Кабельные маслонаполненные линии 110-500 кВ высокого давления - Основные профилактические работы на линии

Контроль состояния масла в линиях осуществляется регулярным анализом проб масла, отбираемых из различных элементов линий. При этом определяются характеристики масла электрическая прочность масла по ГОСТ 6581—75 (на аппарате АИМ-30 или аналогичном ему); тангенс утла диэлектрических потерь по ГОСТ 6581—75, кислотное число; присутствие водорастворимых кислот, щелочей и газа, растворенного в масле 17]. Б случае возникновения процессов разложения масла при повреждении изоляции линии, сопровождающегося выделением газов, существенную помощь в выявлении ненормальностей может оказать анализ проб масла на хроматографе. С его помощью определяется наличие и процентное содержание газов — продуктов разложения масла (водорода, ацетилена, метана, окиси углерода, этана). В отдельных случаях своевременный анализ масла позволяет выявить начавшиеся процессы повреждения изоляции и своевременно осуществить соответствующие профилактические меры
Процесс старения масла сопровождается увеличением диэлектрических потерь, что приводит к снижению электрических характеристик всей бумажно-масляной изоляции кабеля. Необходимо обращать внимание на тщательное выполнение отбора проб масла и производство измерений. Особо важной характеристикой является содержание газа, растворенного в масле. Содержание газа в масле после заполнения аппаратуры линии и АПУ не должно превышать 0,5 % [11]. Превышение нормы указывает на процесс разложения масла, который всегда сопровождается увеличением содержания растворенного газа в масле Отбор пробы масла из линии и анализ масла выполняются согласно [71 Пробы масла отбираются в эксплуатации через 1 год после включения линии, затем через 3 года и в последующем один раз в 6 лет из концевых, разветвительных, полустопорных муфт и подпитывающей установки.
При обнаружении значительного (более 30 %) отклонения от результата предыдущего испытания масла периодичность отбора проб масла сокращается в зависимости от местных условий. Внеплановые отборы проб масла производятся после ремонтных работ, связанных с частичной заменой масла, а также для определения содержания газа в масле после обнаружения процессов разложения масла в линии и выборочно при возникновении каких-либо ненормальностей в условиях эксплуатации.
Нормы отбраковки масла по значению тангенса угла диэлектрических потерь и пробивного напряжения приведены в приложении 1. Если характеристики масла не удовлетворяют указанным значениям, отбор проб из данного элемента линии повторяется. При получении неудовлетворительных результатов при повторно отобранных пробах проводятся мероприятия по устранению дефекта (промывка элемента свежим дегазированным маслом, демонтаж, вакуумирование и т. п.). Устанавливается усиленное наблюдение за характеристиками масла и другими условиями эксплуатации элемента для выяснения причин, вызвавших ухудшение характеристик масла. Наиболее опасной причиной ухудшения характеристик масла и появления газов (Н2, СН4, С2Н2, С2Н4, С2Н6) является разложение масла. При этом в общем объеме выделившегося газа около 90 % составляет водород, вызывающий увеличение диэлектрических потерь в изоляции.
Для компенсации расхода масла при отборах проб или вследствие его утечки производят пополнение бака- хранилища маслом при помощи передвижных дегазационных установок (рис. 30), которые изготовляются двух типов: с непрерывной дегазацией при проходе масла через дегазационные колонки; с порционной подготовкой масла.
При остаточном давлении газа в дегазаторе около 0,133-10-3 МПа (1 мм рт. ст.), растворенные в масле газы и водяные пары удаляются в течение 4 ч. Каждый тип дегазационной установки включает в себя:

1. фильтры, удаляющие механические примеси, находящиеся в масле;
2. дегазатор, в котором происходит распыление масла форсунками и стекание масла по кольцам Рашига;

Рис. 30 Технологическая схема дегазационной установки непрерывного действия

1. вакуумные насосы, поддерживающие остаточное давление газа в дегазаторе на уровне 0,133-10~3 МПа (1 мм рт. ст.);
2. маслонасосы, прокачивающие масло через установку или обеспечивающие его циркуляцию внутри установки;
3. запорную арматуру;
4. электрическую аппаратуру управления и автоматики. Основная техническая характеристика — подача, л/ч (или продолжительность, подготовки порции масла) проверяется путем отбора проб масла (обычно через 30 мин) и их анализа на абсорбциометре. Уменьшение содержания растворенных в масле газов от 8—10 % до 0,2 % считается удовлетворительным, а масло подготовленным к перекачке в линию.

В условиях эксплуатации обычно пользуются порционными дегазационными установками. Подготовка порции дегазированного масла (обычно 1000—1200 л) производится с расположением дегазационной установки вблизи АПУ и занимает несколько часов. Продолжительность перекачки масла в АПУ во многом зависит от температуры наружного воздуха и вязкости масла. Присоединение дегазационной установки выполняется таким образом, чтобы было исключено попадание воздуха в линию, поэтому давление масла во всех соединяемых элементах должно быть не ниже 0,0098 МПа (0,1 кгс/см²), а заполнение соединительных трубопроводов нужно производить так, чтобы весь воздух из них был вытеснен маслом. Для соединения используются гибкие трубопроводы, изготовленные из маслостойкой резины, свинца или пластмассы.
На рис. 30 приняты следующие обозначения: 1, 10, 20—шестеренчатые насосы; 2— счетчик жидкости; 3— электронагреватели; 4 — фильтр-пресс; 5 — мановакуум- метр; 6 — указатель подачи масла; 7 — термометр; 8 — дегазационная колонка № 1; 9— преобразовательная лампа к прибору ВСБ-1; 11, 12, 19, 22 — вакуумные насосы; 13—манометр; 14, 18 — маслоотделитель; 15 — прибор ВСБ-1; 16 — дегазационная колонка № 2; 17 — вакуумметр; 21 — абсорбциометр; 23 — датчик уровня масла; 24—27 — электронные сигнализаторы уровня; 28, 29 — сигнализаторы температуры; 30—54 — вентили.

Текущий ремонт концевых муфт выполняется для удаления грязи с поверхности фарфоровой покрышки, проверки наружных контактных соединений и герметичности всех уплотнений, проверки исправности контактов заземления, изоляции корпуса муфты от поддерживающих конструкций и для возобновления окраски металлоконструкций и деталей муфты. При уборке камер под концевыми муфтами их очищают от грязи, проверяют работу насосов для откачки воды, исправность системы вентиляции и отопления, освещения, заземления, оборудования катодной защиты, ремонтируют замки, установленные в крышках входных люков. Особое внимание должно уделяться состоянию крепления разветвительных труб, их изоляции от металлоконструкций камеры. Последнее требование вызвано тем обстоятельством, что наведенные напряжения на трубах разветвления могут достигать нескольких сот вольт при прохождении по жиле сквозных токов короткого замыкания.

Устройства сигнализации АПУ проверяются ежегодно. Учитывая, что ЭКМ АПУ могут вызвать срабатывание технологической защиты линии и привести к отключению выключателей линии, следует принимать меры по предотвращению ложного отключения линии (снятие соответствующих накладок в цепи защиты). Проверку исправности устройств сигнализации давления масла целесообразно проводить с имитацией повреждений линии, которые сопровождаются понижением давления масла в одной из линий (со снятием напряжения с линии).
Эксплуатация масляного хозяйства заключается в хранении и подготовке масла для пополнения линий. Запас масла должен составлять не менее 5 % объема масла [7], находящегося в линиях; емкостями для хранения кабельного масла могут служить бочки или цистерны. К оборудованию маслохозяйства относится и установка для регенерации (очистки) масла, особенно необходимая для организаций, обслуживающих несколько десятков линий, так как при отборах проб масла и после ремонтов линий образуется значительное количество (несколько тонн) загрязненного масла, которое можно повторно использовать после очистки. Очистка масла про,- изводится при помощи отбеливающей глины (зикеевская земля) контактным способом. Принципиальная схема регенерационной установки производительностью 0,4 м³ в смену приведена на рис. 31. Работа установки протекает следующим образом: предназначенное для регенерации грязное масло насосом 7 закачивают из бочки в смеситель /, заполняя его примерно на 4/5 его высоты, что соответствует примерно 0,4 м³ масла.

Рис. 31. Схема регенерационной установки.
1 — смеситель; 2 — отстойник; 3 — бак 1-й фильтрации, 4 — Бак 2-й фильтрации, 5 — фильтр-пресс:, 6 — манометр; 7— насос масляный; 8— насос песковый, 9 — бак для сбора отработавшей земли
После наполнения смесителя маслом включают электрообогрев и периодически включают насос 8 для перемешивания масла. Нагрев масла доводят до 70"С, после чего не прекращая перемешивания в бак-смеситель засыпают подготовленную сухую зикеевскую землю небольшими порциями. Необходимое количество земли для очистки кабельного масла определяют по величине tgf при 100 °С исходного масла согласно табл. 8.
После засыпки земли перемешивание смеси продолжается 1 ч. После этого процесс регенерации считается законченным и смесь перекачивают из смесителя в отстойник, где масло отстаивается 16—18 ч. В отстоявшемся масле содержится определенное количество земли, которая удаляется только фильтрацией через фильтр-пресс.
Таблиц а 8

Масло, проходя через фильтр-пресс, поступает в бак 1-й фильтрации. После окончания перекачки масла из отстойника в бак 1-й фильтрации закрывают кран у отстойника и, не останавливая насоса, продолжают фильтрование в течение 6 ч по замкнутому циклу — бак 1-й фильтрации — фильтр-пресс — бак 1-й фильтрации. Окончание фильтрования определяют по прозрачности масла, взятого из крана фильтр-пресса. После окончания фильтрования масло через фильтр-пресс закачивают в бак 2-й фильтрации. Чистое масло из бака 2-й фильтрации после анализа сливают в цистерну, бочки или в дегазационную установку. Обычно дегазационная установка монтируется на одном или двух двуосных прицепах. Дегазация позволяет снизить содержание растворенных в масле газов с 8—10 % до 0,05—0,1 % и тем самым сделать его пригодным для заполнения трубопроводов с кабелем либо баков-хранилищ АПУ. Производительность прямоточной установки может достигать 3 т/ч, порционной— 1,5 т за 4 ч. Маслохозяйство помимо регенерационной и дегазационной установок должно быть оснащено сливными баками, переносными вакуумными насосами, трубопроводами, вентилями, вакуумметрами, манометрами и т. п. Более подробное описание регенерационной и дегазационной установок приведено в [9].
Для определения зоны кабельной линии, загазованной вследствие ионизации или повреждения трубопровода, используется эффект образования пробки в результате замораживания масла жидким азотом. Для определения загазованной зоны на отключенной линии примерно в ее середине (если неизвестно место возникновения ионизации) на кабель в точке, имеющей низшую геодезическую отметку, устанавливается муфта для замораживания кабеля (рис. 32). К обоим концам линии подается давление от АПУ, передвижной дегазационной установки или от другой лини. В муфту для замораживания наливается жидкий азот.
Необходимое количество азота для замораживания одного места составляет 15—20 л/ч. Для замораживания используется азот в резервуарах вместимостью 1000— 1400 л или в сосудах Дьюара вместимостью 15—20 л. Масло в кабеле замораживается с образованием твердой пробки. В отдельных случаях (если температура замораживания масла около —20 °С) для замораживания можно использовать ацетон с добавлением сухого льда.

Рис. 32. Муфта для замораживания маслонаполненных кабелей:
1 — полу муфта; 2 — обечайка; 3 — патрубок; 4 — хомут; 5— минеральная вата
В этом случае размеры муфты замораживания получаются существенно большими [8]. Масляная пробка образуется спустя 3—4 ч после начала заливки азота в муфту. После проверки наличия пробки путем искусственного временного понижения давления масла в одной части линии вентили подпитывающей аппаратуры закрываются и производится одновременное пропиточное испытание на обоих концах линии. Сравнивая объем вытекшего масла из обеих частей линии, можно установить часть линии, содержащую газ. В дальнейшем муфта замораживания устанавливается примерно в середине части линии, содержащей газ, и измерения повторяются. Зона, содержащая газ, может быть определена достаточно точно. При работе с жидким азотом должны выполняться меры безопасности: место работы должно тщательно вентилироваться; одежда и обувь работающих должны предохранять от попадания азота на кожу, а также в глаза.

Определение места утечки масла из линий.

Утечки масла из линий высокого давления, как правило, возникают в местах уплотнения арматуры и в подпитывающей аппаратуре. В отдельных случаях утечки масла могут возникнуть в стальном трубопроводе или медных трубах. Обнаружение возникших утечек в линиях производится эксплуатационным персоналом: анализируются изменения давления по диаграмме регистрирующего манометра (срабатывание масляных насосов становится более частым), а также контролируется уровень масла в баке-хранилище масла. Если к АПУ присоединено несколько линий, то для определения линии, имеющей утечку масла, нужно провести специальное испытание, заключающееся в следующем, на действующих линиях на срок 15—30 мин закрываются линейные вентили и производится наблюдение за давлением масла по показаниям манометров Во избежание ложного отключения линии технологическая защита (от понижения давления масла в линиях) должна быть отключена. При закрытии вентилей компенсация изменений объема масла происходит в основном за счет объема нерастворенного газа, содержащегося в линии При этим давление масла в линии, имеющей течь масла, будет быстро понижаться, а в остальных линиях давление масла в зависимости от теплового состояния линии либо будет медленно возрастать, либо несколько понижаться. Такой опыт нельзя проводить на линии, только что включенной под нагрузку или сразу после отключения нагрузки, так как при этом объем масла резко изменяется, что может привести к не верному выводу об исправности линии Следует отметить, что линии весьма чувствительны к колебаниям температуры, в особенности в наземных участках у конченых муфт. Сильное снижение давления в неповрежденной части линии может быть вызвано уменьшением солнечной радиации (появление сильной облачности, заход солнца).

3 — муфта для замораживания; 4— подпитывающая аппаратура
Рис 33. Продольный профиль линии

Для определения места утечки масла на отключенной лини примерно в ее середине на трубопровод устанавливается муфта для замораживания кабеля. После замораживания масла жидким азотом и образования пробки, ее испытания на прочность отключаются источники давления с обеих сторон и производится одновременная запись давления масла в обоих концах линии с интервалом 5— 10 мин- Если измерения проводятся на линии, которая остыла не полностью, то снижение давления масла может иметь место на обоих концах, однако уменьшение давления в части линии, имеющей утечку масла, происходит быстрее. Среднезагруженные линии остывают не менее 2 сут. Участок линии с утечкой масла определяется в течение 30—50 мин. После этого муфта для замораживания разогревается теплой водой (30—60 °С), снимается с трубопровода, устанавливается посередине поврежденного участка и замораживание повторяется. После пяти-шести таких замораживаний длина участка трубопровода с местом утечки масла уменьшается до 10—15 м. Этот участок раскапывается, и место утечки определяется визуально.
При проведении измерений следует иметь в виду, что компенсация изменений объема масла в секции происходит за счет объема нерастворенного газа. Поэтому при больших утечках масла (5—10 л/сут) или при коротких участках трубопровода снижение давления происходит в течение нескольких минут после отключения от линии подпитывающей аппаратуры. При этом минимально допустимое избыточное давление определяется с учетом продольного профиля линии по формуле

где Н—разность геодезических отметок манометра и высшей точки кабеля, м; 11,4 — высота столба масла, м, соответствующая давлению Р=0,098 МПа (1 кгс/см²). Например, если измерения производятся на линии, продольный профиль которой изображен на рис. 33, то низшие пределы давления для манометров, установленных у муфт 1 и 2, соответственно будут равны:

При давлениях ниже допустимых возможно появление вакуумных зон в трубопроводе и всасывание воздуха и влаги через место утечки масла внутрь трубопровода, что может вызвать в дальнейшем повреждение кабеля в этом месте.