Высоковольтные вводы с твердой RIP изоляцией

Козлов Ю. А., Страхов Ю. А.

В настоящее время большинство высоковольтных вводов, находящихся в эксплуатации в российских энергосистемах - это вводы с бумажномасляной изоляцией. Бумажно-масляная изоляция хорошо изучена и применяется в высоковольтной технике многие годы. При соблюдении технологии и строгом контроле за качеством комплектующих диэлектрические характеристики этого типа изоляции таковы, что позволяют использовать ее во вводах всех классов напряжения. Определенным недостатком вводов с такой изоляцией, с точки зрения эксплуатационников, являются относительно высокие издержки по обслуживанию вводов, контроль герметичности ввода, контроль давления в нем, периодический отбор проб масла для определения его характеристик, в том числе хроматография масла.

Несмотря на хорошие диэлектрические свойства бумажно-масляной изоляции эксплуатация маслонаполненных вводов всегда была связана с потенциальной опасностью пробоя ввода, из-за возможной утечки масла, и последующего пожара на трансформаторе. К этому следует добавить и реальную опасность загрязнения окружающей среды при вытекании трансформаторного масла из маслонаполненного оборудования - силовых трансформаторов, баковых масляных выключателей и др. Поэтому в последние годы наметилась тенденция постепенного ухода от трансформаторного масла там, где это возможно, и замена его на другие виды изоляции. Тенденция эта прослеживается не только для высоковольтных вводов, но и для оборудования, в котором трансформаторное масло является традиционной изолирующей и охлаждающей средой - в силовых трансформаторах. Силовой трансформатор шведской фирмы ABB Transformers мощностью 20 - 150 MB-А и напряжением 36 - 145/10 кВ, так называемый Dryformer, не содержит трансформаторного масла вообще. В высоковольтных вводах альтернативой трансформаторному маслу стали твердая изоляция RBP (resin bounded paper) и RIP (resin impregnated paper) типов и элегаз.

Вводы с твердой изоляцией стали поставляться в энергосистемы в 70-е годы. Это вводы с RBP изоляцией, остов которых производился заводом “Электроизолит” по технологии швейцарской фирмы Micafil. Эти вводы очень хорошо себя зарекомендовали (высокая надежность и низкие эксплуатационные затраты). Выпускались вводы с внутренней RBP изоляцией двух типов: трансформаторные вводы 110 кВ и номинальный ток 800 А и выключательные вводы на 35 кВ. Таким образом, основным типом вводов в энергосистемах по-прежнему оставались вводы с бумажно-масляной изоляцией. С либерализацией экономической деятельности на российском рынке стали активно продаваться вводы различных заграничных фирм, таких известных производителей вводов, как ABB (Asea Brown Boveri), Haefely, Bushing Company и др.

С созданием в 1995 г. в г. Хотьково Московской области совместного предприятия по производству высоковольтных вводов - ЗАО “АББ Электроизолит Бушинг”, на российском рынке появилось современное предприятие по производству вводов, оснащенное современным технологическим оборудованием. Новое предприятие в короткие сроки освоило серийное производство вводов двух типов: трансформаторных вводов с бумажно-масляной изоляцией типа BOIT (bushing oil impregnated transformer) на напряжение 52-170 кВ и ток до 1250 А (по технологии шведской компании ABB Components), а также трансформаторных и выключательных вводов с твердой RBP изоляцией на напряжение 35 и 110 кВ и ток до 2000 А (по технологии швейцарской компании ABB Micafil). Вводы с твердой RBP изоляцией типа BRBT (bushing resin bound transformer) и BRBB (bushing resin bound breaker) расширили границы использования вводов до номинальных токов 2000 Айв короткий срок стали популярными у российских заказчиков.

Остов этого типа получают при намотке лакированной бумаги, которая под воздействием высокой температуры и давления полимеризуется, превращаясь в монолитное тело. Для регулирования электрического поля между слоями бумаги располагаются проводящие графитовые или алюминиевые обкладки. Однако у RBP изоляции имеются и определенные недостатки и связаны они с технологией ее производства, которая допускает наличие мельчайших газовых включений в остове. Поэтому диэлектрические характеристики RBP изоляции проигрывают соответствующим характеристикам бумажно-масляной изоляции. Уровень частичных разрядов у вводов с твердой RBP изоляцией может доходить до 250 пКл, вместо 10 пКл, во вводах с бумажно-масляной изоляцией, что соответственно уменьшает внутренний ресурс RBP вводов и ограничивает область использования RBP изоляции. Именно по этой причине твердые вводы с RBP изоляцией можно назвать вводами “вчерашнего дня”, хотя их электрические характеристики полностью соответствуют требованиям ГОСТ 10693-81 для этого типа внутренней изоляции. Ряд известных производителей вводов, таких, как швейцарская фирма ABB Micafil, американская ABB T&D Company, полностью прекратили выпуск вводов с твердой RBP изоляцией. Уходу от этого типа внутренней изоляции в немалой степени способствует внедрение на силовых трансформаторах новых методов диагностики, предполагающих проведение диагностических исследований трансформатора под рабочим напряжением. Наличие в этом случае на трансформаторе вводов с уровнем частичных разрядов до 250 пКл создаст значительные проблемы для таких диагностических работ. Выход - в переходе с RBP изоляции на более совершенную твердую RIP изоляцию.

Отличительными особенностями RIP изоляции по сравнению с изоляцией типа RBP являются низкие диэлектрические потери (tg = 0,25 : 0,45%) и низкий уровень частичных разрядов (не более 5 пКл при двойном фазном напряжении). Достигается это пропиткой предварительно намотанного бумажного остова эпоксидным компаундом под вакуумом, что исключает наличие газовых включений в остове. RIP изоляция имеет также высокую термическую и механическую стойкость. На сегодняшний день RIP изоляция - лучшая внутренняя изоляция для трансформаторных вводов, которая, сохранив все имевшиеся преимущества твердой RBP изоляции перед изоляцией бумажно-масляной, расширила область ее применения до класса напряжения 500 кВ.

На сегодняшний день всего несколько компаний в мире освоили RIP технологию. Признанным мировым лидером в этой области была и остается швейцарская компания ABB Micafil, которая первые вводы с RIP изоляцией выпустила в 60-е годы, а начиная с 1987 г., полностью перешла на производство этих вводов, прекратив выпуск вводов с RBP изоляцией. В России такие вводы не производятся.

С 1996 г. вводы с RIP изоляцией производства ABB Micafil поставляются на российский рынок. Этому предшествовала совместная работа компаний “АББ Электроизолит Бушинг” и ABB Micafil по адаптации RIP вводов к российским трансформаторам. К настоящему моменту эти вводы на рабочее напряжение 110, 220 и 500 кВ установлены в Иркутскэнерго, Кузбассэнерго, Читаэнерго.

Параллельно с этим на предприятии “АББ Электроизолит Бушинг” шла подготовка производства твердых вводов BRIT (bushing resin impregnated transformer) c RIP изоляцией на производственных мощностях в г. Хотьково. В ноябре 1999 г. компания “АББ Электроизолит Бушинг” освоила сборку вводов с RIP изоляцией на рабочее напряжение 110 кВ и номинальный ток до 2000 А на основе остовов, закупаемых у компании АВВ Micafil. С 2001 г. начато серийное производство этих вводов. Основа ввода - RIP остов - изготавливается компанией “АББ Электроизолит Бушинг” из полуфабриката, закупаемого у ABB Micafil. В декабре 2000 г. наше предприятие пустило в строй линию по производству вводов с RIP изоляцией на 220 кВ.

Номенклатура твердых вводов с RIP изоляцией, производимых компанией “АББ Электроизолит Бушинг”, и их основные характеристики приведены далее.

Все BRIT вводы полностью адаптированы под российские трансформаторы. BRIT вводы на 110 кВ по своим геометрическим размерам аналогичны соответствующим вводам типа BRBT с твердой RBP изоляцией, которые установлены во многих энергосистемах России и Белоруссии. Эти вводы не содержат масла и могут устанавливаться под любым углом.

В качестве внешней изоляции помимо традиционной фарфоровой покрышки во вводах типа BRIT по желанию заказчика может устанавливаться покрышка из силиконовой резины, что обеспечивает вводам высокую ударопрочность и сейсмостойкость.

Требования к характеристикам внутренней изоляции

В таблице приведены требования различных стандартов к основным диэлектрическим характеристикам внутренней изоляции: тангенсу угла диэлектрических потерь tg , его изменениям дельта tg и уровню частичных разрядов.

Требования к этим характеристикам, предъявляемые в компании “АББ Электроизолит Бушинг”, выше, чем это регламентировано российским и международным стандартами, что в совокупности с действующей на предприятии системой качества, аттестованной на соответствие требованиям стандарта ISO 9001 в системе TUV CERT, гарантируют высокую надежность производимых компанией высоковольтных вводов.

Выводы

1. Компания “АББ Электроизолит Бушинг” производит высоковольтные вводы следующих типов: BOIT - с бумажно-масляной изоляцией (трансформаторные); BRBT, BRBB - с твердой RBP изоляцией (трансформаторные и выключате- льные); BRIT - с твердой RIP изоляцией (трансформаторные).
2. Вводы типа BOIT выпускаются на рабочее напряжение от 35 до 170 кВ и номинальный ток до 1250 А. Сравнительно высокие эксплуатационные издержки, характерные для вводов с бумажно-масляной изоляцией, у вводов типа BOIT, сведены к минимуму за счет конструкции, исключающей избыточное давление масла во вводе, и использования высококачественных комплектующих.
3. Компания “АББ Электроизолит Бушинг” продолжает производство вводов с твердой RBP изоляцией, уделяя особое внимание качеству получаемых RBP остовов. Вводы с твердой RBP изоляцией компании “АББ Электроизолит Бушинг” не содержат масла, могут быть установлены под любым углом, имеют минимальные эксплуатационные издержки, не требуют обслуживания. Выпускаются трансформаторные вводы типа BRBT на напряжение 110 кВ и номинальный до 2000 А и выключательные вводы типа BRBB для баковых масляных выключателей на напряжение 35 и 110 кВ и номинальный ток до 2000 А.
4. Вводы с твердой RIP изоляцией на сегодняшний день являются лучшими как с точки зрения характеристик изоляции, так и с точки зрения эксплуатационных издержек. Область использования RIP изоляции - до напряжения 500 кВ включительно. В “АББ Электроизолит Бушинг” освоено серийное производство трансформаторных вводов типа BRIT с твердой RIP изоляцией на напряжение 110 кВ и номинальные токи до 2000 А. В декабре 2001 г. начато производство трансформаторных вводов с RIP изоляцией на 220 кВ и номинальный ток 2000 А.