влаги в зоне соприкосновения фланцев, не обязательно нанося ущерб внутреннему диэлектрику. Замена прокладки и поэтапная повторная затяжка фланца, а не за один раз, являются стандартной практикой на месте эксплуатации для восстановления герметичности без перенапряжения монтажного соединения.
[Expert Insight]
- На неисправности клемм приходится большая часть обращений по поводу “выхода из строя втулок”, которые, как выясняется, не требуют их замены.
- Сравнение белесого осадка и обуглившегося черного следа — это самый быстрый полевой тест для определения стадии следа.
- Остаточная деформация прокладки нарастает постепенно — проводите осмотр при каждой плановой остановке, а не только после поступления сообщения об утечке.
Как только замыкание проникает из внешнего интерфейса во внутреннюю диэлектрическую систему проходника, ремонт в полевых условиях становится невозможным. Эти типы замыканий имеют одну общую черту: они нарушают целостность изоляционной системы, которая была сформирована и отверждена как единое целое на этапе производства, и никакие процедуры, проводимые в полевых условиях, не способны восстановить первоначальные эксплуатационные характеристики этой структуры.
Внутренний пробой диэлектрика происходит, когда локализованный путь электрического пробоя образуется не по внешней поверхности проходника, а через его изолирующий корпус. Как правило, это вызвано производственным пустотом, длительной активностью частичных разрядов или переходным перенапряжением, превышающим базовый импульсный уровень (BIL) устройства. Проходник с номинальным базовым импульсным уровнем (BIL) 125 кВ, подвергшийся переходному скачку напряжения, значительно превышающему этот порог, может получить повреждение в результате внутреннего пробоя даже без появления видимых внешних признаков — отчасти именно поэтому испытания сопротивления изоляции и частичных разрядов имеют большее значение, чем только визуальный осмотр. После пробоя изоляционный путь окончательно выходит из строя, и устройство подлежит замене.
Трещина в корпусе — будь то глазурованный фарфор или литая эпоксидная смола — нарушает герметичную границу между внутренней диэлектрической жидкостью или твердой изоляцией и внешней средой. Фарфоровые изделия подвержены образованию ударных трещин при обращении или транспортировке, в то время как в литых эпоксидных корпусах могут возникать трещины от напряжений в результате многократных термоциклов, выходящих за пределы их номинального теплового класса. В любом случае ни одно нанесение покрытия на месте, ни герметик, ни заделка смолой не восстанавливают структурную и диэлектрическую целостность, за которую отвечает корпус; трещина становится точкой проникновения влаги, что ускоряет образование траекций разряда и, в конечном итоге, пробой.
Уровень частичных разрядов (PD) в исправной проходке, находящийся в диапазоне примерно от 10 пК до 50 пК, часто укладывается в пределы допустимого фонового уровня, однако превышение этих значений в ходе последовательных циклов испытаний свидетельствует о прогрессирующем внутреннем износе, а не о стабильном состоянии. В отличие от пробоя или трещины, повреждение, вызванное ЧР, развивается постепенно — каждый разряд разрушает небольшой объём изоляционного материала, и этот процесс ускоряется, как только начинает формироваться проводящий канал. В технических брошюрах CIGRE, посвящённых мониторингу состояния проходников, отмечается, что тенденция к увеличению значений ЧР при повторных измерениях является более весомым показателем необходимости замены, чем любое отдельное абсолютное значение.
Прежде чем принять решение о ремонте или замене, выездные бригады следуют четкой последовательности действий, чтобы установить, в какой именно зоне — внешнем интерфейсе или внутреннем диэлектрике — фактически находится неисправность. Пропуск этапов этой последовательности является наиболее распространённой причиной неверного диагноза, когда проблема с клеммой рассматривается как полный отказ проходника или, что ещё опаснее, внутренняя неисправность игнорируется после очистки поверхности. Это отражает более общую рабочий процесс диагностики отказов в полевых условиях используется в трансформаторных и кабельных приспособлениях.
Первый этап представляет собой визуальный осмотр с целью выявления изменения цвета, просачивания масла в области фланца, появления мелового налета или следов на поверхности пробега, а также любых видимых трещин в корпусе. В сочетании с инфракрасным термографическим сканированием при нормальной нагрузке этот этап позволяет выявить «горячие точки» на клеммных соединениях — обычно на 15–25 °C выше базового значения температуры окружающей среды у исправного соединения по сравнению с заметным превышением у изношенного соединения, — что указывает на наличие внешней, устранимой неисправности ещё до начала демонтажа.
Если визуальный и термографический осмотры не позволяют однозначно локализовать неисправность, измерение сопротивления изоляции (IR) и измерение частичных разрядов (PD) позволяют определить, задействована ли внутренняя диэлектрическая среда. Значение IR, значительно ниже базового значения, зафиксированного при вводе оборудования в эксплуатацию, или тенденция к росту показателей PD при повторных испытаниях подтверждают наличие внутренней неисправности и исключают возможность ремонта. Эти испытания обычно проводятся при обесточенной проходке и, по возможности, сравниваются с исходными заводскими значениями, зафиксированными в ходе плановых испытаний и указанными на паспортной табличке или в протоколе испытаний.
В случае масляных проходников анализ растворенных газов (DGA) пробы окружающего трансформаторного масла может выявить наличие побочных продуктов тепловой или электрической неисправности, что позволит подтвердить или исключить вовлечение внутренней части проходника в неисправность по сравнению с неисправностью в другой части бака. Повышенные уровни ацетилена или водорода в результатах DGA в сочетании с положительной динамикой частичных разрядов (PD) на конкретной вводной муфте однозначно указывают на необходимость замены, а не на возможность ремонта клемм или прокладок.
Только после того, как эта последовательность сходится к одной зоне неисправности, следует перейти к приведенной ниже оценке затрат и времени простоя.
[Expert Insight]
- Ни в коем случае не давайте разрешение на замену, основываясь исключительно на визуальном осмотре — сначала проверьте данные ИК/PD.
- Тепловизионное сканирование позволяет выявлять критические неисправности на ранней стадии, до того как изменение цвета станет заметным невооруженным глазом.
- Корреляция данных DGA с динамикой PD является наиболее весомым комплексным признаком, подтверждающим наличие внутреннего разрыва.
Как только в ходе диагностического процесса удается установить, в какой зоне находится неисправность, при принятии решения о том, следует ли заменить или отремонтировать проходную втулку среднего напряжения, необходимо сопоставить затраты, время простоя и риски. Речь редко сводится к простому сравнению цен — даже более низкая стоимость ремонта может оказаться неверным выбором, если она сопряжена со значительно более высоким риском повторного возникновения неисправности в ближайшем будущем.
Ремонт клемм или прокладок, как правило, можно выполнить в течение запланированного 4–6-часового окна отключения с использованием имеющихся в наличии или закупаемых на месте компонентов, тогда как полная замена вводов часто зависит от сроков изготовления или доставки, которые могут значительно выходить за рамки одного запланированного окна технического обслуживания — особенно в случае менее распространенных классов напряжения или номинальных значений BIL. Энергокомпании, которые планируют замену в реактивном режиме, то есть только после подтверждения внутренней неисправности, часто сталкиваются с ситуацией, когда трансформатор находится в состоянии длительного простоя в ожидании поставки запасной детали, поэтому многие операторы держат небольшой резервный запас втулок критически важных номиналов для своего парка оборудования, а не заказывают их по мере необходимости.
| Зона разлома | Типичные результаты | Рекомендуемые действия | Относительная стоимость |
|---|---|---|---|
| Внешний вывод | Локальное повышение температуры на 15–25 °C по сравнению с исходным уровнем, падения инфракрасного излучения не наблюдается | Установите заново с соблюдением указанного момента затяжки | Низкий |
| Внешняя поверхность | Отслеживание на ранних этапах, непроводящие остатки | Очистить и провести повторную проверку | Низкий |
| Уплотнительный интерфейс | Остаточная деформация прокладки, незначительное попадание влаги | Заменить прокладку, затянуть с заданным моментом | Низкий–умеренный |
| Внутренний диэлектрик | ИР ниже базового уровня или тенденция PD к росту | Заменить втулку | Высокий |
| Внутренняя конструкция | Трещина в корпусе или подтвержденный прокол | Заменить втулку | Высокий |
В качестве приблизительного ориентира: ремонт терминала или прокладки обычно обходится в 5%–15% от стоимости полной замены втулки с учетом стоимости доставки и монтажных работ по установке нового узла — однако это сравнение справедливо только в том случае, если в ходе диагностики действительно было исключено наличие внутреннего диэлектрического повреждения. Если рассматривать неподтвержденный внутренний дефект как устранимый с целью экономии разницы в стоимости в размере 85%–95%, возникает риск повторного выхода из строя, что впоследствии вынудит провести внеплановую замену по аварийным ценам, стоимость которой значительно превысит первоначально запланированную.
Не всегда решение о том, что лучше — заменить или отремонтировать втулку средней напряженности, — принимается однозначно после того, как ремонт проходит испытания после выполнения работ. Ремонт, прошедший испытания после выполнения работ и позволивший вернуть втулку в эксплуатацию, не означает автоматического закрытия вопроса. Некоторые типы неисправностей повторяются даже после технически правильного ремонта, и умение распознавать эту закономерность — одна из отличительных черт надежного ремонта от временного.
Повторные переделки соединений клемм, выполненные два или более раз в течение периода от 12 до 18 месяцев на одной и той же втулке, указывают на коренную причину, выходящую за рамки простой потери момента затяжки — как правило, это усталость проводника, несовместимость материалов клемм, вызывающая гальваническую коррозию, или неудовлетворительное состояние внутренних элементов, которое постоянно создает нагрузку на внешнее соединение. Продолжение повторной установки одного и того же соединения без выяснения причин его постоянного ослабления — это лечение симптома, а не причины, причем каждый цикл переделки также сопряжен с небольшим риском возникновения новой неисправности в вновь вскрытом месте соединения. Когда неисправность клеммы повторяется на том же устройстве после ремонта с соблюдением надлежащего момента затяжки, само это повторение становится диагностическим доказательством, которое стоит довести до этапа испытаний IR/PD, описанных ранее, даже если результаты тепловизионного сканирования по-прежнему выглядят приемлемыми.
Ремонт, выполненный без фиксации конкретного типа неисправности, значения приложенного момента затяжки, а также результатов испытаний до и после ремонта, не позволяет следующей выездной бригаде отличить разовое устранимое событие от формирующейся закономерности. Без такой истории в каждом случае втулка, на которой за два года уже трижды проводилась переделка клемм, может рассматриваться как новая, единичная неисправность — что задерживает момент, когда кто-то осознает, что данное устройство следует запланировать к замене, а не ремонтировать в четвертый раз. Ведение даже простого журнала по каждому агрегату — с указанием даты неисправности, симптомов, корректирующих мер и результатов повторных испытаний — превращает разрозненные вызовы службы технического обслуживания в наглядную линию тренда, которая помогает своевременно принять решение о замене.
Как только в ходе диагностики в отношении втулки средней напряженности (MV) будет установлено, что замена является правильным решением, проверка совместимости позволит избежать повторных задержек. Заменяющий узел должен соответствовать не только классу напряжения, но и полному профилю интерфейса устройства, которое он заменяет.
Одного лишь подтверждения класса напряжения недостаточно — заменяющая втулка также должна соответствовать базовому уровню импульсного напряжения, номинальному току и размерам монтажного фланца оригинальной детали. Узел, рассчитанный на напряжение 25 кВ, но имеющий несовпадающий шаблон расположения болтов на фланце или размер резьбы клемм, затормозит монтаж на объекте даже после того, как затраты на доставку и сроки поставки уже были покрыты. Сверка данных оригинальной заводской таблички с техническим паспортом запасной детали, а не опора исключительно на класс напряжения, — это тот шаг, который позволяет избежать такого несоответствия.
В полном запросе на предложение (RFQ) должны быть указаны класс напряжения, предельное значение нагрузки (BIL), номинальный ток, стандарт системы (ANSI или DIN), путевое расстояние или класс загрязнения, а также конфигурация клемм — неполные технические характеристики являются частой причиной задержек с предоставлением предложений и поставки несоответствующих товаров.
Компания ZeeyiElec поставляет проходники среднего напряжения по всему своему аксессуары для трансформаторов линейка продукции, наряду с кабельные аксессуары для систем соединительных кабелей в исполнениях ANSI, DIN и с эпоксидным покрытием, с технической поддержкой при подборе запасных узлов, совместимых с интерфейсами существующих установок. Предоставьте данные с заводской таблички и информацию об условиях на объекте для проверки совместимости и подготовки коммерческого предложения.
Выездные бригады, оценивающие варианты замены или ремонта прокладок среднего напряжения, должны в первую очередь исходить из прогнозируемого срока службы.
Срок службы обычно составляет 25–40 лет при нормальной нагрузке и уровне загрязнения, однако в прибрежных, промышленных или сильно загрязненных районах он может значительно сократиться в зависимости от частоты технического обслуживания и марки материала.
Как правило, нет — трещина в фарфоровом или эпоксидном корпусе нарушает герметичность диэлектрической границы, а герметики или покрытия не способны восстановить целостность внутренней изоляции, за которую конструктивно отвечает именно корпус.
Неисправности в соединениях клемм, вызванные недостаточным моментом затяжки или коррозией болтовых соединений, относятся к числу наиболее частых устраняемых неисправностей, поскольку проблема возникает на внешнем сопряжении, а не во внутренней изоляции втулки.
Проверка сопротивления изоляции и измерение частичных разрядов являются основными методами выездных испытаний, которые часто дополняются отбором проб масла у масляных устройств для подтверждения того, происходит ли деградация внутри корпуса ввода.
Не обязательно — следы на поверхности на ранней стадии, ограниченные внешним путём ползучести, часто можно устранить с помощью очистки и осмотра, однако следы, перешедшие в стадию обугливания, как правило, свидетельствуют о необходимости замены.
Стоимость экстренной замены, включая ускоренную доставку и время незапланированных простоев, как правило, в несколько раз превышает стоимость планового ремонта или запланированной замены, что в основном обусловлено надбавками за сроки выполнения заказа и затратами, связанными с длительными простоями.
Выездные бригады должны фиксировать тип неисправности, метод ремонта, значения приложенного момента затяжки, а также результаты испытаний до и после ремонта, поскольку именно эта история позволяет инженерам отличить однократную устранимую неисправность от повторяющейся схемы отказов.
English English
한국어
العربية
Español
हिन्दी
தமிழ்
Deutsch (Sie)
Français
Português do Brasil
Русский