DB-2 – устройство присоединения для регистрации токов проводимости и ЧР в высоковольтных вводах
Универсальные устройства присоединения (УП) марки DB-2 предназначены для регистрации токов проводимости высоковольтных трансформаторных вводов с твердой RIP изоляцией и изоляцией «бумага – масло» при помощи стационарных систем и переносных приборов. Устройства присоединения этой марки широко используются в системах диагностического мониторинга трансформаторного оборудования.
Особенностью конструкции УП марки DB-2 является то, что они позволяют, наряду с регистрацией токов проводимости изоляции вводов, производить регистрацию импульсов частичных разрядов, возникших в изоляции вводов и внутри бака трансформатора.
Устройства присоединения марки DB-2 нельзя называть датчиками, так как в них не происходит каких-либо преобразований контролируемых параметров контролируемых вводов, они только предназначены для безопасного подключения внешних измерительных приборов. Поскольку при установке устройств присоединения DB-2 происходит отключение измерительного вывода (ПИН) ввода от земли, в УП установлены дополнительные элементы защиты при воздействии на ввод внешних импульсных перенапряжений и от перенапряжений, которые могут возникнуть при обрыве измерительного кабеля от УП до системы мониторинга.
При использовании устройства присоединения марки DB-2 и для регистрации частичных разрядов в контролируемом силовом трансформаторе внутри него устанавливается дополнительный высокочастотный трансформатор тока.
Установка комплексных стационарных устройств присоединения марки DB-2 позволяет наиболее просто и эффективно решать в системах мониторинга вопросы контроля состояния изоляции вводов и внутренней изоляции силовых трансформаторов.
Особенности конструкции устройств присоединения DB-2
Устройство присоединения марки DB-2 предназначено для одновременного измерения токов проводимости и импульсов частичных разрядов, возникающих в высоковольтных вводах силовых трансформаторов. Для этого оно монтируется непосредственно на измерительном выводе высоковольтного ввода конденсаторного типа и подключается к последней обкладке. Выходной сигнал такого УП является комплексным, состоящим из сигнала тока проводимости изоляции ввода, имеющего промышленную частоту, и высокочастотной составляющей, состоящей из импульсов частичных разрядов, возникших в изоляции вводов и обмоток трансформатора.
За счет использования устройств присоединения марки DB-2 в системах стационарного мониторинга можно контролировать несколько очень важных параметров технического состояния трансформатора и его элементов:
- Величину тангенса угла диэлектрических потерь в изоляции высоковольтных вводов по сдвигу вектора тока проводимости ввода относительно приложенного напряжения.
- Основную емкость высоковольтных вводов, обозначаемую на схемах замещения как параметр C1, рассчитывая ее значение по величине тока проводимости ввода.
- Состояние и наличие дефектов различного типа в изоляции вводов и обмоток трансформатора по частичным разрядам.
Для обеспечения надежной работы контролируемого высоковольтного ввода во всех режимах работы трансформатора устройство присоединения марки DB-2 должно обеспечивать защиту ввода при возникновении любых анормальных режимов работы силового и измерительного оборудования.
Для этого устройство присоединения марки DB-2 должно:
- Надежно и достаточно герметично монтироваться на месте защитного колпачка, замыкающего на землю измерительный вывод. Это обеспечивается уникальным конструктивным исполнением датчика.
- Гарантировать напряжение на измерительном выводе на уровне, не превышающем допустимое значение. Это должно обеспечиваться в двух критических режимах - при высокочастотных импульсных воздействиях на трансформатор и при обрыве соединительного сигнального провода от датчика к измерительному прибору. Для реализации этого в датчик встроены специализированные защиты от внешних импульсных перенапряжений. Благодаря наличию этой защиты при всех импульсных воздействиях на трансформатор, как грозовых, так и коммутационных, максимальное напряжение на измерительном выводе ввода никогда не превышает допустимых паспортных значений.
- Внутри корпуса устройства присоединения DB-2 также находится дополнительная защита от обрыва сигнального провода, прокладываемого от датчика к измерительному прибору системы мониторинга. Наличие этой защиты необходимо для предотвращения повреждения ввода при обрыве сигнального кабеля, так как сам ввод, являющийся классическим источником тока по отношению к внешней нагрузке измерительной цепи, может при разрыве цепи наводить на измерительном выводе очень большие напряжения.
Допустимая величина максимального напряжения на измерительном выводе ввода зависит от многих причин, в том числе от типа используемой системы мониторинга (защиты) вводов. Если УП марки DB-2 предназначено для использования с широко распространенными в России релейными системами контроля изоляции вводов марки КИВ-500, то максимальное напряжение на измерительном выводе контролируемого ввода должно ограничиваться встроенной защитой и не превышать 500В. Это максимальное напряжение обусловлено особенностями работы КИВ-500 в неполнофазном режиме.
Если система КИВ-500 на контролируемом трансформаторе отсутствует, а диагностика состояния вводов осуществляется при помощи современной микропроцессорной системы мониторинга, то максимальное напряжение на измерительном выводе ввода должно ограничивается защитой на существенно меньшем уровне, обычно не более 160 В.
По условиям безопасности работы ввода и по расчетным импульсным воздействиям на трансформатор это значение могло бы быть еще меньше, но в этом случае уже может наблюдаться влияние используемых элементов защиты на точность измерения параметров вводов, что особенно сильно проявится при колебаниях температуры ввода (трансформатора).
Уже при разработке устройство присоединения DB-2 предполагалось выпускать в 30 разновидностях конструктивного исполнения.
Необходимость такого большого количества модификаций датчика обусловлена тем, что в промышленной эксплуатации находится большое количество вводов различных фирм производителей, имеющих конструктивные отличия посадочных мест, на которые должно устанавливаться устройство присоединения DB-2. Некоторые модификации УП, производимых фирмой DIMRUS до 2010 года, показаны на рисунке.
Далее была проведена работа по усовершенствованию конструкции и унификации типоразмеров устройства присоединения. Благодаря этому выпускаемые в настоящее время фирмой УП марки DB-2 теперь имеют корпус единого внешнего размера, в котором устанавливаются все необходимые электрические и электронные компоненты защиты. Для монтажа УП на высоковольтных вводах различных производителей используется набор переходных элементов - втулок для установки универсального корпуса. Корпуса устройства присоединения и переходной втулки соединяются заземляющим проводником для уменьшения влияния переходных соединений в резьбовых и винтовых соединениях, влияющих на точность проведения измерений параметров вводов.
Внутри корпуса УП марки DB-2, в зависимости от особенностей предполагаемого его использования, могут находиться различные наборы электронных компонентов защиты и согласования. Их состав зависит от предполагаемого рабочего напряжения контролируемого ввода, а также от типа системы контроля изоляции вводов, совместно с которой будут использоваться датчики.
Существенно отличаются устройства присоединения, предназначенные для использования с релейной системой защиты вводов марки КИВ-500, которая предъявляет особые требования к ограничению напряжений на измерительном выводе ввода.
Поскольку эта система дополнительно обрабатывает неполно фазные режимы работы контролируемого трансформаторного оборудования, величина максимального напряжения на измерительном выводе ограничена до 500В. При ограничении этого напряжения на меньшем уровне возможна некорректная работа защитного реле марки КИВ-500.
Единственной модификацией универсального корпуса УП для вводов разных производителей является использование пружинного контакта различной конструкции и размеров. Конструкция переходных втулок и соединительного контакта для каждого типа вводов является уникальной. Для большинства типов измерительных выводов используется разъем типа «мульти контакт», изготовленный из пружинистой бронзы.
Для особых режимов работы высоковольтного оборудования, например, для тропических зон с повышенными температурой и влажностью, корпуса УП могут быть изготовлены из нержавеющей стали. Пример такого УП приведен на рисунке.
Выбор устройства присоединения для использования с системами мониторинга.
Для использования в составе систем стационарного мониторинга или защиты для каждого конкретного типа высоковольтного трансформаторного ввода выбирается уникальная конструкция устройства присоединения марки DB-2:
- из 11 вариантов стандартного корпуса устройства присоединения, различающихся параметрами элементов встроенной защиты;
- из 10 вариантов серийно выпускаемых переходных корпусов, предназначенных для вводов различных марок.
В перечень стандартно выпускаемых переходных корпусов не включены еще не менее чем 10 дополнительных модификаций, которые используются очень редко, но при необходимости могут быть поставлены. Кроме того, количество серийных модификаций вводов с различными посадочными местами постоянно увеличивается, в результате чего номенклатура производимых переходных корпусов для датчиков (УП) марки DB-2 расширяется и в настоящее время превышает 250 модификаций.
Маркировка устройства присоединения марки DB-2 состоит из марки, описания типа посадочного устройства на измерительном выводе ввода и описания особенностей конфигурации параметров защитных элементов, установленных внутри корпуса.
Внешне маркировка устройства присоединения выглядит следующим образом:
В качестве примера ниже приведена маркировка устройства присоединения для вводов 330 – 550 кВ производства завода «Мосизолятор»:
Тип посадочного места для устройства присоединения «DB-2» ориентировочно может быть выбран по таблице 1. Поскольку производители вводов не всегда однозначно связывают марку ввода с типом посадочного места для крышки измерительного вывода, то эту информацию необходимо каждый раз дополнительно уточнять, используя для этого имеющуюся техническую документацию на ввод.
Таблица 1. Типы посадочного места
| Тип посадочного места для УП марки «DB-2» | Производитель вводов | Марки вводов |
| UNF 2,25" 12/inc | «АВВ», «TRENCH» | OTA, COT, ETA, GOE, GSB |
| M16x1,5 | «АВВ», «TRENCH» | OTA, COT, ETA, ETG |
| TP 3/4" | «АВВ» | BRIT, RTXF, RTKF |
| M24x1,5 | «HSP» | SETFt, ETFTt, STARIP |
| M30x2 | «АВВ» | GSA, GSB |
| M30x1,5 | «HSP», «MGC» | EKTO, ETFTt, TRAVESCA |
| M42x1,5 | «Мосизолятор» | ГКТ, КТкб |
| M39x2 | «Мосизолятор» | |
| ∆56 | «Мосизолятор» | ГБМТ, ГМТ, ГТТ, ГМР |
| box | «АВВ» |
Модификация самого устройства присоединения, зависящая от параметров элементов встроенной защиты, выбирается с использованием таблиц 2 и 3.
Если предполагается работа устройства присоединения с системой мониторинга (защиты) вводов типа «КИВ-500», то для выбора необходимо пользоваться таблицей 2. В этой таблице необходимо выбрать исполнение встроенной защиты, маркируемой в диапазоне от К1 до К7 по величине рабочего напряжения ввода и емкости С1. Чем меньше рабочее напряжение контролируемого ввода и меньше его емкость С1, тем на меньший рабочий ток рассчитана встроенная защита данного устройства присоединения.
Одно и то же устройство присоединения может быть использовано для вводов с разным рабочим напряжением. При этом необходимо учитывать, что чем больше будет рабочее напряжение контролируемого ввода, тем на меньший ток (емкость ввода С1) может быть использовано устройство присоединения. Это обусловлено максимально допустимым значением напряжения на измерительном выводе, возникающим при импульсных перенапряжениях или обрыве соединительного сигнального кабеля.
Таблица 2
Если устройство присоединения предназначено для подключения современных микропроцессорных систем защиты и мониторинга состояния высоковольтных вводов, то используются устройства присоединения серии N (Normal), выходное напряжение которых ограничено величиной до 160 В.
Доступны три модификации такого устройства присоединения, выбор одной из которых может быть произведен при помощи таблицы 3.
Таблица 3
Исполнение устройства присоединения «N1» является универсальным.
Исполнения «N2» и «N3» применяются только для вводов высших классов рабочих напряжений.