分析美式箱變“放電”原因及對策

戴清桃

摘要：美式箱變以其獨(dú)特的優(yōu)勢在我國得到廣泛應(yīng)用。但其“放電”問題帶來的諸多潛在風(fēng)險(xiǎn)，主要是由于美式箱變中電纜終端施工時(shí)存在質(zhì)量問題以及避雷器額定電壓過低等造成的。在預(yù)防上述問題出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)該提高電纜終端的施工質(zhì)量及設(shè)計(jì)水平，提升專業(yè)人員業(yè)務(wù)素質(zhì)，合理選擇避雷器及其他元件;以減少和規(guī)避美式箱變“放電”故障的再次發(fā)生。

關(guān)鍵詞：美式箱變，“放電”原因，防范對策

美式箱變將其變壓器、高壓負(fù)荷開關(guān)、保護(hù)熔斷器等組件安裝在一個(gè)箱體內(nèi)，以油作為絕緣和滅弧介質(zhì)，保證其具有較好的散熱效果;美式箱變占地面積小、安裝方便、供電可靠、線路損耗低、造價(jià)相對便宜等優(yōu)點(diǎn)，因此被普遍應(yīng)用于計(jì)轉(zhuǎn)站和聯(lián)合站中。但是近些年來，在部分使用美式箱變的區(qū)域，發(fā)現(xiàn)了美式箱變箱體內(nèi)出現(xiàn)“放電”等不良現(xiàn)象，并產(chǎn)生了一些嚴(yán)重的后果，因此深入分析其“放電”的原因，并及時(shí)有效提出解決對策十分必要。

1 美式箱變結(jié)構(gòu)簡介

美式箱變主要分為前后兩部分組件。前面組件為高低壓操作間隔，操作間隔又包括了負(fù)荷開關(guān)、高低壓端子、調(diào)壓分接開關(guān)和插入式熔斷器的操作手柄、壓力閥、油溫計(jì)、油位計(jì)、注油孔、放油閥等;后面組件為注油式箱體、散熱器和變壓器繞組、鐵芯、高壓負(fù)荷開關(guān)及保護(hù)熔斷器均放置在儲(chǔ)油鐵箱中。箱體采用全密封隱蔽式高強(qiáng)度螺栓及耐油橡膠墊密封箱蓋。

2 “放電”事故實(shí)例及原因分析

2.1 “放電”事故實(shí)例

2003年1月20日，平頂山市HP路#1美式箱變高壓室傳出“啪、啪”的放電聲，并隨后引起箱變器著火。2008年，武昌涂家溝武船二分廠以及武漢音樂學(xué)院等美式箱變高壓室內(nèi)曾發(fā)出“放電”聲、爆炸起火、箱變著火燒毀等事故現(xiàn)象。2011年塔河油田對所使用所有美式箱變進(jìn)行絕緣情況檢查，其中發(fā)現(xiàn)大部分箱變存在電纜終端和肘型插頭避雷器接地線存在“放電”問題及安全隱患。

2.2 原因分析

2.2.1 美式箱變電纜終端施工質(zhì)量問題

由于電纜終端施工工藝存在參差不齊等問題，具體表現(xiàn)為電纜接線端子與箱變高壓端子的接觸面積不能有效達(dá)到施工前的設(shè)計(jì)指標(biāo)，導(dǎo)致接觸電阻偏高，進(jìn)而造成通流容量的大幅度降低。但是美式箱變在設(shè)計(jì)時(shí)，電纜接線端子與箱變高壓端子的接觸面必須保持有效的接觸面積，以保證主要載流體。但是在實(shí)際施工過程中，會(huì)存在某些施工工程存在未達(dá)到實(shí)際要求等現(xiàn)象的發(fā)生，進(jìn)而形成安全隱患。

2.2.2美式箱變電纜終端擊穿故障

美式箱變電纜終端的擊穿故障是導(dǎo)致箱變“放電”及進(jìn)一步火災(zāi)事故的另一個(gè)重要原因。如果電纜施工時(shí)電纜終端的剝切尺寸存在偏差，且剝切電纜時(shí)的刀痕破壞了電纜的主絕緣效果。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行一定期限后，進(jìn)線電纜的內(nèi)絕緣損壞會(huì)造成單相接地的發(fā)生，進(jìn)而產(chǎn)生電弧燒壞電纜終端的絕緣層及其套管，發(fā)生“放電”問題，甚至導(dǎo)致明火隱患。同時(shí)，短路故障電流還會(huì)造成變壓器內(nèi)部油溫的升高，進(jìn)而使內(nèi)部油壓力增加而引起變壓器油的外漏，造成事故發(fā)生。

2.2.3避雷器額定電壓過低

如果安裝在美式箱變高壓側(cè)避雷器的額定電壓和持續(xù)運(yùn)行電壓偏低，則會(huì)由于避雷器的過度頻次的運(yùn)作，進(jìn)而加速氧化鋅非線性電阻片的老舊，最終造成避雷器在工頻電壓下發(fā)生爆炸引發(fā)美式箱變“放電”及進(jìn)一步的火災(zāi)事故。

3 防范對策

3.1 提高電纜終端施工質(zhì)量，加強(qiáng)竣工驗(yàn)收管理

美式箱變高壓電纜的密封在T型或肘型的套管內(nèi)部，從外部觀察很難檢查和及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。因此，在電纜頭終端的施工過程中，要嚴(yán)格按照設(shè)備安裝說明、施工設(shè)計(jì)及施工要求進(jìn)行規(guī)范施工，有問題及時(shí)與技術(shù)部門和人員進(jìn)行聯(lián)系，不可憑其他相關(guān)經(jīng)驗(yàn)隨意操作。

制作電纜頭時(shí)，要確保按照施工要求保證尺寸的準(zhǔn)確。在T型絕緣罩正式安裝前，需要預(yù)先裝備以確定接線鼻與高壓端子是否可以良好接觸，以及高壓端子是否受力等現(xiàn)象。電纜安裝完畢后，要確保電纜長短、安裝彎曲度以及線夾方向符合要求，并采用支架固定牢固，否則會(huì)造成一定的安裝應(yīng)力，最終影響接觸電阻及其穩(wěn)定性，從而造成安全隱患。電纜安裝完畢后，要確保T型或肘型絕緣罩緊固鏢帽與高壓端子底座之間的距離三相一致，直至合格為止。

在竣工驗(yàn)收時(shí)，要認(rèn)真檢查電纜終端施工質(zhì)量，必要時(shí)打開箱體檢查和復(fù)查;采用竣工驗(yàn)收簽名制及安全責(zé)任制，將責(zé)任落實(shí)到人，并加大事故考核追查力度。以確保驗(yàn)收竣工時(shí)能夠保證電纜終端施工達(dá)到相關(guān)質(zhì)量要求。

3.2定期紅外測溫，加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)

美式箱變在使用過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格執(zhí)行定期巡查制度，做到定期巡視、抄表及測溫。特別是針對剛投入使用和運(yùn)行的新裝設(shè)備，在試運(yùn)行期間和第一次遇到高峰負(fù)荷時(shí)應(yīng)組織相關(guān)人員進(jìn)行重點(diǎn)巡查。可用紅外成像儀測溫，或紅外點(diǎn)溫計(jì)測溫，以及在有可能產(chǎn)生過熱的電器元件等部位貼示溫記錄標(biāo)簽或蠟片，以確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能存在的隱患。待出現(xiàn)異常現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即匯報(bào)并做出專業(yè)處理。

3.3提高設(shè)計(jì)水平，加強(qiáng)設(shè)計(jì)審查

提高美式箱變施工過程中的工程設(shè)計(jì)水準(zhǔn)，尤其是施工過程中的重點(diǎn)元件，例如各環(huán)網(wǎng)柜、分接箱和箱變之間的聯(lián)絡(luò)高壓電纜的使用;并按照箱變說明書，以保證電纜頭接觸好、應(yīng)力小、造價(jià)低、事故可能性小。并且在可能的情況下應(yīng)最大化的采用肘型電纜。

3.4加強(qiáng)人員培訓(xùn)，提高業(yè)務(wù)素質(zhì)

電纜施工的相關(guān)內(nèi)容是新興專業(yè)和領(lǐng)域，人員的培訓(xùn)和專業(yè)技術(shù)交流都較少，電纜安裝、試驗(yàn)和運(yùn)行維護(hù)人員的水平均亟待提升。因此，加強(qiáng)電纜維護(hù)人員理論知識(shí)培訓(xùn)的力度以及專業(yè)施工及維護(hù)技術(shù)的交流，以整體提高業(yè)務(wù)素質(zhì)，是有效規(guī)避箱變事故再次發(fā)生的重要手段。

3.5 合理選擇避雷器

避雷器是一種特殊的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)避雷器需要承受相電壓和暫時(shí)過電壓，且保證可以穩(wěn)定而可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，以不會(huì)出現(xiàn)擊穿等故障。但在發(fā)生大氣過電壓或操作過電壓時(shí)，避雷器也必須保證可以穩(wěn)定可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)，并且殘壓不應(yīng)大于被保護(hù)設(shè)備的絕緣電壓。綜合來看，有效選取和使用避雷器應(yīng)當(dāng)遵循以下規(guī)范，即以有效滿足避雷器正常運(yùn)行的相電壓和暫態(tài)過電壓需要作為前提條件，然后盡可能選取殘壓比較小的規(guī)格和產(chǎn)品。

美式箱變多采用肘型避雷器以規(guī)避大氣過電壓和操作過電壓對設(shè)施的損壞。但是由于其早期的產(chǎn)品及配件多為國外采購，在實(shí)際施工和使用時(shí)需要配用美式、歐式等進(jìn)口的電纜配件及避雷器等。但進(jìn)口避雷器與國產(chǎn)避雷器參數(shù)并不一致，因此設(shè)備選型和使用時(shí)會(huì)存在一定的安全隱患。

4 結(jié)論

美式箱變的出現(xiàn)，并且以其獨(dú)特的優(yōu)勢在我國供電部門及居民小區(qū)得到廣泛使用。但是其在設(shè)計(jì)及施工過程中仍存在諸多不足與缺陷。美式箱變“放電”問題帶來的諸多潛在風(fēng)險(xiǎn)，分析其原因主要是由于美式箱變中電纜終端施工時(shí)存在一定的質(zhì)量問題及終端擊穿故障、以及避雷器額定電壓過低等造成的。因此，為預(yù)防上述問題出現(xiàn)，應(yīng)該從以下方面進(jìn)行，主要包括提高電纜終端施工質(zhì)量、加強(qiáng)竣工驗(yàn)收管理，定期紅外測溫、加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)，提高設(shè)計(jì)水平、加強(qiáng)設(shè)計(jì)審查，加強(qiáng)人員培訓(xùn)、提高業(yè)務(wù)素質(zhì)，合理選擇避雷器及其他元件;以減少和規(guī)避美式箱變“放電”故障的再次發(fā)生。

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