配電設備抽檢及主要質量問題述評

馬德英 蒲兵艦 王天 王吉 王震宇 楊濤

摘 要：根據2017年配電變壓器、柱上開關、電力電纜、架空絕緣電纜等4類物資檢測數據，介紹各檢測項目的檢測量、合格率等情況；介紹幾類物資主要發生產品質量問題檢測項目的試驗方法及注意事項，對不合格原因進行分析，并介紹該產品質量問題可能導致的后果，以期為配電設備運維單位、檢測機構和相關設備制造商在工作中需要重點關注的設備問題提供借鑒。

關鍵詞：物資抽檢；配電變壓器；柱上開關；電力電纜；架空絕緣電纜；質量問題

中圖分類號：F426.61 文獻標識碼：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增長，配電網結構日益復雜，設備數量也隨之驟增。配網設備作為配電系統的重要組成部分，對配電網的安全可靠運行起著至關重要的作用。組成配電網的一次設備包括配電變壓器、開關柜、環網柜、電力電纜和低壓柜等多種配電設備[1]，配電系統中任何一種設備出現故障都可能引起該條線路停電跳閘。為保證所采購電力設備質量，國網河南省電力公司2012年成立物資質量檢測中心，主要對省公司采購的配網設備開展抽檢。通過幾年的摸索積累，國網河南省電力公司已具備較強的技術能力，2017年通過物資抽檢發現各類產品質量問題225起，主要產品質量問題集中在配電變壓器、柱上開關、電力電纜和架空絕緣電纜等?，F對上述幾類配電設備主要開展的試驗項目進行述評，并對主要質量問題進行分析。

1 幾類配電設備檢測情況

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，檢測中共發現產品質量問題82起，整體不合格率為8.2%。2017年所開展檢測項目及各試驗項目檢測情況見表1。

1.2 柱上開關檢測情況

2017年，柱上開關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臺柱上開關檢測，檢測中共發現產品質量問題10起，整體不合格率為5.08%。2017年所開展檢測項目及各試驗項目檢測情況見表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，檢測中共發現產品質量問題22起，整體不合格率為6.73%。2017年所開展檢測項目及各試驗項目檢測情況見表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，全部為交聯聚乙烯絕緣，導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，檢測中共發現產品質量問題36起，整體不合格率為7.76%。2017年所開展檢測項目及各試驗項目檢測情況見表4。

2 主要質量問題分析

2.1 配電變壓器主要質量問題

2.1.1 突發短路試驗。因配變突發短路試驗復雜且費用高，2017年共對45臺配電變壓器開展該項試驗，該試驗項目不合格率高達62.2%。開展突發短路試驗時，對配變每相進行3次大電流突發短路，要求試驗波形、試驗后配變外觀無異常，且試驗后短路電感值相比試驗前偏差不超過標準值。統計2017年發現的28起突發短路不合格情況，問題主要出現在短路試驗后試品短路電抗值超標、短路試驗后絕緣喪失等，原因是突發短路試驗后配變繞組的變形、位移。

配電變壓器突發短路試驗考核配變突發短路、繞組電流突然劇增狀態下，配變繞組可承受短路應力的能力。若配變抗短路能力不足，其在運行中出現突然短路時，雖然短路暫態過程非常短促，但配電變壓器繞組線圈會出現急劇變大的短路力，過大的短路力可能會使繞組形狀產生扭曲、繃斷等故障，較嚴重的可能會導致油箱開裂，進而出現泄油等情況[2]。

2.1.2 溫升試驗。2017年所檢測配電變壓器溫升試驗不合格率達到7.69%。溫升試驗大致方法為保持配變在額定電壓、電流下達到熱穩定狀態時，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定值。統計2017年發現的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。

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

2.2 柱上開關主要質量問題

2.2.1 絕緣試驗。雷電沖擊耐壓與主回路交流耐壓試驗都屬于絕緣試驗，試驗方法為分別對柱上開關的斷口間（斷路器分閘狀態下）和整體對地（斷路器合閘狀態下）施加標準雷電沖擊電壓、工頻電壓。交流耐壓試驗不合格的現象多數為在未達到規定電壓時即出現電流值過大或絕緣擊穿；雷電沖擊耐壓不合格的現象多數為負極性電壓下斷口15次雷電沖擊耐壓試驗時擊穿次數超過3次。

絕緣試驗直接考核了柱上開關的絕緣性能，絕緣試驗發生不合格情況一般為柱上開關生產工藝未嚴格按照要求進行，導致絕緣存在缺陷。此類產品在運行時出現絕緣故障的概率將會大為增加。

2.2.2 機械特性試驗。2017年所檢測柱上開關機械特性試驗不合格率達到1.02%。該項試驗中所開展的具體項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械性能較差，或生產組裝過程中，其傳動拐臂、傳動連扳等安裝工藝不符合規定[3]。

柱上開關如果同期性較差，可能會對開關的分斷能力造成嚴重影響。而斷路器合閘彈跳瞬間能引起電力系統或設備產生高頻振蕩，所產生的過電壓會對電氣設備的絕緣造成損害，合閘彈跳還容易導致觸頭的熔焊[4]。

2.3 電力電纜主要質量問題

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

若電纜導體直阻超標，運行中載流量較大時易發熱嚴重，可能引起絕緣加速老化或其他故障。根據統計，電纜導體直阻不合格除少數因生產工藝不良導致外，絕大部分原因是導體截面偏小。由于導體線徑（尤其是銅導體）生產成本影響較大，一些供應商為節省成本導致該問題發生。而導體截面大小可通過截取一定長度的電纜導體，進行稱重后換算得到。

2.3.2 電纜主絕緣熱延伸試驗。2017年所檢測電力電纜主絕緣熱延伸試驗不合格率約為3%。絕緣熱延伸試驗是考核交聯聚乙烯絕緣材料在熱和負荷作用下塑性變形和永久變形的一種檢驗方法，將從絕緣皮上取得并制成的啞鈴型試樣在約200℃的試驗溫度和一定負重的條件下，經過較短時間熱老化后的延伸率變化來體現塑性變形和永久變形，主要考核交聯聚乙烯絕緣材料的原料配比與交聯工藝[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過程中對絕緣層絕緣材料的原料配比有誤、交聯工藝控制不良或進行交聯的時間不夠，導致產品交聯度太低達不到標準要求。

2.3.3 結構尺寸檢查。電纜結構尺寸檢查包括對絕緣厚度、絕緣偏心度、鎧裝層厚度和護套厚度等的檢查，是電力電纜抽檢試驗中的重要項目，一般使用投影儀對從電纜線芯上環切下來的絕緣環狀試樣進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套、鎧裝層進行厚度測量。

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、護套有較好的保護作用并提供較強的硬度，若電纜鎧裝層和護套厚度不達標，電纜可能在施工、運行等環節發生破損而引發故障。

2.4 架空絕緣電纜主要質量問題

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

2.4.2 絕緣熱延伸試驗。2017年所檢測架空絕緣電纜絕緣熱延伸試驗不合格率達到約6%。架空絕緣電纜絕緣熱延伸試驗方法與電力電纜基本相同，但制備的啞鈴型試件應取自除去任何凸脊或半導電層絕緣的內層部分。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。

3 結語

通過對2017年幾類物資檢測結果數據的統計、分析發現，配電變壓器的突發短路試驗、溫升試驗，柱上開關的絕緣試驗、機械特性試驗，電力電纜的導體直阻、絕緣熱延伸、結構尺寸檢查，架空絕緣電纜的導體直阻、絕緣熱延伸等幾項試驗發現質量問題的概率較高，且這些試驗項目分別表征了幾類物資的關鍵性能，對其運行穩定性發揮著重要作用。

相關設備制造商、檢測機構和配電設備運維單位可分別在制造、檢測、運行等環節對文中所述相關問題加以重視，以降低不必要的經濟損失。

參考文獻：

[1]霍明雷，劉艷，楊林等.計及風險損失的配電設備檢修方式選擇[J].電力系統保護與控制，2014（19）：100-106.

[2]李帥.10kV級油浸式配電變壓器漏磁場和抗短路能力的研究[D].天津：河北工業大學，2014.

[3]熊志偉.10kV真空斷路器故障處理方法及其改進措施[J].供用電，2012（3）：58-60.

[4]沈忠威，薛培鑫.淺談真空斷路器觸頭自閉力與合閘彈跳[J].高壓電器，2004（5）：385-387.

[5]蒲兵艦，馬德英，王吉，等.線纜類物資抽檢項目及主要質量問題述評[J].河南科技，2016（19）：114-116.