Испытательный трансформатор на SF6 без частичных разрядов

Когда слышишь про испытательный трансформатор на SF6 без частичных разрядов, первое, что приходит в голову — это идеальная, почти стерильная картинка из каталога: компактный, герметичный, полная электрическая прочность. Но на практике, между этой картинкой и реальной работой на подстанции — целая пропасть. Многие заказчики, да и некоторые коллеги, грешат тем, что фокусируются только на заявленном уровне частичных разрядов (ЧР), забывая, что трансформатор — это система. И его поведение в контуре, особенно в резонансных системах, может преподнести сюрпризы, которые в паспорте не прочитаешь.

Не просто газ, а система изоляции

SF6 тут — не панацея. Да, газ отличный диэлектрик, позволяет сильно уменьшить габариты по сравнению с масляными аналогами. Но ключевое слово — ?система?. Качество обработки внутренних электродов, чистота газа после заливки, стабильность давления при температурных перепадах — вот где кроются риски. Видел случаи, когда на новом трансформаторе при первом включении в режиме, близком к резонансу, появлялся стабильный фон ЧР на уровне 5-7 пКл. В паспорте — меньше 2 пКл. Разбирались — оказалось, микроскопическая металлическая пыль на торце высоковольтного электрода, заводской брак очистки. После продувки и перезаправки — всё в норме. Но время-то уже потеряно.

Поэтому для ответственных испытаний, например, силовых кабелей на 110 кВ и выше, мы всегда настаиваем на предварительной ?прогревке? трансформатора — подаче пониженного напряжения в течение часа-двух с мониторингом ЧР. Это не по ГОСТу, это из практики. Позволяет выявить подобные ?инфантильные? дефекты до начала основных работ.

Кстати, о давлении. Зимой на севере, при -35, даже у качественного SF6-оборудования давление падает. И если система автоматической компенсации не сработала или её просто нет в комплекте, можно получить пробой в самом неожиданном месте — не по основному разрядному промежутку, а по какому-нибудь болтовому соединению крышки. Был такой неприятный опыт на одной ГЭС, теперь в спецификацию всегда вносим пункт о термокомпенсаторах или зимнем исполнении для северных объектов.

Интеграция в испытательный комплекс — где тонко

Сам по себе трансформатор — лишь источник напряжения. Его ценность раскрывается в связке. Вот тут часто и возникают проблемы, которые списывают на сам аппарат. Типичный пример — работа в составе частотно-регулируемой резонансной установки. Теоретически всё идеально: подстраиваем частоту под ёмкость объекта, получаем резонанс, экономим на мощности. Но на практике, из-за малых габаритов и специфической конструкции обмоток, у некоторых SF6-трансформаторов бывает нелинейная частотная характеристика в области рабочих частот (30-300 Гц).

Это может приводить к нестабильности резонанса, ?плывущей? частоте и, как следствие, к сложностям в поддержании испытательного напряжения. Особенно это критично при длительных испытаниях кабельных линий. Мы для своих комплексов давно остановились на продукции, которую, в частности, поставляет ООО Ухань Мусен Электрик (их сайт — msdq.ru). У них в ассортименте как раз есть связка: частотно-регулируемые резонансные испытательные установки и специально подобранные под них SF6-трансформаторы. Важно, что они поставляют это как систему, а не как набор разрозненного оборудования. Это значит, что частотные характеристики трансформатора и выходного каскада инвертора уже согласованы, что избавляет от многих головных болей на пусконаладке.

Ещё один нюанс — измерение ЧР. Заявлено ?без частичных разрядов?, но измерительные импедансы и системы детектирования подключаются к выводам. Если развязка или экранировка в этих точках выполнена плохо, можно зафиксировать наводки от силовой части или внешние помехи, которые потом трактуются как внутренние ЧР трансформатора. Приходится строить полную схему замещения испытательной цепи, чтобы понять, где реальный источник помех. Это кропотливая работа, но без неё нельзя быть уверенным в результатах испытаний объекта.

Полевые условия и человеческий фактор

В каталоге всё блестит, а на объекте — грязь, ветер и сжатые сроки. Удобство обслуживания SF6-трансформатора — фактор, который часто недооценивают при выборе. Нужно проверить давление, взять пробу газа, подключить внешний теплообменник в жару. Если для этого нужно открутить десяток болтов, снять половину кожуха, да ещё и специальным инструментом — это минус в его практической ценности. Идеально, когда основные точки контроля (манометр, клапан для отбора пробы, разъёмы мониторинга) вынесены на одну легко доступную панель.

Ошибки персонала тоже случаются. Помню историю, когда механик, помогая с перемещением, случайно положил трансформатор на бок, хотя в инструкции чётко запрещено. Внутри, видимо, сместились какие-то элементы. После этого начались странные, плавающие во времени разряды. Пришлось везти в лабораторию, вскрывать, перебирать. Дорого и долго. Теперь в инструктаже для полевых команд особый акцент на транспортировке и хранении.

И конечно, логистика. Кажется, что раз он компактный и не содержит масла, то перевозить его — просто. Но нет. SF6 под давлением — это сосуд под давлением. Требуются соответствующие сертификаты, маркировка, условия перевозки. Один раз задержали отправку на две недели из-за отсутствия правильной маркировки на корпусе. Теперь это проверяем в первую очередь при приёмке партии.

Выбор и спецификация: на что смотреть помимо цифры ЧР

Итак, выбирая испытательный трансформатор на SF6, нельзя зацикливаться только на низком уровне собственных частичных разрядов. Это must-have, данность. Смотреть нужно глубже. Во-первых, на стабильность параметров в диапазоне рабочих частот, если речь об использовании в резонансных системах. Запросите график зависимости ёмкости и tg δ от частоты у производителя.

Во-вторых, на конструкцию узлов ввода. Они должны быть рассчитаны на подключение не только гладкого высоковольтного кабеля, но и возможных дополнительных устройств — делителей, ограничителей. Удобно, когда есть стандартизированные фланцы.

В-третьих, система мониторинга. Хорошо, если встроены датчики давления с выходом на телеметрию и температурные датчики. Это позволяет интегрировать трансформатор в общую систему диагностики испытательного комплекса, что особенно важно для автоматизированных подстанций или при длительных испытаниях гидрогенераторов, где процесс может идти сутками.

Компания ООО Ухань Мусен Электрик, чьё оборудование мы не раз применяли на объектах металлургии и гидротехнических сооружений, как раз предлагает такие комплексные решения. Их оборудование для испытания трансформаторов и высоковольтные установки для испытаний на частичные разряды часто базируются на таких продуманных SF6-источниках. Ценность в том, что они понимают конечное применение не как отдельный прибор, а как узел в большой системе.

Итог: идеального нет, есть адекватный задаче

Не существует волшебного испытательного трансформатора на SF6, который идеально подходит под все сценарии. Для быстрых приемо-сдаточных испытаний распределительного оборудования на месте важна мобильность и скорость подготовки. Для высокоточных лабораторных исследований кабельной изоляции — абсолютная стабильность и минимальный собственный ?шум?. Для суровых условий горнодобывающего сектора — усиленная конструкция и защита от пыли.

Поэтому главный вывод, который можно сделать из всей этой кухни: ключ к успеху — не в покупке самого дорогого трансформатора с самой красивой цифрой по ЧР в паспорте. Ключ — в чётком понимании своих технологических задач, условий эксплуатации и в выборе не просто прибора, а системы от поставщика, который эту систему понимает и может поддержать. И тогда ?без частичных разрядов? станет не просто строчкой в спецификации, а реальным рабочим состоянием оборудования на протяжении всего его жизненного цикла.

Всё остальное — уже детали. Которые, впрочем, как мы знаем, и решают всё.