配網(wǎng)供電可靠性因素及措施探討

賴曉曼

摘 要：電網(wǎng)供電可靠性是指電力系統(tǒng)持續(xù)供電的能力，它反映了電力系統(tǒng)對國民經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)中電能需求的滿足能力，是考量電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，是衡量一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。研究供電可靠性，就是研究如何用最科學(xué)、最經(jīng)濟(jì)、最安全的方式，充分挖掘發(fā)輸變電設(shè)備的能力，確保向全網(wǎng)所有用戶持續(xù)不間斷地供給電壓、頻率合格的電源，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全方位的安全管理以及質(zhì)量管理。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)；供電可靠性

中圖分類號：TM732 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）21-0130-03

電網(wǎng)供電可靠性是電力系統(tǒng)持續(xù)供電的能力， 它對經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生產(chǎn)時(shí)刻產(chǎn)生影響，因此有必要對影響配網(wǎng)供電可靠性的相關(guān)因素進(jìn)行分析，進(jìn)而有針對性的采取相關(guān)提高配網(wǎng)供電可靠性的措施。

1 影響供電可靠性的因素

1.1 中性點(diǎn)接地方式

中性點(diǎn)接地方式是供電系統(tǒng)運(yùn)行中一個(gè)重要的綜合性課題，如何接地最終會影響繼電保護(hù)配置、絕緣配合情況、人身安生以及絕緣配合等。在我國，35 kV及以下配電網(wǎng)的中性點(diǎn)主要采用不接地運(yùn)行的方式，但隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及電力工業(yè)的快速增長，城鄉(xiāng)電網(wǎng)的完善，一些影響系統(tǒng)絕緣壽命以及供電可靠性的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，包括：由于絕緣損壞、弧光接地以及導(dǎo)線遭雷擊故障引起的過電壓、熔絲熔斷，此外，還有大量的瞬時(shí)性單相接地故障。因此，如何選擇接地方式，是影響供電可靠性指標(biāo)的一個(gè)重要決定。

目前，我國配網(wǎng)采用的中性點(diǎn)接地方式主要有三種：中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地、中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地、中性點(diǎn)不接地等方式。其中，中性點(diǎn)不接地優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單，供電可靠性高；缺點(diǎn)是無法有效地抑制弧光過電壓，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，正常相的最大過電壓值可能超過3.5倍的相電壓，因此與繼電保護(hù)配合起來有一定的難度，并且其容易發(fā)展成為兩相短路。由于其適用于電容電流小于10 A的電網(wǎng)，同時(shí)允許單相接地運(yùn)行2 h，經(jīng)濟(jì)成本較為低廉，在我國得到大量的采用。經(jīng)小電阻接地運(yùn)行方式下，優(yōu)點(diǎn)是：弧光過電壓水平得到了大幅度的限制，同時(shí)，單相接地故障情況下，正常相的最大過電壓幅值降為1.732倍相電壓；缺點(diǎn)是其供電可靠性較低，同時(shí)，要有足夠多的備用線路，確保故障線路被迅速切除后的負(fù)荷，投資較大，經(jīng)濟(jì)成本高。消弧線圈接地運(yùn)行方式的優(yōu)點(diǎn)是供電可靠性較高、安全性高、通信干擾小、人身安全有保障；其缺點(diǎn)是抑制過電壓的能力較低、降低保護(hù)選擇性，人工調(diào)諧難度高。但是，隨著消弧技術(shù)的提高，接地選線、可控硅技術(shù)等的引入，經(jīng)消弧線圈拉地的優(yōu)越性越來越明顯。

1.2 電網(wǎng)接線

目前，35 kV及以下電壓等級的電網(wǎng)接線方式一般采用單電源輻射接線、普通環(huán)形接線、牽手環(huán)形接線。

其中，單電源輻射接線線路末端沒有連接其它電源，線路僅靠一個(gè)電源供電。這種接線方式結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，運(yùn)行維護(hù)較易，但是供電可靠性低，多用于農(nóng)網(wǎng)及小城市。

普通環(huán)形接線是指在同一個(gè)變電站的低壓母線中，將不同的雙回配電線路的中段或是尾段連接起來，形成一個(gè)環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)。一般這兩回線是在不同的低壓母線上供電，這種情況，當(dāng)一段低壓母線停電時(shí)，不會影響用電情況；只有當(dāng)整個(gè)變電上失壓時(shí)，才可能造成用戶停電。與輻射形接線相比，該種接線投資較高，但當(dāng)供電線路需要檢修時(shí)，計(jì)劃停電管理較為容易，停電范圍小，造成的用戶平均停電時(shí)間也較小，適用于大、中型城市市郊。

牽手式環(huán)形供電中，通過為一條線路提供雙端電源，采用環(huán)形設(shè)計(jì)、開網(wǎng)運(yùn)行的管理模式，使得任一端停電的情況下都要以給另一端進(jìn)行供電。其結(jié)線方式是通過將不同的變電站中同一電壓等級母線所供電的兩回主干線進(jìn)行連接，形成“牽手”供電的方式。

在這種接線模式下，主干線被劃分為不同的分段點(diǎn)，通過在分段點(diǎn)安裝SF6、真空斷路器等設(shè)備，確保在這些分段點(diǎn)之間任意一段停電檢修時(shí)，不影響其它分段的供電。總的來說，牽手式環(huán)形供電的優(yōu)點(diǎn)是：停電檢修方便，縮小停電范圍，減短停電時(shí)間，對用戶影響小。最重要的是，這種接線方式的成本并不一定比普通環(huán)形接線高。但其要求這兩個(gè)不同的變電站的變壓器要有足夠的容量，確保轉(zhuǎn)供情況下能夠負(fù)擔(dān)轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，一般情況下，要求相關(guān)變電站的主變?nèi)萘恳凶銐蚋叩脑６取s為30%左右，對于牽手環(huán)形接線來說，這個(gè)備用容量是足夠的。

一般情況下，牽手環(huán)形接線根據(jù)斷開點(diǎn)的設(shè)置，有兩種運(yùn)行方式：一種是將斷開點(diǎn)設(shè)置在兩個(gè)變電站的其中一個(gè)出線端，也就是在將出口斷路器斷開，使其處于熱備用狀態(tài)；這種供電方式在變電站主變、母線故障時(shí)，可以迅速地轉(zhuǎn)移供電負(fù)荷，供電可靠性高，但是相應(yīng)的線損比較大，不甚經(jīng)濟(jì)。另一種是在兩回主干線的中間分段點(diǎn)進(jìn)行隔離，分由兩端供電，這種供電方式線損較小，當(dāng)輸電線路發(fā)生故障時(shí)，停電影響范圍較小，但其要求配網(wǎng)能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動以及自動化功能，否則，當(dāng)出現(xiàn)故障需要轉(zhuǎn)移負(fù)荷時(shí)，需要有一個(gè)運(yùn)行人員倒閘操作時(shí)間。

2 設(shè)備故障率

電氣設(shè)備是電力系統(tǒng)中的基本組成單元，而配電設(shè)備則是配電系統(tǒng)中的基礎(chǔ)。因此，配電設(shè)備、元件運(yùn)行狀態(tài)的可靠性，直接決定著供電可靠性的程度。降低設(shè)備故障率，就是提高供電可靠性。造成設(shè)備故障的原因一般有：過電壓、絕緣水平、外力破壞等。

2.1 過電壓

過電壓主要有內(nèi)外過電壓，35 kV及以下電網(wǎng)絕緣水平低，雷擊、感應(yīng)雷或是其它因素導(dǎo)致的過電壓是設(shè)備故障的主要因素。

雷擊是影響配網(wǎng)設(shè)備安全的主要因素；雷擊時(shí)，對配網(wǎng)設(shè)備造成損傷的情況一般有：雷直擊于配電架空線路或是其它元件，這種情況概率小，但破壞力大；另一種是雷電落在設(shè)備附近，由于產(chǎn)生極大的電流，通過電磁耦合感應(yīng)，在附近的設(shè)備上產(chǎn)生過電壓。這種過電壓對絕緣強(qiáng)度不夠或是防雷措施不夠的設(shè)備產(chǎn)生閃絡(luò)、反擊，最終導(dǎo)致設(shè)備損壞。

內(nèi)部過電壓主要是指鐵磁諧振過電壓，由于配網(wǎng)中變壓器、互感器等元件主要是感性元件，而電纜、架空線路以及部用戶設(shè)備等容性元件之間磁化特性的非線性。使得在某種特定條件下產(chǎn)生諧振，進(jìn)而引起過電壓。

此外，弧光過電壓也是危及設(shè)備安全的原因之一，發(fā)生接地故障時(shí)，如果接地點(diǎn)電弧反復(fù)熄滅，重燃，則該過程會產(chǎn)生數(shù)倍于正常電壓的過電壓。

2.2 絕緣配置及絕緣老化

設(shè)備的故障率很大程度也取絕于其絕緣配置以及絕緣老化的情況。

其中，絕緣配置主要是一個(gè)成本優(yōu)化問題，根據(jù)相關(guān)規(guī)范計(jì)算可能出現(xiàn)在不同電壓等級、不同元件上的相對地過電壓、相間過電壓、操作過電壓等，配合相應(yīng)的限壓措施、選擇適當(dāng)?shù)慕^緣強(qiáng)度，最后綜合可能的基建、運(yùn)維成本、供電可靠性等邊界條件進(jìn)行選擇。其中，工作電壓是決定絕緣子串個(gè)數(shù)的條件，根據(jù)該工作電壓下，元件所處環(huán)境的污穢程度確定及爬電比距，單個(gè)絕緣子的高度，最終計(jì)算出所需的絕緣子個(gè)數(shù)，再考慮機(jī)械負(fù)載等因素，最終按照各種過電壓的條件進(jìn)行驗(yàn)算。

絕緣老化，就是指電氣設(shè)備絕緣材料中的固態(tài)電解質(zhì)、液體在長期運(yùn)行過程中，產(chǎn)生的不可逆物理變化以及化學(xué)變化，使得其物理、化學(xué)、機(jī)械、電氣等方面的性能產(chǎn)生劣化的情況。由于配電設(shè)備運(yùn)行環(huán)境大都比較惡劣，受到戶外酸堿、鹽堿、灰塵、紫外線、高溫、日曬等的影響，容易產(chǎn)生化學(xué)老化，其中由于長期過負(fù)荷、接觸不良、局部放電等產(chǎn)生的熱量是導(dǎo)致絕緣介質(zhì)老化的主要原因。絕緣老化最主要的問題是其不可逆、發(fā)展緩慢，同時(shí)缺乏相應(yīng)的在線監(jiān)測裝置，在其演變成故障后才能進(jìn)行修理、更換。

2.3 外力破壞

外力破壞可分為盜竊電力設(shè)施、施工破壞、車輛破壞，雜物如風(fēng)箏、布條，以及鳥害等。近年來，外力破壞因素逐漸成為影響電網(wǎng)安全最主要的因素之一。

3 提高供電可靠性的措施

3.1 加強(qiáng)配網(wǎng)管理水平，提高供電可靠性

從目前來看，員工技術(shù)水平、責(zé)任心、領(lǐng)導(dǎo)重視水平、人員結(jié)構(gòu)是影響配網(wǎng)各項(xiàng)工作開展的主要因素之一。為提高供電可靠性，應(yīng)從以下幾方面著手

3.1.1 建立完善的管理體系

成立專門的可靠性管理機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步配置專業(yè)管理人員，統(tǒng)一執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，避免多頭管、都不管、責(zé)任不明確、職責(zé)不到位的現(xiàn)象，避免重復(fù)工作，兩張皮的現(xiàn)象。實(shí)行目標(biāo)化指標(biāo)化管理，根據(jù)企業(yè)自身情況，落實(shí)企業(yè)指示的層層分解，進(jìn)一步落實(shí)具體、確保目標(biāo)實(shí)施的可操作性。

3.1.2 落實(shí)基礎(chǔ)工作

要實(shí)行有效的管理措施，基礎(chǔ)臺帳的健全是最基本的保證。目前對大多數(shù)配網(wǎng)來說，基礎(chǔ)臺帳不健全是普遍的情況。在農(nóng)網(wǎng)，對相關(guān)設(shè)備的日常巡視、測試工作、維護(hù)保養(yǎng)等工作都無法到位，對設(shè)備的銹蝕、老化、污穢、漏油、接地電阻超標(biāo)以及接地線斷裂等情況都無法及時(shí)處理。這種情況嚴(yán)重制約了供電可靠性的達(dá)標(biāo)。只有提高人員技術(shù)水平、配置足量人員、進(jìn)一步落實(shí)臺帳工作，才能解決基礎(chǔ)工作無法到位的問題。

3.2 開展?fàn)顟B(tài)檢修、綜合作業(yè)以及帶電作業(yè)，縮短停電時(shí)間

通過開展?fàn)顟B(tài)檢修，落實(shí)綜合作業(yè)以及帶電作業(yè)，有利于進(jìn)一步提高供電可靠性。其中，狀態(tài)檢修是與傳統(tǒng)的“計(jì)劃性檢修”相區(qū)別的，根據(jù)設(shè)備評價(jià)以及風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果，結(jié)合設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況開展的檢修手段，在確保設(shè)備盡可能健康地、長時(shí)間地處于運(yùn)行狀態(tài)的情況下，只有當(dāng)設(shè)備結(jié)構(gòu)以及性能到達(dá)破壞的臨界情況，才停運(yùn)檢修。

綜合作業(yè)就是指在設(shè)備停電期間，根據(jù)停電時(shí)間、設(shè)備情況，全面統(tǒng)籌、合理安排，對停電元件開展各項(xiàng)必須的工作。其需要合理的計(jì)劃安排、全面到位的全期準(zhǔn)備——包括人、物、工具等。

帶電作業(yè)則是避免設(shè)備停電，確保其正常供電的重要舉措。在配網(wǎng)中，帶電作業(yè)的內(nèi)容可分為帶電測試、帶電檢修、帶電檢查；其對象有清掃和更換絕緣子、水沖洗絕緣子、斷接引線、檢測絕緣子、濾油及加油等。由于帶電作業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)對作業(yè)對象的不停電操作，減少事故處理停電時(shí)間，提高供電可靠性，因此其具有相當(dāng)高的社會效益以及經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 采取降低設(shè)備故障率的措施

提高供電可靠性，必須降低設(shè)備故障率。隨著科技的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量國內(nèi)外先進(jìn)設(shè)備的出現(xiàn)，各種新型技術(shù)理論的提出及納入實(shí)踐，配網(wǎng)在建設(shè)過程中可以有更多的選擇。在選型過程中，應(yīng)該挑選技術(shù)成熟可靠的、適合我國配網(wǎng)發(fā)展的、經(jīng)濟(jì)性安全性高的設(shè)備。同時(shí)可采取以下的方法。

3.3.1 正確選擇中性點(diǎn)接地方式

無論是主網(wǎng)還是配網(wǎng)，單相接地故障都是其主要故障類型。在我國，中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式的配網(wǎng)單相接地故障情況下允許其帶故障2 h運(yùn)行。但是，隨著配網(wǎng)的發(fā)展，負(fù)荷不斷增大，架空線路被電纜線路所取代，系統(tǒng)的電容電流不斷增大，在單相接地故障下，容易產(chǎn)生連續(xù)的弧光接地過電壓，為此，接地方式應(yīng)有所改變，采用能夠抑制電弧重燃的中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。

3.3.2 合理選擇絕緣配置，加強(qiáng)配網(wǎng)絕緣水平

隨著城市化水平的提高，城市綠化要求也隨之提高，線樹矛盾日益突出；同時(shí)，汽車、工業(yè)排出的高氮氧化合物、粉塵等也對設(shè)備絕緣形成考驗(yàn)。為此，首先考慮增加線路絕緣水平：通過在絕緣子串中增加“零值絕緣子”的儲備，加強(qiáng)線路絕緣水平。其次，進(jìn)一步推廣架空絕緣電纜的應(yīng)用，與電纜線路的經(jīng)濟(jì)成本相比，架空電纜可以利用、改造原有線桿，因此是一種經(jīng)濟(jì)合理的選擇。

3.3.3 建立配網(wǎng)綜自系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代配網(wǎng)的發(fā)展，傳統(tǒng)的配網(wǎng)設(shè)備以及管理辦法已經(jīng)無法滿足日益增長的需求。通過建立配網(wǎng)綜合自動化系統(tǒng)，對原有配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行技改，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)的自動化。當(dāng)配網(wǎng)發(fā)生異常、接地短路時(shí)，綜自系統(tǒng)可以將短路段進(jìn)行隔離排除，確保完好段自動恢復(fù)供電，同時(shí)減少故障查找時(shí)間。

3.3.4 防止外力破壞電力設(shè)備

采取防范外力破壞的相關(guān)措施。對于容易造成車輛破壞的區(qū)段，避免在路口立桿，如果必須在路口立桿的話，則應(yīng)該在電桿及路旁易撞桿的地方采用圍欄并增加車擋等措施。同時(shí)要做好安健環(huán)的標(biāo)志，以提醒過往車輛注意避讓。對于施工破壞，應(yīng)在電纜溝敷設(shè)的地方設(shè)置明顯的標(biāo)志，同時(shí)要加強(qiáng)與施工單位的溝通，如有必要，應(yīng)采取現(xiàn)場專人監(jiān)視、配合協(xié)調(diào)。對于偷盜電力設(shè)施的行為，一是要加強(qiáng)電力法規(guī)的宣傳普及；二是要在相關(guān)電力設(shè)施處加強(qiáng)教育警示牌；三是要做好與執(zhí)法部門溝通，發(fā)現(xiàn)有偷盜行為，配合執(zhí)法部門進(jìn)行打擊。最重要的是通過法律途徑處理該類行為。對于鳥類的危害，將關(guān)鍵線段的聯(lián)絡(luò)線進(jìn)行技改，升級為絕緣線，同時(shí)，適當(dāng)采取驅(qū)鳥措施。

總之，配電網(wǎng)作為直接面向客戶的終端，供電可靠性應(yīng)該引起電力部門的重視。提高配電網(wǎng)供電可靠性措施，具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義，必須給以足夠的重視。

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