室外电器设备缺陷故障和防护
室外电器设备缺陷故障和防护
摘要：室外电器设备受风沙、雨雪、洪水、日晒、温差、高寒等环境因素影响，与安装在室内的电器设备相比，更容易产生一些特殊缺陷故障，针对环境因素的不良作用，安装在室外的电器设备必须增加相应的防护措施，才能避免或减小环境因素的负面影响，本文依据油田现场情况，浅析所见的环境因素引起的电器缺陷故障及可行的防护措施。
关键词：室外电器 缺陷故障 防护措施
油田所有生产设备的正常运行，几乎都离不开电力保障。在炼化厂、处理厂、联合站、集油(气)站等场所，电器设备主要集中安置在室内;而在油气田分布广泛的单井，许多电器设备安置在室外，如：变压器、配电(箱)柜、节能柜、计量柜、控制盘柜、电磁加热器、管道加热监测仪表和附件等。
被安装在室外的这些设备，功能虽然相对单一，但如果安装设计不周、防护措施不足、维护不及时，很容易造成性能缺失、故障和其他缺陷，从而影响生产。
安置在室外的电器设备与室内电器设备相比，其所受的环境影响因素主要包括：风、沙尘、雨雪、洪水、日晒、温差、高寒等。
以下，仅对密切关联环境因素的危害，引起的'故障缺陷和防护措施作一简要探讨。
一、电器触点接触面进入沙粒引起的接触故障(风沙和密封因素)：
油田大多地处戈壁及沙漠区域，受其影响较大的是配电、控制箱柜等，配电箱柜密封不良时，沙尘易进入配电箱内。沙粒主要成分二氧化硅SIO2，硬度大熔点高，电器触点间进入沙粒，使动静触点间不能紧密结合引起额外接触间隙，带来了严重的接触不良故障，它带来的电器危害我们常见的有如下几类：
1.柜内断路器、交流接触器等分合机构和触点间进入沙粒，导致开关操作涩阻或卡死，分合闸后出现缺相或接触不良引起接触电阻增大发热，严重的造成端子烧蚀等故障;
2.用电设备(如：电机)，操作失灵或严重故障状态运行，包括：电机正常操作启不起来或停不下来，缺相运行，电机启动时接触器连续不停地吸合断开，接触器触点及接线端子发热，这类异常，直接原因也是接触器触点和线圈间进入沙粒，引起触点接触间隙产生电弧，造成触点粘接无法分合闸或者虚接。
以上故障风沙是直接因素，间接原因是配电箱密封不严。多发生于沙漠区域(如新疆油田)。
解决和防护措施：
1.对配电箱柜门沿，增加或更换密封条，较大的柜门上锁后用铁丝捆扎使密封贴合更严实。
2.对柜内开关电器定时用吸尘器吸尘和风机吹扫，对进了沙粒的开关必要时拆下开关解体清洁。
3.将密封不良的配电箱柜更换成防风沙防水性良好的户外配电箱。
二、配电控制箱柜进水引起的故障(雨雪和密封因素)
配电箱进水一般属雨水、雪融水，通过密封不良的箱柜门缝、个别从老式配电箱上箱盖进线孔缝隙等渗入。配电箱进水引起的故障包括：相间短路跳闸、接地跳闸及由于短路电弧引起的电器烧损和火灾，一旦发生故障将造成配电所控制的设备停止运行，恢复工作消耗的材料配件人力资源较大。请看以下案例：
该案例图片2011年4月某油田一起单井户外配电柜由于下雨进水，进线总开关、接触器、接线端子和转换开关进水引起短路放电电弧烧损电器案例，户外配电箱的防水防护对配电设备的安全运行是致命的，在日常维护工作中必须严密关切。
防护措施主要从以下几点入手：
1.从防水密封入手，做好日常预防性的维护，做好老旧柜门的变形校正和更换密封条工作，巡护时检查穿线孔的密封性，及时更换老化开裂的防水密封胶泥，确保雨雪水不能渗入箱内。
2.落实雨雪季节前的针对性防护工作。
3.对密封存在严重不足的早期配电箱柜，应计划性的更换改造，使用防水防尘良好的配电箱。
4.新项目设计使用户外配电箱，需严格选型防水防尘性能良好，箱柜结构稳固不易变形的产品。
三、老化、脆裂、缺失 (日晒因素)
先看以下图片：
这张图片为防爆控制柜开关指示灯，由于风吹日晒，有灯罩明显缺损的、存在灯罩开裂的，另外由于日晒原因，其中两盏亮着的指示灯在白天很难辨识。
日晒缺陷的防护措施：
1.安装时选择将操作指示面板面向北，即可基本避免日晒引起的损坏;
2.如果一定要面向南及偏南方向安装，就应当对类似露天安装的带有操作和指示的设备增加遮阳防晒罩;
建议：油田野外单井设备的安装布局设计，应当首先考虑安全、可靠、时效、便于辨识和维护等，布局的美观应其次。
四、变压器引线橡塑绝缘层提前开裂 (日晒老化、高寒脆化、应力综合因素)：
户外安装的变压器和电机等设备在油田是非常普遍的，变压器和电机上下引线绝缘层橡塑绝缘材料本身存在明显的老化特性，户外环境因素会加剧老化程度。露天条件下有自然老化和异常开裂现象之分，一般通过定期(3～5年)维护，在自然老化达到防护水平不足前即予以更换，即可保障安全运行，有效避免了老化引起的故障。
另外一个现象属细节问题，多发生在下引线连接变压器低压桩的4根分线绝缘层异常开裂和电机接线柱处发生弯曲度过大引起的绝缘层异常破损。这里的异常指使用期限较短1～2年，开裂多位于电缆弯曲率较大处，这主要是电缆弯曲率较大处的绝缘层始终受到了拉伸应力，经爆晒、冬夏温差影响，局部材料塑性疲劳和冬季脆化，在绝缘层内金属丝应力作用下产生开裂，而失去绝缘防护水平。
根据以上分析建议的防范措施有：
1.安装连接变压器上下引线时，可适当增加主电缆的曲率，主电缆有完整的防护层(铠甲等)，尽量减小分支电缆曲率，也就减小了分支线缆所受的应力;
2.受安装位置空间限制，需要分支电缆有较大弯曲和扭曲时，应当安装紧故前后，人为消除防护层受到的应力，即在原有曲率下进一步增大曲率，使电缆克服固有弹性产生永久变形后符合紧固后的自然曲率状态，能避免或减小防护绝缘层受到的应力影响。
3.电缆安装完成后，应作妥善的紧固，防止大风引起的电缆摆动引起应力作用。
以上是对近几年户外电器维护工作中，遇到相对普遍的故障缺陷的浅析，对问题的分析判断多有局限，期望同仁多指正并共同探讨，找到更多更好的措施加以防范，以削减环境因素对户外电器设备的不利影响，纠正人为因素埋下的隐患，从客观和主观共同入手提高户外电器设备完好率，提高工作质量，提高工作效率。
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