配電設(shè)備抽檢及主要質(zhì)量問題述評

馬德英 蒲兵艦 王天 王吉 王震宇 楊濤

摘 要：根據(jù)2017年配電變壓器、柱上開關(guān)、電力電纜、架空絕緣電纜等4類物資檢測數(shù)據(jù)，介紹各檢測項(xiàng)目的檢測量、合格率等情況；介紹幾類物資主要發(fā)生產(chǎn)品質(zhì)量問題檢測項(xiàng)目的試驗(yàn)方法及注意事項(xiàng)，對不合格原因進(jìn)行分析，并介紹該產(chǎn)品質(zhì)量問題可能導(dǎo)致的后果，以期為配電設(shè)備運(yùn)維單位、檢測機(jī)構(gòu)和相關(guān)設(shè)備制造商在工作中需要重點(diǎn)關(guān)注的設(shè)備問題提供借鑒。

關(guān)鍵詞：物資抽檢；配電變壓器；柱上開關(guān)；電力電纜；架空絕緣電纜；質(zhì)量問題

中圖分類號：F426.61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）08-0131-03

Review of Distribution Equipment Sampling Inspection

and Main Quality Problems

MA Deying PU Bingjian WANG Tian WANG Ji WANG Zhenyu YANG Tao

（Henan Electric Power Research Institute，Zhengzhou Henan 450052）

Abstract ： According to the test data of 4 kinds of materials such as power distribution transformer， on-post switch， power cable and overhead insulated cable in 2017， the test quantity and qualification rate of each test item were introduced. This paper introduced the test methods and considerations of several test items of material products， and analyzed the reasons for nonconformity， and introduced the possible consequences of the quality problems. It is helpful for the maintenance enterprise， testing institutions and related equipment manufacturers to pay attention to the equipment problems in the work.

Keywords： material sampling inspection；power distribution transformer；on-post switch；power cable；overhead insulated cable；quality problem

隨著用電需求的持續(xù)增長，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，設(shè)備數(shù)量也隨之驟增。配網(wǎng)設(shè)備作為配電系統(tǒng)的重要組成部分，對配電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。組成配電網(wǎng)的一次設(shè)備包括配電變壓器、開關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜、電力電纜和低壓柜等多種配電設(shè)備[1]，配電系統(tǒng)中任何一種設(shè)備出現(xiàn)故障都可能引起該條線路停電跳閘。為保證所采購電力設(shè)備質(zhì)量，國網(wǎng)河南省電力公司2012年成立物資質(zhì)量檢測中心，主要對省公司采購的配網(wǎng)設(shè)備開展抽檢。通過幾年的摸索積累，國網(wǎng)河南省電力公司已具備較強(qiáng)的技術(shù)能力，2017年通過物資抽檢發(fā)現(xiàn)各類產(chǎn)品質(zhì)量問題225起，主要產(chǎn)品質(zhì)量問題集中在配電變壓器、柱上開關(guān)、電力電纜和架空絕緣電纜等。現(xiàn)對上述幾類配電設(shè)備主要開展的試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行述評，并對主要質(zhì)量問題進(jìn)行分析。

1 幾類配電設(shè)備檢測情況

1.1 配電變壓器檢測情況

2017年所檢測配電變壓器全部為10kV，容量為50kVA至630kVA的油浸式變壓器，主要為S11型、S13型及非晶合金配變。2017年共完成1 000臺配電變壓器檢測，檢測中共發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題82起，整體不合格率為8.2%。2017年所開展檢測項(xiàng)目及各試驗(yàn)項(xiàng)目檢測情況見表1。

1.2 柱上開關(guān)檢測情況

2017年，柱上開關(guān)抽檢涉及的斷路器為全部10kV真空斷路器，主要為ZW32型，也有少量ZW20和ZW51型。2017年共完成197臺柱上開關(guān)檢測，檢測中共發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題10起，整體不合格率為5.08%。2017年所開展檢測項(xiàng)目及各試驗(yàn)項(xiàng)目檢測情況見表2。

1.3 電力電纜檢測情況

2017年所檢測電力電纜包括1kV和10kV電壓等級電力電纜。其中，10kV電纜為3芯，一般為交聯(lián)聚乙烯絕緣、雙鋼帶鎧裝，電壓等級為8.7/10kV或8.7/15kV。1kV電纜為4芯或5芯，絕緣材料一般為交聯(lián)聚氯乙烯絕緣，也有少部分為聚氯乙烯絕緣，電壓等級為0.6/1kV。2017年共完成330個電力電纜樣品檢測，檢測中共發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題22起，整體不合格率為6.73%。2017年所開展檢測項(xiàng)目及各試驗(yàn)項(xiàng)目檢測情況見表3。

1.4 架空絕緣電纜檢測情況

2017年所檢測架空絕緣電纜包括1kV和10kV電壓等級架空絕緣電纜，全部為交聯(lián)聚乙烯絕緣，導(dǎo)體大部分為鋁絞線或鋼芯鋁絞線，也有少部分軟銅線。2017年共完成464個架空絕緣電纜樣品檢測，檢測中共發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題36起，整體不合格率為7.76%。2017年所開展檢測項(xiàng)目及各試驗(yàn)項(xiàng)目檢測情況見表4。

2 主要質(zhì)量問題分析

2.1 配電變壓器主要質(zhì)量問題

2.1.1 突發(fā)短路試驗(yàn)。因配變突發(fā)短路試驗(yàn)復(fù)雜且費(fèi)用高，2017年共對45臺配電變壓器開展該項(xiàng)試驗(yàn)，該試驗(yàn)項(xiàng)目不合格率高達(dá)62.2%。開展突發(fā)短路試驗(yàn)時，對配變每相進(jìn)行3次大電流突發(fā)短路，要求試驗(yàn)波形、試驗(yàn)后配變外觀無異常，且試驗(yàn)后短路電感值相比試驗(yàn)前偏差不超過標(biāo)準(zhǔn)值。統(tǒng)計2017年發(fā)現(xiàn)的28起突發(fā)短路不合格情況，問題主要出現(xiàn)在短路試驗(yàn)后試品短路電抗值超標(biāo)、短路試驗(yàn)后絕緣喪失等，原因是突發(fā)短路試驗(yàn)后配變繞組的變形、位移。

配電變壓器突發(fā)短路試驗(yàn)考核配變突發(fā)短路、繞組電流突然劇增狀態(tài)下，配變繞組可承受短路應(yīng)力的能力。若配變抗短路能力不足，其在運(yùn)行中出現(xiàn)突然短路時，雖然短路暫態(tài)過程非常短促，但配電變壓器繞組線圈會出現(xiàn)急劇變大的短路力，過大的短路力可能會使繞組形狀產(chǎn)生扭曲、繃斷等故障，較嚴(yán)重的可能會導(dǎo)致油箱開裂，進(jìn)而出現(xiàn)泄油等情況[2]。

2.1.2 溫升試驗(yàn)。2017年所檢測配電變壓器溫升試驗(yàn)不合格率達(dá)到7.69%。溫升試驗(yàn)大致方法為保持配變在額定電壓、電流下達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)時，測量并計算繞組平均溫升與頂層油溫升，要求繞組平均溫升與頂層油溫升不超過規(guī)定值。統(tǒng)計2017年發(fā)現(xiàn)的9起溫升不合格情況，問題主要為高壓或低壓繞組溫升值超標(biāo)。

配電變壓器溫升試驗(yàn)不合格的主要原因是生產(chǎn)廠家為降低成本而減小油道，縮短絕緣間距，減小箱體體積，致使生產(chǎn)的配變散熱能力不足。配變絕緣系統(tǒng)在較高運(yùn)行溫度下會加速老化，使配變壽命縮短。

2.2 柱上開關(guān)主要質(zhì)量問題

2.2.1 絕緣試驗(yàn)。雷電沖擊耐壓與主回路交流耐壓試驗(yàn)都屬于絕緣試驗(yàn)，試驗(yàn)方法為分別對柱上開關(guān)的斷口間（斷路器分閘狀態(tài)下）和整體對地（斷路器合閘狀態(tài)下）施加標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓、工頻電壓。交流耐壓試驗(yàn)不合格的現(xiàn)象多數(shù)為在未達(dá)到規(guī)定電壓時即出現(xiàn)電流值過大或絕緣擊穿；雷電沖擊耐壓不合格的現(xiàn)象多數(shù)為負(fù)極性電壓下斷口15次雷電沖擊耐壓試驗(yàn)時擊穿次數(shù)超過3次。

絕緣試驗(yàn)直接考核了柱上開關(guān)的絕緣性能，絕緣試驗(yàn)發(fā)生不合格情況一般為柱上開關(guān)生產(chǎn)工藝未嚴(yán)格按照要求進(jìn)行，導(dǎo)致絕緣存在缺陷。此類產(chǎn)品在運(yùn)行時出現(xiàn)絕緣故障的概率將會大為增加。

2.2.2 機(jī)械特性試驗(yàn)。2017年所檢測柱上開關(guān)機(jī)械特性試驗(yàn)不合格率達(dá)到1.02%。該項(xiàng)試驗(yàn)中所開展的具體項(xiàng)目包括三相分合閘時間、合閘彈跳時間和分合閘同期等，其中不合格情況主要發(fā)生在合閘彈跳、分合閘同期。其原因主要為真空斷路器本體機(jī)械性能較差，或生產(chǎn)組裝過程中，其傳動拐臂、傳動連扳等安裝工藝不符合規(guī)定[3]。

柱上開關(guān)如果同期性較差，可能會對開關(guān)的分?jǐn)嗄芰υ斐蓢?yán)重影響。而斷路器合閘彈跳瞬間能引起電力系統(tǒng)或設(shè)備產(chǎn)生高頻振蕩，所產(chǎn)生的過電壓會對電氣設(shè)備的絕緣造成損害，合閘彈跳還容易導(dǎo)致觸頭的熔焊[4]。

2.3 電力電纜主要質(zhì)量問題

2.3.1 導(dǎo)體直流電阻。2017年所檢測電力電纜導(dǎo)體直阻不合格率達(dá)到近4%。導(dǎo)體直流電阻試驗(yàn)通常采用電壓電流法（內(nèi)接法），測量3～5m試樣的直流電阻值，并折算至20℃/km下與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對比。電力電纜導(dǎo)體直流電阻的大小表征了其通流能力，是其重要參數(shù)。

若電纜導(dǎo)體直阻超標(biāo)，運(yùn)行中載流量較大時易發(fā)熱嚴(yán)重，可能引起絕緣加速老化或其他故障。根據(jù)統(tǒng)計，電纜導(dǎo)體直阻不合格除少數(shù)因生產(chǎn)工藝不良導(dǎo)致外，絕大部分原因是導(dǎo)體截面偏小。由于導(dǎo)體線徑（尤其是銅導(dǎo)體）生產(chǎn)成本影響較大，一些供應(yīng)商為節(jié)省成本導(dǎo)致該問題發(fā)生。而導(dǎo)體截面大小可通過截取一定長度的電纜導(dǎo)體，進(jìn)行稱重后換算得到。

2.3.2 電纜主絕緣熱延伸試驗(yàn)。2017年所檢測電力電纜主絕緣熱延伸試驗(yàn)不合格率約為3%。絕緣熱延伸試驗(yàn)是考核交聯(lián)聚乙烯絕緣材料在熱和負(fù)荷作用下塑性變形和永久變形的一種檢驗(yàn)方法，將從絕緣皮上取得并制成的啞鈴型試樣在約200℃的試驗(yàn)溫度和一定負(fù)重的條件下，經(jīng)過較短時間熱老化后的延伸率變化來體現(xiàn)塑性變形和永久變形，主要考核交聯(lián)聚乙烯絕緣材料的原料配比與交聯(lián)工藝[5]。

電力電纜主絕緣熱延伸不合格問題的主要原因是一些廠家在電纜生產(chǎn)過程中對絕緣層絕緣材料的原料配比有誤、交聯(lián)工藝控制不良或進(jìn)行交聯(lián)的時間不夠，導(dǎo)致產(chǎn)品交聯(lián)度太低達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3.3 結(jié)構(gòu)尺寸檢查。電纜結(jié)構(gòu)尺寸檢查包括對絕緣厚度、絕緣偏心度、鎧裝層厚度和護(hù)套厚度等的檢查，是電力電纜抽檢試驗(yàn)中的重要項(xiàng)目，一般使用投影儀對從電纜線芯上環(huán)切下來的絕緣環(huán)狀試樣進(jìn)行絕緣厚度和偏心度測量，使用測厚儀和千分尺等量具對電纜的護(hù)套、鎧裝層進(jìn)行厚度測量。

對于相同的絕緣材料的電纜，其絕緣厚度、偏心度直接影響絕緣強(qiáng)度，尤其是絕緣偏心度對電纜的使用壽命有較大影響；電纜的鎧裝層、護(hù)套有較好的保護(hù)作用并提供較強(qiáng)的硬度，若電纜鎧裝層和護(hù)套厚度不達(dá)標(biāo)，電纜可能在施工、運(yùn)行等環(huán)節(jié)發(fā)生破損而引發(fā)故障。

2.4 架空絕緣電纜主要質(zhì)量問題

2.4.1 導(dǎo)體直流電阻。2017年所檢測架空絕緣電纜導(dǎo)體直阻不合格率約為6%。架空絕緣電纜導(dǎo)體直阻測量方法與電力電纜基本相同，不同點(diǎn)在于架空絕緣電纜試樣不到2m。另外，對架空絕緣電纜導(dǎo)體直阻不合格的試樣測量導(dǎo)體直徑，測量值一般會小于國標(biāo)中該型號直徑的推薦值。

2.4.2 絕緣熱延伸試驗(yàn)。2017年所檢測架空絕緣電纜絕緣熱延伸試驗(yàn)不合格率達(dá)到約6%。架空絕緣電纜絕緣熱延伸試驗(yàn)方法與電力電纜基本相同，但制備的啞鈴型試件應(yīng)取自除去任何凸脊或半導(dǎo)電層絕緣的內(nèi)層部分。另外，相比于電力電纜，架空絕緣電纜的絕緣層直接裸露在外，更容易遭到外部物體破壞，因此架空絕緣電纜絕緣熱延伸性能的好壞是其重要指標(biāo)。

3 結(jié)語

通過對2017年幾類物資檢測結(jié)果數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析發(fā)現(xiàn)，配電變壓器的突發(fā)短路試驗(yàn)、溫升試驗(yàn)，柱上開關(guān)的絕緣試驗(yàn)、機(jī)械特性試驗(yàn)，電力電纜的導(dǎo)體直阻、絕緣熱延伸、結(jié)構(gòu)尺寸檢查，架空絕緣電纜的導(dǎo)體直阻、絕緣熱延伸等幾項(xiàng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題的概率較高，且這些試驗(yàn)項(xiàng)目分別表征了幾類物資的關(guān)鍵性能，對其運(yùn)行穩(wěn)定性發(fā)揮著重要作用。

相關(guān)設(shè)備制造商、檢測機(jī)構(gòu)和配電設(shè)備運(yùn)維單位可分別在制造、檢測、運(yùn)行等環(huán)節(jié)對文中所述相關(guān)問題加以重視，以降低不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

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