配电设备抽检及主要质量问题述评

马德英 蒲兵舰 王天 王吉 王震宇 杨涛

摘 要：根据2017年配电变压器、柱上开关、电力电缆、架空绝缘电缆等4类物资检测数据，介绍各检测项目的检测量、合格率等情况；介绍几类物资主要发生产品质量问题检测项目的试验方法及注意事项，对不合格原因进行分析，并介绍该产品质量问题可能导致的后果，以期为配电设备运维单位、检测机构和相关设备制造商在工作中需要重点关注的设备问题提供借鉴。

关键词：物资抽检；配电变压器；柱上开关；电力电缆；架空绝缘电缆；质量问题

中图分类号：F426.61 文献标识码：A 文章编号：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

随着用电需求的持续增长，配电网结构日益复杂，设备数量也随之骤增。配网设备作为配电系统的重要组成部分，对配电网的安全可靠运行起着至关重要的作用。组成配电网的一次设备包括配电变压器、开关柜、环网柜、电力电缆和低压柜等多种配电设备[1]，配电系统中任何一种设备出现故障都可能引起该条线路停电跳闸。为保证所采购电力设备质量，国网河南省電力公司2012年成立物资质量检测中心，主要对省公司采购的配网设备开展抽检。通过几年的摸索积累，国网河南省电力公司已具备较强的技术能力，2017年通过物资抽检发现各类产品质量问题225起，主要产品质量问题集中在配电变压器、柱上开关、电力电缆和架空绝缘电缆等。现对上述几类配电设备主要开展的试验项目进行述评，并对主要质量问题进行分析。

1 几类配电设备检测情况

1.1 配电变压器检测情况

2017年所检测配电变压器全部为10kV，容量为50kVA至630kVA的油浸式变压器，主要为S11型、S13型及非晶合金配变。2017年共完成1 000台配电变压器检测，检测中共发现产品质量问题82起，整体不合格率为8.2%。2017年所开展检测项目及各试验项目检测情况见表1。

1.2 柱上开关检测情况

2017年，柱上开关抽检涉及的断路器为全部10kV真空断路器，主要为ZW32型，也有少量ZW20和ZW51型。2017年共完成197台柱上开关检测，检测中共发现产品质量问题10起，整体不合格率为5.08%。2017年所开展检测项目及各试验项目检测情况见表2。

1.3 电力电缆检测情况

2017年所检测电力电缆包括1kV和10kV电压等级电力电缆。其中，10kV电缆为3芯，一般为交联聚乙烯绝缘、双钢带铠装，电压等级为8.7/10kV或8.7/15kV。1kV电缆为4芯或5芯，绝缘材料一般为交联聚氯乙烯绝缘，也有少部分为聚氯乙烯绝缘，电压等级为0.6/1kV。2017年共完成330个电力电缆样品检测，检测中共发现产品质量问题22起，整体不合格率为6.73%。2017年所开展检测项目及各试验项目检测情况见表3。

1.4 架空绝缘电缆检测情况

2017年所检测架空绝缘电缆包括1kV和10kV电压等级架空绝缘电缆，全部为交联聚乙烯绝缘，导体大部分为铝绞线或钢芯铝绞线，也有少部分软铜线。2017年共完成464个架空绝缘电缆样品检测，检测中共发现产品质量问题36起，整体不合格率为7.76%。2017年所开展检测项目及各试验项目检测情况见表4。

2 主要质量问题分析

2.1 配电变压器主要质量问题

2.1.1 突发短路试验。因配变突发短路试验复杂且费用高，2017年共对45台配电变压器开展该项试验，该试验项目不合格率高达62.2%。开展突发短路试验时，对配变每相进行3次大电流突发短路，要求试验波形、试验后配变外观无异常，且试验后短路电感值相比试验前偏差不超过标准值。统计2017年发现的28起突发短路不合格情况，问题主要出现在短路试验后试品短路电抗值超标、短路试验后绝缘丧失等，原因是突发短路试验后配变绕组的变形、位移。

配电变压器突发短路试验考核配变突发短路、绕组电流突然剧增状态下，配变绕组可承受短路应力的能力。若配变抗短路能力不足，其在运行中出现突然短路时，虽然短路暂态过程非常短促，但配电变压器绕组线圈会出现急剧变大的短路力，过大的短路力可能会使绕组形状产生扭曲、绷断等故障，较严重的可能会导致油箱开裂，进而出现泄油等情况[2]。

2.1.2 温升试验。2017年所检测配电变压器温升试验不合格率达到7.69%。温升试验大致方法为保持配变在额定电压、电流下达到热稳定状态时，测量并计算绕组平均温升与顶层油温升，要求绕组平均温升与顶层油温升不超过规定值。统计2017年发现的9起温升不合格情况，问题主要为高压或低压绕组温升值超标。

配电变压器温升试验不合格的主要原因是生产厂家为降低成本而减小油道，缩短绝缘间距，减小箱体体积，致使生产的配变散热能力不足。配变绝缘系统在较高运行温度下会加速老化，使配变寿命缩短。

2.2 柱上开关主要质量问题

2.2.1 绝缘试验。雷电冲击耐压与主回路交流耐压试验都属于绝缘试验，试验方法为分别对柱上开关的断口间（断路器分闸状态下）和整体对地（断路器合闸状态下）施加标准雷电冲击电压、工频电压。交流耐压试验不合格的现象多数为在未达到规定电压时即出现电流值过大或绝缘击穿；雷电冲击耐压不合格的现象多数为负极性电压下断口15次雷电冲击耐压试验时击穿次数超过3次。

绝缘试验直接考核了柱上开关的绝缘性能，绝缘试验发生不合格情况一般为柱上开关生产工艺未严格按照要求进行，导致绝缘存在缺陷。此类产品在运行时出现绝缘故障的概率将会大为增加。

2.2.2 机械特性试验。2017年所检测柱上开关机械特性试验不合格率达到1.02%。该项试验中所开展的具体项目包括三相分合闸时间、合闸弹跳时间和分合闸同期等，其中不合格情况主要发生在合闸弹跳、分合闸同期。其原因主要为真空断路器本体机械性能较差，或生产组装过程中，其传动拐臂、传动连扳等安装工艺不符合规定[3]。

柱上开关如果同期性较差，可能会对开关的分断能力造成严重影响。而断路器合闸弹跳瞬间能引起电力系统或设备产生高频振荡，所产生的过电压会对电气设备的绝缘造成损害，合闸弹跳还容易导致触头的熔焊[4]。

2.3 电力电缆主要质量问题

2.3.1 导体直流电阻。2017年所检测电力电缆导体直阻不合格率达到近4%。导体直流电阻试验通常采用电压电流法（内接法），测量3～5m试样的直流电阻值，并折算至20℃/km下与标准值进行对比。电力电缆导体直流电阻的大小表征了其通流能力，是其重要参数。

若电缆导体直阻超标，运行中载流量较大时易发热严重，可能引起绝缘加速老化或其他故障。根据统计，电缆导体直阻不合格除少数因生产工艺不良导致外，绝大部分原因是导体截面偏小。由于导体线径（尤其是铜导体）生产成本影响较大，一些供应商为节省成本导致该问题发生。而导体截面大小可通过截取一定长度的电缆导体，进行称重后换算得到。

2.3.2 电缆主绝缘热延伸试验。2017年所检测电力电缆主绝缘热延伸试验不合格率约为3%。绝缘热延伸试验是考核交联聚乙烯绝缘材料在热和负荷作用下塑性变形和永久变形的一种检验方法，将从绝缘皮上取得并制成的哑铃型试样在约200℃的试验温度和一定负重的条件下，经过较短时间热老化后的延伸率变化来体现塑性变形和永久变形，主要考核交联聚乙烯绝缘材料的原料配比与交联工艺[5]。

电力电缆主绝缘热延伸不合格问题的主要原因是一些厂家在电缆生产过程中对绝缘层绝缘材料的原料配比有误、交联工艺控制不良或进行交联的时间不够，导致产品交联度太低达不到标准要求。

2.3.3 结构尺寸检查。电缆结构尺寸检查包括对绝缘厚度、绝缘偏心度、铠装层厚度和护套厚度等的检查，是电力电缆抽检试验中的重要项目，一般使用投影仪对从电缆线芯上环切下来的绝缘环状试样进行绝缘厚度和偏心度测量，使用测厚仪和千分尺等量具对电缆的护套、铠装层进行厚度测量。

对于相同的绝缘材料的电缆，其绝缘厚度、偏心度直接影响绝缘强度，尤其是绝缘偏心度对电缆的使用寿命有较大影响；电缆的铠装层、护套有较好的保护作用并提供较强的硬度，若电缆铠装层和护套厚度不达标，电缆可能在施工、运行等环节发生破损而引发故障。

2.4 架空绝缘电缆主要质量问题

2.4.1 导体直流电阻。2017年所检测架空绝缘电缆导体直阻不合格率约为6%。架空绝缘电缆导体直阻测量方法与电力电缆基本相同，不同点在于架空绝缘电缆试样不到2m。另外，对架空绝缘电缆导体直阻不合格的试样测量导体直径，测量值一般会小于国标中该型号直径的推荐值。

2.4.2 绝缘热延伸试验。2017年所检测架空绝缘电缆绝緣热延伸试验不合格率达到约6%。架空绝缘电缆绝缘热延伸试验方法与电力电缆基本相同，但制备的哑铃型试件应取自除去任何凸脊或半导电层绝缘的内层部分。另外，相比于电力电缆，架空绝缘电缆的绝缘层直接裸露在外，更容易遭到外部物体破坏，因此架空绝缘电缆绝缘热延伸性能的好坏是其重要指标。

3 结语

通过对2017年几类物资检测结果数据的统计、分析发现，配电变压器的突发短路试验、温升试验，柱上开关的绝缘试验、机械特性试验，电力电缆的导体直阻、绝缘热延伸、结构尺寸检查，架空绝缘电缆的导体直阻、绝缘热延伸等几项试验发现质量问题的概率较高，且这些试验项目分别表征了几类物资的关键性能，对其运行稳定性发挥着重要作用。

相关设备制造商、检测机构和配电设备运维单位可分别在制造、检测、运行等环节对文中所述相关问题加以重视，以降低不必要的经济损失。

参考文献：

[1]霍明雷，刘艳，杨林等.计及风险损失的配电设备检修方式选择[J].电力系统保护与控制，2014（19）：100-106.

[2]李帅.10kV级油浸式配电变压器漏磁场和抗短路能力的研究[D].天津：河北工业大学，2014.

[3]熊志伟.10kV真空断路器故障处理方法及其改进措施[J].供用电，2012（3）：58-60.

[4]沈忠威，薛培鑫.浅谈真空断路器触头自闭力与合闸弹跳[J].高压电器，2004（5）：385-387.

[5]蒲兵舰，马德英，王吉，等.线缆类物资抽检项目及主要质量问题述评[J].河南科技，2016（19）：114-116.