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摘 要：分析塔河油田美式箱变内“放电”现象的原因。这种现象的产生是由于箱式变内电缆头制作工艺的缺陷造成的,针对“放电”现象可能会产生的严重后果，提出了相应的防范措施。
关键词：放电；屏蔽层；半导体层；主绝缘
引言
塔河油田内美式箱变具有占地面积小、便于安放、降低线路损耗、缩短低压电缆长度，降低供电配套的造价等优点，所以普遍用于计转站和联合站内。本文对塔河油田内近期发现的美式箱变箱体内“放电”现象的原因进行分析，并提出相应的对策。
1 故障简介
巡视人员在对9-2计转站、1#注水站内美式箱变进行巡视时发现，用10KV验电器触碰美式箱变内的电缆终端部分，验电器报警；巡视人员用验电器触碰肘型插头避雷器接地线，验电器报警。针对上述报警现象，巡视人员对塔河油田内所有美式箱变内的绝缘情况进行了全面检查,发现现运行37台箱式变压器，其中25台箱式变压器存在电缆终端部分和肘型插头避雷器接地线有“放电”现象。
由于电缆长期运行于“放电”环境，降低了电缆终端部分的绝缘性能，严重威胁倒闸巡视人员的人身安全；当发生单相接地或过电压时，将会使此绝缘薄弱部位被击穿，最终导致两相接地短路的事故，影响设备的安全稳定运行；
2 故障分析
2.1原因
导致电缆终端和肘型插头避雷器“放电”现象发生的原因有以下几个方面：
1）美式箱变接地体腐蚀断开或高压电缆的屏蔽线和肘型插头避雷器接地线与接地体连接不良，产生悬浮电压。
2）避雷器质量问题，避雷器内氧化锌基片的性能变坏，影响避雷器的工作特性。
3）电缆终端制作工艺缺陷如：半导体层未清理干净、剥半导体层时划伤主绝缘、应力管与铜屏蔽层和半导体层接触不紧密等；这些都是造成电缆终端电场集中导致电场分布不均匀产生感应电压的因素。
2.2验证
1）测试9-2计转站、1#注水站的美式箱变的接地电阻均小于4Ω，检查所有高压电缆的屏蔽线和肘型插头避雷器接地线与接地体连接良好，故接地电阻不符合规范导致“放电”现象的原因可以排除。
2)对肘型插头避雷器进行绝缘试验、测量直流1mA（U1mA）下参考电压及0.75U1mA下的泄漏电流试验均合格。故避雷器质量问题，影响避雷器的工作特性，导致避雷器底部与大地连接处“放电”现象的原因可以排除。
3）在验证可能是电缆终端电场集中使电场分布不均匀产生感应电压的理论前我们先认识一下电缆铜屏蔽层和半导体层的作用。我们知道在电缆结构上有铜屏蔽层和半导体层，所谓“屏蔽”，实质上是一种改善电场分布的措施。电缆芯是由多根导线绞合而成，它与主绝缘层之间不可避免的形成气隙，这会造成电场集中使电场分布不均匀。在导体表面加一层半导电材料的屏蔽层，它与被屏蔽的导体等电位并与主绝缘层良好接触，从而避免在导体与绝缘层之间因为电场分布不均匀而发生局部放电，这一层屏蔽为内屏蔽层；同样在主绝缘表面和护套接触处也可能存在间隙，也是引起局部放电的因素，故在主绝缘层表面加一层半导电材料的屏蔽层，它与被屏蔽的主绝缘层有良好接触，与金属护套等电位，从而避免在绝缘层与护套之间发生局部放电，这一层屏蔽为半导体层；所以在正常情况下电缆的电场只有从铜导线沿半径向铜屏蔽层的电力线，没有芯线轴向的电场（电力线），电场分布是均匀的。如果电缆中这层半导体层和铜屏蔽层不存在三芯电缆中芯与芯之间的电场分布将极不均匀，发生放电或绝缘击穿的可能性非常大。如图一所示。
图一 电场分布图
引起电缆终端放电有以下因素:
首先在做电缆头时，剥去了铜屏蔽层和半导体层，改变了电缆原有的电场分布，将产生对电缆绝缘极为不利的切向电场，即沿导线轴向的电力线。在剥去屏蔽层后芯线的电力线向屏蔽层断口处集中。那么在屏蔽层断口处就是电缆最容易引起局部放电的，对于电缆终端而言，电场畸变最为严重，影响终端运行可靠性最大的是电缆外屏蔽层切断处。见图二和图三所示。
图二 剥去屏蔽层后电场线分布图
图三 未剥去屏蔽层电场线分布图
其次我们在电缆终端主绝缘表面发现有明显的划痕和毛刺，这种现象的存在将电力线汇集于绝缘薄弱的划痕处，导致此处电场强度相对集中，“放电”现象明显。
3 解决措施
为了改善运行电缆中的电场强度分布，结合对9-2计转站、1#注水站的试验结果，总结以下几种整改方法：
方法一、放弃现有的箱式变内电缆头的热缩的制作方法，重新制作冷缩电缆头。在制作过程中严格按照箱式变压器冷缩电缆头的制作工艺，铜屏蔽层和半导体层应从三叉手套处保留至肘型护套内；主绝缘上严禁有半导体层残留物，严禁有划痕和毛刺，并用砂纸打磨光滑，保证运行电缆中电场强度分布均匀。我们采用这种方法对9-2计转站的电缆头进行重新制作，箱体内电缆终端和避雷器“放电”现象消失。
方法二、以10KV验电器为工具，确认各相电缆的“放电”部位。因为铜屏蔽能改善电场分布，使电缆中的电场强度分布均匀，我们在“放电”的热缩部分沿一个方向缠绕铜屏蔽层，同时焊接一根接地良好的铜线在铜屏蔽层内，然后用高压绝缘胶带对铜屏蔽层进行固定。整改完后，用10KV验电器再次触及“放电”部位，箱体内电缆终端和避雷器“放电”现象消失。见图四所示
整改前 整改后
方法三、以10KV验电器为工具，确认各相电缆的“放电”部位，然后用电缆终端制作中使用的半导体胶带对“放电”部位进行来回缠绕，箱体内的“放电”现象仍未消失。
4 经济效益评估和质量评价
综上所述，我们认为方法二适合塔河油田内箱式变压器“放电”现象整改。
5结束语
为了消除箱式变压器箱体内“放电”现象，我们应加强对技术人员专业知识培训，提高制作和安装电缆头的技术水平，把好入口关；同时加大对新投运电缆的试验力度，使设备处于可控状态，延长设备的安全稳定运行时间。
参考文献
[1]朱德恒 淡克雄.电绝缘诊断技术[M] 北京：水利水电出版社
[2]王先冲.电磁场实际及应用 [M] 北京：科学出版社
[3]张仁豫.高电压试验技术[M] 北京：清华大学出版社
关键词：放电；屏蔽层；半导体层；主绝缘
引言
塔河油田内美式箱变具有占地面积小、便于安放、降低线路损耗、缩短低压电缆长度，降低供电配套的造价等优点，所以普遍用于计转站和联合站内。本文对塔河油田内近期发现的美式箱变箱体内“放电”现象的原因进行分析，并提出相应的对策。
1 故障简介
巡视人员在对9-2计转站、1#注水站内美式箱变进行巡视时发现，用10KV验电器触碰美式箱变内的电缆终端部分，验电器报警；巡视人员用验电器触碰肘型插头避雷器接地线，验电器报警。针对上述报警现象，巡视人员对塔河油田内所有美式箱变内的绝缘情况进行了全面检查,发现现运行37台箱式变压器，其中25台箱式变压器存在电缆终端部分和肘型插头避雷器接地线有“放电”现象。
由于电缆长期运行于“放电”环境，降低了电缆终端部分的绝缘性能，严重威胁倒闸巡视人员的人身安全；当发生单相接地或过电压时，将会使此绝缘薄弱部位被击穿，最终导致两相接地短路的事故，影响设备的安全稳定运行；
2 故障分析
2.1原因
导致电缆终端和肘型插头避雷器“放电”现象发生的原因有以下几个方面：
1）美式箱变接地体腐蚀断开或高压电缆的屏蔽线和肘型插头避雷器接地线与接地体连接不良，产生悬浮电压。
2）避雷器质量问题，避雷器内氧化锌基片的性能变坏，影响避雷器的工作特性。
3）电缆终端制作工艺缺陷如：半导体层未清理干净、剥半导体层时划伤主绝缘、应力管与铜屏蔽层和半导体层接触不紧密等；这些都是造成电缆终端电场集中导致电场分布不均匀产生感应电压的因素。
2.2验证
1）测试9-2计转站、1#注水站的美式箱变的接地电阻均小于4Ω，检查所有高压电缆的屏蔽线和肘型插头避雷器接地线与接地体连接良好，故接地电阻不符合规范导致“放电”现象的原因可以排除。
2)对肘型插头避雷器进行绝缘试验、测量直流1mA（U1mA）下参考电压及0.75U1mA下的泄漏电流试验均合格。故避雷器质量问题，影响避雷器的工作特性，导致避雷器底部与大地连接处“放电”现象的原因可以排除。
3）在验证可能是电缆终端电场集中使电场分布不均匀产生感应电压的理论前我们先认识一下电缆铜屏蔽层和半导体层的作用。我们知道在电缆结构上有铜屏蔽层和半导体层，所谓“屏蔽”，实质上是一种改善电场分布的措施。电缆芯是由多根导线绞合而成，它与主绝缘层之间不可避免的形成气隙，这会造成电场集中使电场分布不均匀。在导体表面加一层半导电材料的屏蔽层，它与被屏蔽的导体等电位并与主绝缘层良好接触，从而避免在导体与绝缘层之间因为电场分布不均匀而发生局部放电，这一层屏蔽为内屏蔽层；同样在主绝缘表面和护套接触处也可能存在间隙，也是引起局部放电的因素，故在主绝缘层表面加一层半导电材料的屏蔽层，它与被屏蔽的主绝缘层有良好接触，与金属护套等电位，从而避免在绝缘层与护套之间发生局部放电，这一层屏蔽为半导体层；所以在正常情况下电缆的电场只有从铜导线沿半径向铜屏蔽层的电力线，没有芯线轴向的电场（电力线），电场分布是均匀的。如果电缆中这层半导体层和铜屏蔽层不存在三芯电缆中芯与芯之间的电场分布将极不均匀，发生放电或绝缘击穿的可能性非常大。如图一所示。
图一 电场分布图
引起电缆终端放电有以下因素:
首先在做电缆头时，剥去了铜屏蔽层和半导体层，改变了电缆原有的电场分布，将产生对电缆绝缘极为不利的切向电场，即沿导线轴向的电力线。在剥去屏蔽层后芯线的电力线向屏蔽层断口处集中。那么在屏蔽层断口处就是电缆最容易引起局部放电的，对于电缆终端而言，电场畸变最为严重，影响终端运行可靠性最大的是电缆外屏蔽层切断处。见图二和图三所示。
图二 剥去屏蔽层后电场线分布图
图三 未剥去屏蔽层电场线分布图
其次我们在电缆终端主绝缘表面发现有明显的划痕和毛刺，这种现象的存在将电力线汇集于绝缘薄弱的划痕处，导致此处电场强度相对集中，“放电”现象明显。
3 解决措施
为了改善运行电缆中的电场强度分布，结合对9-2计转站、1#注水站的试验结果，总结以下几种整改方法：
方法一、放弃现有的箱式变内电缆头的热缩的制作方法，重新制作冷缩电缆头。在制作过程中严格按照箱式变压器冷缩电缆头的制作工艺，铜屏蔽层和半导体层应从三叉手套处保留至肘型护套内；主绝缘上严禁有半导体层残留物，严禁有划痕和毛刺，并用砂纸打磨光滑，保证运行电缆中电场强度分布均匀。我们采用这种方法对9-2计转站的电缆头进行重新制作，箱体内电缆终端和避雷器“放电”现象消失。
方法二、以10KV验电器为工具，确认各相电缆的“放电”部位。因为铜屏蔽能改善电场分布，使电缆中的电场强度分布均匀，我们在“放电”的热缩部分沿一个方向缠绕铜屏蔽层，同时焊接一根接地良好的铜线在铜屏蔽层内，然后用高压绝缘胶带对铜屏蔽层进行固定。整改完后，用10KV验电器再次触及“放电”部位，箱体内电缆终端和避雷器“放电”现象消失。见图四所示
整改前 整改后
方法三、以10KV验电器为工具，确认各相电缆的“放电”部位，然后用电缆终端制作中使用的半导体胶带对“放电”部位进行来回缠绕，箱体内的“放电”现象仍未消失。
4 经济效益评估和质量评价
综上所述，我们认为方法二适合塔河油田内箱式变压器“放电”现象整改。
5结束语
为了消除箱式变压器箱体内“放电”现象，我们应加强对技术人员专业知识培训，提高制作和安装电缆头的技术水平，把好入口关；同时加大对新投运电缆的试验力度，使设备处于可控状态，延长设备的安全稳定运行时间。
参考文献
[1]朱德恒 淡克雄.电绝缘诊断技术[M] 北京：水利水电出版社
[2]王先冲.电磁场实际及应用 [M] 北京：科学出版社
[3]张仁豫.高电压试验技术[M] 北京：清华大学出版社