城市配電網(wǎng)設(shè)備元件故障對(duì)供電可靠性影響及改進(jìn)措施

陳顯江

(廣東電網(wǎng)公司肇慶廣寧供電局，廣東 肇慶 526300)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展與人民的生活水平提高，社會(huì)廣泛使用高新科技產(chǎn)生與信息化設(shè)備，對(duì)供電可靠性要求越來(lái)越高。配電系統(tǒng)可靠性是電力系統(tǒng)可靠性的不可分割部分，對(duì)人們產(chǎn)生、生活有著直接的影響，受到社會(huì)普遍關(guān)注。與發(fā)電和輸變電組成的電力系統(tǒng)可靠性不同，配電可靠性作為電力系統(tǒng)的終端，沒(méi)有系統(tǒng)的描述和表示方法，卻又是直接與用戶聯(lián)系，一旦發(fā)生故障或者是直接檢修，都會(huì)造成供電中斷。據(jù)肇慶供電局2012年不完全的統(tǒng)計(jì)，城市用戶停電80%以上是城市配電環(huán)節(jié)故障引起的。顯然，配電系統(tǒng)已成為了影響供電可靠性的最重要部分。隨著電力市場(chǎng)改革深入，電力企業(yè)逐漸面向用戶，以用戶為中心，需要逐步改造城市配電網(wǎng)，從節(jié)約成本角度出發(fā)，減少配電網(wǎng)絡(luò)元件及設(shè)備故障，建立配電可靠性評(píng)估程序，保證供電質(zhì)量，贏得用戶對(duì)電力企業(yè)的信任，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

一 配電網(wǎng)元件可靠性分析

在城市配電網(wǎng)中，最為復(fù)雜的配電設(shè)備與裝置當(dāng)數(shù)配電網(wǎng)絡(luò)元件。這些元件的連接復(fù)雜，操作、檢修以及發(fā)生故障都對(duì)供電可靠性產(chǎn)生重要的影響。在實(shí)際工作中，變壓器、斷路器、線路串聯(lián)系統(tǒng)中，常常發(fā)現(xiàn)線路的故障率比別的元件要高，而且修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)。

二 常見(jiàn)的電力設(shè)備元件故障原因分析

近年來(lái)，隨著廣東電網(wǎng)公司不斷加強(qiáng)各供電局的基礎(chǔ)管理工作，鼓勵(lì)、支持地方供電局引大量引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，使得電力設(shè)備故障率大為降低，保證了供電可靠性，但在10kv電網(wǎng)變壓器、架空線路、電纜線路、斷路器等設(shè)備故障還是比較常見(jiàn)，占整個(gè)配電網(wǎng)故障的80%以上。通過(guò)收集城市配電網(wǎng)故障的大量的歷史數(shù)據(jù)分析，認(rèn)為主要原因有三種:

(一)絕緣老化以至被擊穿

絕緣擊穿是造成配電網(wǎng)停電的重要原因之一。絕緣配置是一個(gè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合優(yōu)化的問(wèn)題。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)配電網(wǎng)受經(jīng)濟(jì)因素影響較大，因此綜合限壓措施、供電可靠性、絕緣強(qiáng)度與基建費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用等等經(jīng)濟(jì)技術(shù)因素進(jìn)行綜合的優(yōu)化。絕緣老化主要是設(shè)備絕緣的固體與液體長(zhǎng)期受到外界因素的影響發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的變化。城市配電設(shè)備大多數(shù)都暴露在戶外，長(zhǎng)期受到紫外線、酸堿鹽塵、臭氧等外界因素的影響，逐漸老化。再加上未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)老化，采取措施，直至發(fā)生故障才檢修，這樣大大降低了供電的可靠性。

(二)過(guò)電壓引起故障

在城市配電網(wǎng)中，絕緣水平普遍較低，往往容易受到雷擊或者其他因素影響出現(xiàn)過(guò)電壓引起設(shè)備故障，影響供電可靠性。配電網(wǎng)過(guò)電壓引起設(shè)備故障主要有三方面和原因:一是雷害事故。雷擊過(guò)電壓造成配電網(wǎng)設(shè)備損壞是設(shè)備故障的重要原因，通常有有直擊雷和感應(yīng)雷過(guò)電壓兩種。直擊雷是直接擊中電力設(shè)備或者線路，這類(lèi)事故對(duì)設(shè)備的損壞程度不大。而感應(yīng)雷過(guò)電壓是雷擊地面巨大的雷電流，通過(guò)雷電流磁場(chǎng)耦合的形式在電力設(shè)備上產(chǎn)生過(guò)電力，并在電網(wǎng)中傳播，在防雷措施不當(dāng)或者絕緣薄弱地方就會(huì)產(chǎn)生反擊、閃絡(luò)，從而引起電力設(shè)備故障;二是弧光過(guò)電壓引起設(shè)備故障。配電網(wǎng)系統(tǒng)的弧光過(guò)電壓是各種接地故障產(chǎn)生電弧并且反復(fù)熄滅、重燃，從而產(chǎn)生比額定電壓高出數(shù)倍的過(guò)電壓，引起設(shè)備故障;三是鐵磁諧振過(guò)電壓引起設(shè)備故障。配電變壓器、互感器等設(shè)備的鐵心磁化特性為非線性導(dǎo)致了電感參數(shù)也是呈非線性，在一定條件下發(fā)生鐵磁諧振，從而產(chǎn)生不同頻率的諧振過(guò)電壓引起設(shè)備故障。當(dāng)然，除了上述三種常見(jiàn)過(guò)電壓引起電力設(shè)備的故障外，還有傳遞過(guò)電壓、斷線過(guò)電壓、定相過(guò)電壓等也會(huì)危及到設(shè)備的運(yùn)行。要保證供電可靠性，就必須要多個(gè)過(guò)電壓共同抑制。

(三)外力破壞引起故障

所謂的外力破壞是指來(lái)自電力系統(tǒng)以后的因素對(duì)連續(xù)供電進(jìn)行破壞。外力破壞電力設(shè)備設(shè)施引起的停電事故也不城市配電網(wǎng)供電可靠性不可忽悠的因素。按引起事故的原因，可以分為人為原因和非人為原因。人為原因主要是施工、偷盜行為、車(chē)輛破壞;非人為原因如風(fēng)箏和結(jié)婚彩帶等雜物、小動(dòng)物進(jìn)入等等。以廣東電網(wǎng)公司某供電局2010年外力破壞統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 廣東電網(wǎng)公司某供電局2010年外力破壞停電統(tǒng)計(jì)

由上表可以看出，施工破壞是外力破壞最主要的因素，施工破壞包括違章建房、違章施工等等，占總比例為45．2%，而且平均停電時(shí)間為10．45小時(shí)，嚴(yán)重影響供電可靠性。

三 配電網(wǎng)供電可靠性的改進(jìn)措施

(一)防止元件老化故障

配電系統(tǒng)多數(shù)元件暴露在戶外，容易受到環(huán)境的影響，引起故障因素很多。改進(jìn)配電網(wǎng)供電可靠性，對(duì)于設(shè)備元件應(yīng)當(dāng)是以防為止。例如，針對(duì)大風(fēng)或暴雨等自然災(zāi)害引起設(shè)備元件故障，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)沿線防護(hù)通道的治理，采取大截面的導(dǎo)線，及時(shí)前個(gè)影響線路運(yùn)行的樹(shù)木等;對(duì)于一些容易受到化學(xué)污染和鹽塵地區(qū)應(yīng)當(dāng)更換耐泄漏電流痕跡的絕緣導(dǎo)線，使用如硅滑脂等防水型物質(zhì)對(duì)絕緣子的表面進(jìn)行處理，同時(shí)還安裝耐酸鹽堿的線路護(hù)套。針對(duì)接觸物引起設(shè)備故障，采取在鄰近交叉路口等一些電桿上噴涂反光漆，及時(shí)移除影響交通的電線桿等的一些加強(qiáng)性的措施;為了防止導(dǎo)線接觸故障，還可以采用實(shí)心棒式絕緣子代替懸式絕緣子，安裝導(dǎo)線防護(hù)管，使用絕緣導(dǎo)線，加防護(hù)罩連接點(diǎn)裸露的導(dǎo)線等等有效的措施。重點(diǎn)加強(qiáng)高壓用戶的管理，加強(qiáng)他們的設(shè)備巡視檢，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決，防止停電事故擴(kuò)大化，消除安全隱患。

(二)改進(jìn)城市配電網(wǎng)的絕緣技術(shù)

隨著城市化進(jìn)程的推薦，城市規(guī)模越來(lái)越大，城市綠化水平也越來(lái)越高。近年來(lái)，因城市空氣氮氧化物、粉塵環(huán)境導(dǎo)致線路老化，容易受到城市綠化樹(shù)碰線而發(fā)生污閃事故。因此，城市配電網(wǎng)改造過(guò)種中，改進(jìn)配電網(wǎng)電氣設(shè)備的絕緣技術(shù)，提高線路絕緣水平是非常必要的。改進(jìn)城市配電網(wǎng)的絕緣技術(shù)，應(yīng)該從增加線路絕緣水平和廣泛應(yīng)用架空絕緣電纜兩種方法。增加線路絕緣水平由于成本低，可操作性強(qiáng)，應(yīng)當(dāng)放在首要考慮因素之中。其實(shí)將廣泛使用架空絕緣電纜作為改進(jìn)城市配電網(wǎng)絕緣技術(shù)的必要補(bǔ)充，相比地下電纜線路的建設(shè)成本，架空絕緣電纜未嘗不是一種經(jīng)濟(jì)的選擇，而且可以徹底解決架空線路絕緣水平低的問(wèn)題，從而提高供電的可靠性。

(三)采用合理的中性點(diǎn)接地方式抑制過(guò)電壓

由于我國(guó)66kV及以下的配電網(wǎng)采用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，允許2小時(shí)帶故障運(yùn)行的時(shí)間。如此一來(lái)，城市配電網(wǎng)負(fù)荷密度增加時(shí)，電容電流過(guò)大，就容易引起因電弧不熄滅發(fā)生的過(guò)電壓。目前城市配電網(wǎng)故障多見(jiàn)發(fā)生也就是這種單相接地故障。因此，必須采取必要的措施抑制過(guò)電壓，縮小事故范圍。在實(shí)踐中，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的方式主要有隨調(diào)式和預(yù)調(diào)式兩種。隨調(diào)式是在瞬時(shí)性單相接地故障發(fā)生的瞬間，通過(guò)消弧線圈來(lái)補(bǔ)償電容電流，這種補(bǔ)償效果較好，但速度不夠快速，通常是用于網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜電容電流變化較大的情況;而預(yù)調(diào)式即是瞬時(shí)性單相接地故障發(fā)生時(shí)，通過(guò)消弧線圈迅速補(bǔ)償而使故障電流小于規(guī)定值，保證供電不中止，通常是用于電容電流變化不大的情況。

(四)防止外力破壞，保證供電可靠性

由表1分析可知，外力破壞主要是施工、車(chē)輛、偷盜、小動(dòng)物進(jìn)入等破壞引起來(lái)。針對(duì)施工破壞，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)與建設(shè)單位溝通，在電纜敷設(shè)處設(shè)置醒目的標(biāo)志，必要是派出專(zhuān)人進(jìn)行協(xié)調(diào);針對(duì)車(chē)輛破壞，應(yīng)當(dāng)盡量避免路口布桿，或者在些容易被撞桿的地方加裝車(chē)擋，設(shè)置醒目的標(biāo)志，必要時(shí)建立保護(hù)欄網(wǎng);針對(duì)偷盜破壞，要運(yùn)用法律手段，加大打擊電力設(shè)備偷盜行為的，同時(shí)要在社會(huì)廣泛宣傳電力設(shè)施保護(hù)條例，普遍法制教育，提高全民對(duì)供電設(shè)施安全的保護(hù)意識(shí);針對(duì)小動(dòng)物入，應(yīng)當(dāng)在接點(diǎn)與轉(zhuǎn)角桿處更換絕緣線路，防止鳥(niǎo)害、異物造成的相間短路等等。

四 結(jié)語(yǔ)

目前我國(guó)城市配電網(wǎng)的供電可靠性與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有一定的差距，而且直接面向電力客戶，關(guān)系到電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，是一項(xiàng)民心工程。提高供電可靠性措施的研究具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。城市配電網(wǎng)供電可靠性影響因素較多，如絕緣老化、過(guò)電壓、外力破壞等等。通過(guò)對(duì)原因分析，有針對(duì)性地實(shí)施改造方案，為電力用戶提供優(yōu)質(zhì)電能。

［1］王毅．廣州城區(qū)配電網(wǎng)供電可靠性評(píng)估［J］電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)．2011/04

［2］宋運(yùn)亭等．國(guó)內(nèi)外城市配電網(wǎng)供電可靠性對(duì)比分析［J］電網(wǎng)技術(shù)．2008/23

［3］李曉斌．配電網(wǎng)的檢修方案與優(yōu)化措施［j］產(chǎn)業(yè)與科技論壇．2012/11