淺談影響配電網(wǎng)供電可靠性的因素

吳天齊 邢釗 房滔

摘 要：文章分析了影響配電網(wǎng)供電可靠性的主要因素，包括網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、電源供電中斷、地理環(huán)境和設(shè)備故障等。這些影響因素長期存在但可以通過合理技術(shù)手段和管理方法，減少對供電可靠性的影響程度。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；供電可靠性；影響因素

1 概述

我國的配電網(wǎng)供電可靠性研究起步較晚，研究落后于發(fā)達(dá)國家20年左右，可靠性水平尚處于不斷提升階段，與發(fā)達(dá)國家還有較大的差距。中電聯(lián)近些年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2007年全國城市10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)供電可靠率為99.882070。隨著社會對電力可靠性要求的不斷提高，我國正逐步加強(qiáng)對配電網(wǎng)供電可靠性數(shù)據(jù)收集與研究管理工作，配電網(wǎng)可靠性的研究成果也日趨成熟和完善。

立足于我國配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和設(shè)備等陳舊落后現(xiàn)狀，配電網(wǎng)供電可靠性的研究不能一味地照搬國外的已有成果，必須根據(jù)我國國情和實地配電網(wǎng)的運(yùn)行情況，有針對性地提出自己的解決方案。國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司等都已經(jīng)加大配電網(wǎng)可靠性的投資研究力度，對配電網(wǎng)供電可靠性的要求逐年提高，所以配電網(wǎng)供電可靠性的研究具有極其重要的現(xiàn)實意義。結(jié)合中國電力企業(yè)聯(lián)合會近些年的大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并考慮到我國不同地區(qū)的不同環(huán)境特色，著重分析了影響我國配電網(wǎng)供電可靠性的主要因素。

2 配電網(wǎng)供電可靠性的影響因素分析

配電網(wǎng)系統(tǒng)中從單個元件到整個大系統(tǒng)，從配電網(wǎng)本身到配電網(wǎng)所處的環(huán)境，從配電網(wǎng)的供電方到用電方，每一個環(huán)節(jié)和部分都可能成為供電不可靠的影響因素。從諸多影響因素中，總結(jié)出影響配電網(wǎng)可靠性水平的五大因素，包括配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、電源供電的中斷、自然環(huán)境、設(shè)備故障和計劃停電。

2.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)影響

根據(jù)圖論知識，不同的孤立網(wǎng)元組成網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫问娇梢远喾N多樣，不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇煽啃砸泊蟛幌嗤?，處于拓?fù)渲胁煌恢玫木W(wǎng)元可靠性也大不相同。現(xiàn)實世界中的諸多網(wǎng)絡(luò)都遵循這樣的規(guī)律，例如，通信網(wǎng)和配電網(wǎng)等。所以配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)對于供電可靠性的保證起到至關(guān)重要的作用，而其中配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中的主接線和中性點(diǎn)是最為重要的兩個影響因素。在配電網(wǎng)運(yùn)行中，電氣主接線形式不同，會造成檢修或故障時的停電時間和停電范圍等不同，從而使得供電可靠性的水平有很大區(qū)別；另一方面，不同的中性點(diǎn)運(yùn)行方式，也會造成出現(xiàn)單相接地等故障時，接地電流的大小有很大區(qū)別，從而出現(xiàn)電弧、短路和電壓變化等現(xiàn)象。

2.2 電源供電中斷的影響

電網(wǎng)中電源停止供電是對供電可靠性影響最為直接也最為嚴(yán)重的因素。而引起對配電網(wǎng)用戶斷電的原因可以分為故障斷電和計劃斷電。根據(jù)中國電聯(lián)的歷年斷電數(shù)據(jù)情況統(tǒng)計分析，由于電網(wǎng)中元件的更新?lián)Q代以及各類型設(shè)備的高可靠性，因為故障而發(fā)生斷電的幾率已經(jīng)非常少。因此計劃斷電因素成為電網(wǎng)電源供電中斷的主要影響因素，計劃斷電又包括限電停電和非限電停電兩種。計劃斷電的原因除了故障檢修斷電、限電，也有不少是電網(wǎng)改造、污物清掃、電網(wǎng)新技術(shù)預(yù)試、定期檢修等原因。如何盡量縮短計劃斷電的時間是提高供電可靠性指標(biāo)一項重要措施。

2.3 地理環(huán)境的影響

我國的電網(wǎng)是世界上最為復(fù)雜、最為龐大的電力網(wǎng)絡(luò)，這很大程度上是因為我國幅員遼闊的區(qū)域和各種復(fù)雜多變的自然環(huán)境，配電網(wǎng)需要遍及城市和鄉(xiāng)村，甚至廣大山區(qū)、草原等惡劣的環(huán)境，分布地域甚廣。分析其原因，主要是因為配電網(wǎng)電壓等級低，而戶外線纜的絕緣水平普遍不高，且布線范圍廣大而采用的經(jīng)濟(jì)和機(jī)械強(qiáng)度不高，環(huán)境的改變很容易造成配電設(shè)備和線纜的迅速損壞。其中，地理環(huán)境對我國配電網(wǎng)供電可靠性水平的影響，主要表現(xiàn)在災(zāi)害氣候、各種污染和環(huán)境累積效應(yīng)等幾方面。

與廣大地理區(qū)域相對應(yīng)的首先是各式氣候條件，因地域相關(guān)性，災(zāi)害氣候是對配電網(wǎng)各種設(shè)備影響最大的地理環(huán)境因素。自然災(zāi)害一般包括大風(fēng)、水災(zāi)、雷擊、冰雪、暴風(fēng)雨等，這些極端氣候會直接危害到配電網(wǎng)線路，引起元件故障。而各種天氣因素因為發(fā)生的不規(guī)律性，從而對配網(wǎng)運(yùn)行的影響也沒有特定規(guī)律，各種故障發(fā)生的頻率在不同地域也分布不均勻。

一些特殊的地貌地區(qū)含有腐蝕性的各種化學(xué)物質(zhì)，沿海地區(qū)含有豐富的鹽塵，或一些地區(qū)化工廠林立引起的葛總化學(xué)污染，這些都容易對空氣中的線路設(shè)備等造成損害，從而會引起泄漏電流。此外，因環(huán)境污染和城市汽車尾氣等因素造成大霧現(xiàn)象常態(tài)化，而濃霧含有豐富的導(dǎo)電物質(zhì)也會造成配電網(wǎng)出現(xiàn)大面積污閃放電事故。因此，各種污染對配電網(wǎng)設(shè)備的危害主要體現(xiàn)在污閃事故常發(fā)和設(shè)備老化加快。

2.4 設(shè)備故障的影響

電力配電網(wǎng)絡(luò)作為一種特殊的網(wǎng)絡(luò)形式，網(wǎng)元和連接網(wǎng)元的線纜等是組成網(wǎng)絡(luò)的基本要素，基本要素出現(xiàn)故障必然會影響到局部網(wǎng)絡(luò)甚至整個網(wǎng)絡(luò)的連鎖故障反應(yīng)。具體來分析，配電網(wǎng)中包含了大量的各種型號的配電設(shè)備，如10kV中低變壓器、斷路器、變電站母線、接地線、架空線路、隧道電纜線路等，這些設(shè)備因設(shè)備本身壽命和外界環(huán)境等都存在一定的故障率，這就對配電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行保障提出挑戰(zhàn)。近些年來，隨著研究和統(tǒng)計數(shù)據(jù)的分析公布，各個供電企業(yè)開始了加強(qiáng)基礎(chǔ)管理工作，適時淘汰老舊設(shè)備和采用大量的更新先進(jìn)設(shè)備，對重點(diǎn)環(huán)境區(qū)域的設(shè)備加強(qiáng)維護(hù)等，這些都使得設(shè)備的故障率出現(xiàn)很大程度的下降。

中電聯(lián)等研究機(jī)構(gòu)在收集配電網(wǎng)各項統(tǒng)計數(shù)據(jù)時，開始加強(qiáng)配電網(wǎng)中各種反映配電相關(guān)設(shè)備和元件工作狀況的數(shù)據(jù)收集，而不再僅僅收集和積累直接影響供電可靠性狀況的數(shù)據(jù)。據(jù)一定時期的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，因內(nèi)外過電壓的影響、絕緣配置及老化、外力不同程度破壞的影響等，10kV中低變壓器、電網(wǎng)斷路器、野外架空線路、隧道電纜線路等幾種主要設(shè)施的故障率，能夠占整個配電網(wǎng)設(shè)備總故障的80%左右。

配電網(wǎng)中的各種線路繁多，線路故障對供電可靠性可以產(chǎn)生很大影響。中低壓配電供電地區(qū)的電纜以裸露在外為主，如架空導(dǎo)線要經(jīng)歷各種環(huán)境的考驗，與之相關(guān)的開關(guān)類設(shè)備一般使用時間較長，這就使得架空導(dǎo)線和開關(guān)類設(shè)備相對來說最容易出現(xiàn)故障。缺相運(yùn)行、斷線、短路、倒桿和柱上油開關(guān)拒合或拒分等，因斷路器質(zhì)量問題、過載或遭受雷擊導(dǎo)致線路缺相運(yùn)行，會引起系統(tǒng)用戶供電電壓出現(xiàn)過低問題、甚至停電等，使得對系統(tǒng)的供電可靠性造成嚴(yán)重影響。因環(huán)境熱脹冷縮或過載等因素造成的架空導(dǎo)線斷線故障會引起全線斷電，其對用戶的供電可靠性影響甚大。由于不同相導(dǎo)線因直接或經(jīng)導(dǎo)電物質(zhì)直接接觸的短路故障，主要出現(xiàn)在鳥類集中和樹木茂密的地區(qū)，或者發(fā)生暫時性故障，或者發(fā)生永久性故障，都會對供電可靠性造成一定影響。因外力破壞或極端天氣或地理災(zāi)害造成的架空線桿出現(xiàn)傾斜，嚴(yán)重時也會造成沿線大面積停電事故。當(dāng)線路鄰近設(shè)備需要故障檢修時，兩側(cè)柱上油開關(guān)如果出現(xiàn)拒合或拒分，則會擴(kuò)大停電范圍，增加線路設(shè)備的維修時間，無形中擴(kuò)大了用戶的停電時間。

3 結(jié)束語

綜上所述，電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、電源供電中斷、設(shè)備故障率和地理環(huán)境等都從不同程度上影響了我國供電可靠性水平的提高，構(gòu)成了影響我國供電可靠性的主要因素。其中電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是最直接和根本的影響因素，其他各因素等也是影響的重要因素，這些影響因素雖長期存在但可以通過合理技術(shù)手段和管理方法，減少對供電可靠性的影響程度。

參考文獻(xiàn)

[1]王云霞，胡曉煒，趙永良.淺談提高城市配電網(wǎng)供電可靠性的措施[J].華北電力技術(shù)，2007，S1：23-25.

作者簡介：吳天齊（1982，6-），女，籍貫：河北，學(xué)歷：研究生，職稱：工程師，研究方向：電氣工程自動化，單位：國網(wǎng)北京豐臺供電公司。

邢釗（1982-），男，遼寧丹東人，工學(xué)碩士，工程師，從事變電運(yùn)維方面的工作，國網(wǎng)北京豐臺供電公司。

房滔（1983，11-），男，籍貫：陜西，學(xué)歷：研究生，職稱：工程師，研究方向：電氣工程自動化，單位：國網(wǎng)冀北電力有限公司。