Оценка на ефективността и осъществимостта на диагностиката на високоволтови втулки въз основа на опита
S. D. Kassikhin, K. G. Sipilkin, A. 3. Slavinsky, V. N. Ustinov, Izolyator Plant Yu. S. Pintal, MB Vereshchagin, Московски енергиен институт (TU)
Понастоящем значителен брой втулки от различни видове и различни години на производство се експлоатират в енергийни системи, понякога с време на работа от 40 години или повече. Голям брой втулки, инсталирани в експлоатация, имат време на работа, надвишаващо стандартния експлоатационен живот от 25 години, установено съгласно изискванията на действащите стандарти [1]. Трябва да се отбележи, че преобладаващият брой втулки в експлоатация в Русия, страните от ОНД, балтийските държави и страните от бившия СИВ са втулки, произведени от завод Izolyator, най-старото предприятие в електрическата индустрия в Русия с повече от 100 години на историята.
Произвеждат се следните видове втулки: с маслена бариерна изолация (MB) за 110-500 kV от 1936 до 1960 г., с хартиено-маслена изолация (BMI) с нехерметичен дизайн за 110-220 kV от 1956 до 1994 г. и херметично запечатана версия 110-1150 kV от 1962 г. до момента, със солидна изолация, RBP 110 kV/800 A (лицензиран от Mikafil) от 1973 г., за 110 kV/2000 A и 150 kV/800 A - от 2000 г.
През 80-те. и до средата на 90-те години основните продукти на завод Изолятор са запечатани пълнени с масло втулки с BMI за напрежение 110-1150 kV. През този период втулките с твърда изолация представляват около 20% от общата продукция. От 1999 до 2002 г., с рязко намаляване на изхода на втулки с BMI с 330 kV и повече, делът на втулки тип RBP до 110 kV с твърда изолация се увеличава до 90% от общия брой. През 2003-2004г. започна серийното производство на втулки с твърда изолация тип RIP. По този начин структурата на производството наскоро се определя от нуждите и възможностите на пазара, когато въвеждането на нови мощности е малко и броят на работещите втулки 110 kV съставлява най-големия дял от инсталираните.
Възниква въпросът за надеждността на втулките от различни години на производство, тъй като е очевидно, че втулките от различен тип производителност имат различни показатели за надеждност в зависимост от продължителността на експлоатацията.
Абсолютният брой откази през 60-те, 70-те и 80-те. средно 25, 45 и 84 неуспеха годишно, съответно. Може обаче да се твърди, че степента на специфична повреда не се е променила значително, тъй като увеличаването на броя на повредите съответства на нарастването на броя на монтираните втулки и освен това специфичната степен на повреда има тенденция да намалява от края 80-те - началото на 90-те. Среден брой откази годишно през 80-те години втулки с различни номинални напрежения са дадени по-долу.
Средни стойности на броя на повредите годишно и техните стандартни отклонения σ за втулки 110-750 kV (80s)
Най-голям брой повреди възникват при втулки 110 kV. Но това не се дължи на ниската им надеждност, а на факта, че от общия брой втулки в експлоатация делът на втулките 110 kV е повече от 50%. От гледна точка на анализа на надеждността и идентифицирането на причините за повреди е необходимо да се разгледа разпределението на повредените втулки от различни видове по експлоатационен живот до повреда.
Въз основа на експлоатационния опит, степента на повреда на втулките λ може да бъде качествено представена чрез „класическата“ крива 1 на фиг. 1, който съдържа три характерни раздела - Тъ Т2, '/'; Раздел Ί \ съответства на периода на въвеждане; Т2 - периодът на нормална работа; G3 - периодът на "старостта". В раздела Т2 степента на отказите е минимална и възлиза на 0,025-0,1% от броя на втулките, инсталирани за различни типове [2-4]. Недостатъкът на крива 1 е, че тя е изградена въз основа на обобщаване на данни за общия набор втулки, съдържащи различни обекти на изследване: запечатани и нехерметични конструкции на втулки 110-220 kV, херметични конструкции на втулки 330-500 kV, втулки с различни марки масло. Увеличението на повредите в секцията section \ е свързано главно с наличието на фабрични и монтажни дефекти, в секцията Т3 - с естественото стареене на изолацията (електрическа, термична, механична). Значително намаляване на повредите в участъка Ί \ може да се постигне чрез увеличаване на ефективността на изпитванията за приемане при освобождаване на втулките от инсталацията (крива 2 на фиг. 1).
Фигура: 1. Зависимост на степента на повреда на втулката λ от продължителността на работа t
При технологията за високо напрежение изолацията на всеки възел на структура с високо напрежение е избрана за най-тежкото въздействие (напрежение на честотата на захранването, импулси на мълния или превключване) и следователно тестването само с едно от тези определящи напрежения може да потвърди достатъчност на избора на изолация. Както показват обаче резултатите от разглобяването на повредени втулки с BMI и специални проучвания върху модели [5, 6], процесите, водещи до повреда на втулките, се определят от работното напрежение със специфични механизми на повреда на изолацията, които не могат да се възпроизведат при кратко -термична експозиция на тестови напрежения. Общоприето е, че най-добрият начин да се потвърди качеството на обработката и в крайна сметка границата на безопасност по време на работа в добре координиран дизайн на изолацията е да се измери нивото на частичните разряди (PD) по време на контролни тестове в завода с най-високата работно напрежение.