Маслонаполненная высоковольтная установка для испытаний без частичных разрядов

Когда говорят про маслонаполненную высоковольтную установку для испытаний без частичных разрядов, многие сразу представляют себе просто большой бак с маслом и трансформатором внутри. Но тут как раз и кроется первый подводный камень — сама идея ?без частичных разрядов?. Часто заказчики думают, что если установка маслонаполненная, то частичные разряды (ЧР) в ней по умолчанию отсутствуют. На деле же масло — это лишь одна из сред, которая помогает повысить разрядные характеристики и отвести тепло, но гарантий оно не дает. Ключ — в комплексном подходе: конструкция активной части, чистота масла, обработка поверхностей, система барьеров. Иначе даже в масле под высоким напряжением могут ?завестись? нежелательные частичные разряды, которые сведут на нет точность испытаний изоляции, например, силовых кабелей или вводов.

Где возникает путаница и почему важен контекст

Вспоминаю один проект лет пять назад. Заказчик требовал установку для испытания высоковольтных кабельных линий 110 кВ, причем акцент делался именно на отсутствие фоновых ЧР от самой испытательной установки. Они изначально смотрели на сухие резонансные системы, но потом узнали про маслонаполненные установки и решили, что это панацея. Пришлось долго объяснять, что масло — не волшебный щит. Оно действительно сильно увеличивает электрическую прочность и улучшает охлаждение, что позволяет создавать более компактные и мощные источники высокого напряжения. Но если внутри бака есть микроскопические заусенцы на обмотках, остатки влаги в твердой изоляции или неоднородности в самом масле после заправки, то фоновый уровень разрядов может оказаться неприемлемо высоким. Цель испытаний — обнаружить дефект в испытуемом объекте, а не маскировать его шумами собственного оборудования.

Вот тут и выходит на сцену важность комплексного подхода от производителя. Нужно смотреть не только на тип установки, но и на то, как она спроектирована для минимизации внутренних ЧР. Например, скругление всех острых кромок токоведущих частей, использование бумажно-масляной изоляции определенной пропитки, вакуумная сушка и дегазация масла перед заливкой. Это не просто пункты в техническом задании, а реальные технологические этапы, которые напрямую влияют на итоговый параметр — чувствительность к частичным разрядам.

Кстати, о чувствительности. Часто в паспорте пишут значение, например, ?менее 5 пКл?. Но это значение справедливо для определенных условий — температуры, влажности, схемы подключения. На практике мы сталкивались, что при подключении через стандартные высоковольтные выводы и длинные соединительные шины собственный фон мог ?подрасти?. Поэтому для критически важных испытаний, скажем, ответственных трансформаторов или газоизолированных систем (КРУЭ), приходилось дополнительно экранировать всю испытательную цепь. Это уже работа на месте, а не в заводских идеальных условиях.

Опыт и неудачи: когда теория расходится с цехом

Был у нас случай с испытанием партии вводов 220 кВ. Использовалась новая маслонаполненная высоковольтная установка от одного европейского производителя. Все паспортные данные были в порядке. Но в процессе набора напряжения на защитной характеристике (круге Петерсена) начали появляться стабильные выбросы, похожие на частичные разряды. Объект был чистый, проверенный. Стали искать причину в установке. Оказалось, проблема была в высоковольтном вводе самой установки — небольшой конденсаторный делитель, встроенный в него для целей измерения, имел неидеальную адгезию изоляции. Под напряжением в микротрещинах возникали разряды. Производитель, конечно, все заменил по гарантии, но сроки проекта были сорваны. Вывод простой: даже у лучших бывают осечки, а понятие ?без частичных разрядов? — всегда относительно и требует проверки в реальных рабочих режимах.

Еще один аспект — старение масла. Маслонаполненная установка — не вечная. Со временем, даже при идеальной герметичности, масло может стареть, поглощать влагу из микроскопических утечек, в нем могут накапливаться продукты разложения. Это постепенно ухудшает его диэлектрические свойства и может стать источником увеличения фона ЧР. Поэтому регулярный контроль качества масла — не бюрократия, а необходимость. Мы обычно рекомендуем делать хроматографический анализ масла раз в несколько лет, особенно если установка работает в интенсивном режиме. Это, кстати, часто упускается из виду при покупке б/у оборудования.

Если говорить о выборе, то сейчас на рынке есть интересные решения, которые комбинируют подходы. Например, некоторые производители, вроде ООО Ухань Мусен Электрик (информацию о продукции которой можно найти на https://www.msdq.ru), в своем ассортименте имеют как резонансные системы, так и высоковольтные установки для испытаний на частичные разряды. Изучая их предложения, видно, что они понимают важность чистоты сигнала. В описании их оборудования для испытания трансформаторов и высоковольтных установок для ЧР-испытаний виден акцент на точность измерений. Это логично, ведь их техника применяется в энергетике и на гидротехнических сооружениях, где надежность — не пустое слово. Для задач, где нужен именно мощный, стабильный и ?чистый? источник высокого напряжения без собственных помех, маслонаполненное исполнение часто оказывается предпочтительнее воздушного.

Практические нюансы эксплуатации и подключения

Работая с такой установкой, нельзя забывать про заземление. Казалось бы, банальность. Но именно плохое, ?шумное? заземление часто становится источником наводок, которые система регистрации ЧР может принять за внутренние разряды. Мы всегда используем отдельный, заглубленный контур заземления для испытательного комплекса, если это возможно на площадке. И соединяем его массивной шиной, а не тонким проводом.

Второй момент — подключение испытуемого объекта. Здесь важен каждый сантиметр высоковольтного кабеля или шины. Резкие изгибы, близость к заземленным конструкциям — все это может индуцировать помехи. Для самых ответственных испытаний мы иногда монтируем временный экран из медной сетки вокруг высоковольтного тракта. Трудоемко, но эффективно для подавления внешних полей.

Температурный режим. Маслонаполненный трансформатор установки греется под нагрузкой. Его характеристики, включая уровень собственных помех, могут меняться в зависимости от температуры. Паспортные данные обычно приводятся для нормализованной температуры, скажем, 20°C. Если вы проводите испытания в жарком цеху или, наоборот, в холодном помещении, это нужно учитывать. Иногда стоит дать установке поработать некоторое время вхолостую, чтобы масло вышло на рабочую температуру, и только потом начинать калибровку и испытания.

Вместо заключения: мысль вслух о целесообразности

Так стоит ли вообще заморачиваться с маслонаполненной установкой для испытаний без частичных разрядов? Для рутинных приемо-сдаточных испытаний кабеля средней мощности, возможно, нет. Там часто хватает и хорошей сухой резонансной установки. Но когда речь идет о научных исследованиях новых изоляционных материалов, об испытаниях уникального оборудования типа трансформаторов для особых проектов или о диагностике сложных дефектов, где каждый пикокулон на счету — тогда да. Тогда инвестиции в такую систему оправданы.

Главное — понимать, что вы покупаете не просто бак с маслом, а сложный измерительный комплекс. И его ?чистота? зависит от десятков факторов, от проекта до эксплуатации. Нужно требовать от производителя не только паспортные данные, но и протоколы заводских испытаний на ЧР, желательно по международным стандартам типа IEC 60270. И быть готовым к кропотливой настройке на своем объекте.

Если же смотреть на рынок, то такие компании, как упомянутая ООО Ухань Мусен Электрик, предлагают целые линейки оборудования — от тестеров диэлектрических потерь до специализированных высоковольтных установок для испытаний на частичные разряды. Это говорит о том, что они видят проблему комплексно. Ведь чтобы гарантировать отсутствие мешающих разрядов в источнике напряжения, нужны компетенции именно в области ЧР-диагностики. И иногда правильным решением может быть не универсальная маслонаполненная установка, а комбинация оборудования: отдельный мощный источник и отдельная, сверхчувствительная система детектирования разрядов. Но это уже тема для другого разговора.