3.3.4. Высоковольтные вводы

При напряжении выше 35 кВ применяются вводы с маслобарьерной, бумажно-бакелитовой и конденсаторной бумажно-масляной внутренней изоляцией. Наружной изоляцией таких вводов являются фарфоровые покрышки, в которые помещаются остовы вводов. В последнее время для комплектных распределительных устройств выпускаются вводы с элегазовой изоляцией на напряжение 110…220 кВ.

Маслобарьерные вводы (МБВ). МБВ являются устаревшими конструкциями и применяются в энергетических установках на напряжение до 400 кВ. Конструктивное исполнение вводов с маслобарьерной изоляцией показано на рис. 3.16.

О

Рис. 3.16. Маслобарьерный ввод на напряжение 220 кВ: 1 – токовый зажим; 2 – расширитель; 3 – указатель уровня масла; 4 – поддон; 5 – фланец; 6 – трансформаторное масло; 7 – распорки дистанционные; 8 – токоведущий стержень; 9 – бумажно-бакелитовые цилиндры; 10 – покрышка верхняя; 11 – фланец; 12 – соединительная втулка; 13 – фланец; 14 – покрышка нижняя; 15 – стакан

сновной изоляцией таких вводов является трансформаторное масло, в котором между токоведущим стержнем и фланцем расположены бумажно-бакелитовые цилиндры с конденсаторными обкладками из медной или алюминиевой фольги толщиной 0,01…0,015 мм, с бумажным покрытием толщиной до 3…5 мм. Применение конденсаторных обкладок позволяет выравнивать поле как в радиальном, так и в аксиальном направлениях при соответствующем законе изменения длины и радиуса обкладок. Изоляционные цилиндры крепятся с помощью дистанционных распорок из дерева (красного бука) или пластмассы. Трансформаторное масло, циркулируя в кольцевых зазорах (толщиной 2…5 см) между барьерами, охлаждает токоведущий стержень и способствует отводу тепла от изоляционных перегородок.

Ввод снабжен расширителем и указателем уровня масла. МБВ отличаются высокой надежностью, но имеют большие габариты из-за относительно больших масляных зазоров между цилиндрическими барьерами [1]. В зависимости от толщины масляного канала и размеров конденсаторных обкладок допустимые напряженности в масле не должны превышать 40…65 кВ/см.

Диаметр токоведущего стержня (трубы) и его сечение должны обеспечить необходимую величину максимальной напряженности на стержне (Е_max  Е_доп) и пропускание тока заданной величины с учетом допустимой плотности тока.

Вводы конденсаторного типа. Применение во вводах маслобарьерной изоляции дало возможность повысить их электрическую прочность, но габариты вводов остаются значительными, что существенно затрудняет их использование при напряжении 220…500 кВ и выше. Поэтому на высших классах напряжения применяются технически более совершенные вводы конденсаторного типа, к которым относятся бумажно-бакелитовые и бумажно-масляные конденсаторные вводы. В качестве основной изоляции в бумажно-бакелитовых вводах (вводы с твердой изоляцией) используется бакелизированная бумага толщиной 0,06 мм, которая наматывается на токоведущий стержень или трубу в горячем состоянии при температуре до 160 ºС.

Между слоями бумаги через определенные промежутки закладываются уравнительные обкладки из алюминиевой фольги. Полученная втулка запекается, концы остова обтачиваются на станке с целью придания изолятору определенной формы (чаще конусной), а затем поверхность изоляционного остова покрывается влагостойким лаком (рис. 3.17). Такие вводы отличаются простотой изготовления, компактностью, высокой механической прочностью.

Рис. 3.17. Конденсаторный бумажно-бакелитовый ввод для внутренней установки: 1 – токоведущий стержень; 2 – конденсаторные обкладки; 3 – бакелизированная бумага; 4 – металлический фланец; 5 – цементная заделка

Рис. 3.18. Бакелитовый ввод с полимерной покрышкой: 1 – токоведущий стержень; 2 – верхний колпачок; 3 – покрышка из силиконовой резины (верхняя часть изолятора); 4 – средний фланец; 5 – нижняя (масляная) часть изолятора

К их недостаткам следует отнести гигроскопичность изоляции, вследствие чего она может отсыревать из-за растрескивания лака, низкую трекингостойкость, возможность теплового пробоя.

Бумажно-бакелитовые изоляторы для наружной установки помещают в фарфоровые покрышки, а пространство между покрышкой и изоляционным остовом заливают специальной мастикой. Если нижняя часть ввода работает в масле (трансформаторы, масляные выключатели), то нижняя фарфоровая покрышка отсутствует. В этом случае нижняя часть изолятора короче наружной [1–3].

Московский завод «Изолятор» выпускает вводы с бумажно-бакелитовой изоляцией до 500 кВ (RBP-изоляция). В последние годы это предприятие выпускает бакелитовые вводы типа ГТПВ-35/1000 с полимерной внешней изоляцией (рис. 3.18). Внешняя изоляция (покрышка) изготовлена из трекингостойкой силиконовой резины в грязестойком исполнении. Покрышка на 35 кВ имеет 7 тонких ребер, что позволяет выдерживать большие ударные механические нагрузки.

В настоящее время широкое распространение получили наиболее совершенные вводы с конденсаторной бумажно-масляной изоляцией. В данной конструкции ввода на токоведущий стержень (трубу) или на бумажно-бакелитовый цилиндр наматывается кабельная бумага марки КВ-120 шириной 100…150 мм по способу спиральной намотки с положительным перекрытием. Через определенные промежутки между слоями бумаги закладываются конденсаторные обкладки из перфорированной алюминиевой фольги толщиной 0,01 мм.

При более совершенной технологии применяется намотка в два слоя бумаги: одного – чистого, другого – с печатным металлическим покрытием. Затем производится тщательная вакуумная сушка остова ввода и последующая пропитка дегазированным трансформаторным маслом. На следующем этапе изоляционный остов ввода помещается в фарфоровые чехлы (верхняя и нижняя покрышки), залитые трансформаторным маслом. Для соединения верхней и нижней частей ввода используется металлическая соединительная втулка.

В верхней части ввода (рис. 3.19) к фланцу крепится маслорасширитель с указателем уровня масла, который может снабжаться гидрозатвором для предотвращения увлажнения масла.

Рис. 3.19. Конденсаторный бумажно-масляный ввод типа БМТ- 110/630: 1 – расширитель с гидрозатвором; 2 – токоведущая труба; 3 – верхняя покрышка; 4 – изоляционный остов; 5 – измерительный ввод; 6 – маслоотборник; 7 – соединительная втулка; 8 – нижняя покрышка; 9 – стакан

Современные конструкции вводов выполняются герметичными, что позволяет избежать увлажнения и окисления масла атмосферным воздухом. Такие вводы имеют встроенные (вводы 110…220 кВ) или выносные (вводы 220 кВ и выше) баки давления (компенсаторы), которые соединяются медным трубопроводом длиной 3…6 м с внутренней полостью ввода через соединительную втулку [4, 5].

В последние годы завод «Изолятор» освоил выпуск новых трансформаторных вводов на 330…500 кВ с компенсатором давления в верхней части ввода.

Некоторые маслонаполненные вводы снабжены приспособлением для измерения напряжения (ПИН). Для присоединения ПИН используются две уравнительные обкладки сердечника – последняя заземленная и предпоследняя, которая присоединяется к выводу ПИН. Эти две обкладки ввода образуют низковольтное плечо емкостного делителя. В современных конструкциях вводов вывод для присоединения ПИН может быть использован для измерения tg и емкости ввода. Для контроля качества масла вводы имеют маслоотборное устройство, расположенное на соединительной втулке.

Фарфоровые покрышки ввода конструируются таким образом, чтобы получить наибольшее значение разрядных напряжений в эксплуатационных условиях.

Изготовление вводов с бумажно-масляной изоляцией является сложным процессом и требует большой тщательности. ЗАО «АББ Электроизолит Бушинг» освоило выпуск высоковольтных вводов (по швейцарской технологии) с твердой RIP-изоляцией на U = 500 кВ, I_н = 800…2500 А (абсолютно сухие) с заполнением компаундом типа «Микагель».

RIP-изоляция изготовлена на основе бумаги, пропитанной в вакууме эпоксидным компаундом. Такая изоляция сочетает в себе высокие диэлектрические характеристики, присущие бумажно-масляной изоляции, и удобство в эксплуатации, характерное для твердой изоляции. RIP-изоляция обладает высокой термической и механической стойкостью. Недостатком вводов с RIP-изоляцией является их достаточно высокая стоимость по сравнению с бумажно-масляными вводами (OIP-изоляция).

Вводы с элегазовой изоляцией. Применение высокопрочных газов в качестве электрической изоляции позволяет существенно упростить конструкцию вводов и уменьшить их массу и габариты. Газ, используемый в качестве внутренней изоляции, должен обладать не только высокой электрической прочностью, но и достаточной термической стойкостью, малой токсичностью, стойкостью к электрическим разрядам, низкой температурой сжижения, приемлемой стоимостью [4].

Н аиболее полно указанным требованиям отвечает элегаз (SF₆ – шестифтористая сера). Элегаз прочнее воздуха в 2,3–2,6 раза и не разлагается под действием воды, кислот, щелочей. По своей инертности элегаз близок к химически чистому азоту. Для снижения стоимости изделий с элегазовой изоляцией в ряде случаев используют смесь элегаза с азотом. Элегаз рекомендуется применять только в однородном или слабонеоднородном электрических полях, т. к. при ионизационных процессах наблюдается разложение элегаза с образованием весьма опасных необратимых соединений.

Рис. 3.20. Газонаполненный ввод на напряжение 110 кВ: 1 – защитный кожух; 2 – верхняя фарфоровая покрышка; 3 – экран внутренний; 4 – нижняя изолирующая покрышка; 5 – защитный кожух; 6 – экран наружный; 7 – манометр; 8 – вентиль

Отечественной промышленностью разработаны вводы с элегазовой изоляцией, предназначенные для установок в КРУ (рис. 3.20) на напряжение 110…220 кВ.