10kV配電設(shè)備運(yùn)行故障及解決方案

唐朝棟

（云南水利水電職業(yè)學(xué)院 云南省昆明市 650400）

1導(dǎo)語

近年來，隨著國家經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，大眾對于電力系統(tǒng)發(fā)展所提出的要求也逐漸嚴(yán)格，這對于我國電力行業(yè)發(fā)展來說，既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。一方面，相關(guān)企業(yè)的發(fā)展規(guī)模在不斷擴(kuò)大；另一方面，電力的供電可靠性也要不斷加強(qiáng)。在整個完整的電力系統(tǒng)中，配電設(shè)備是十分重要的組成部分，而10kV配電設(shè)備更是重中之重，已成為現(xiàn)代社會中電力企業(yè)輸送電力的主要途徑。但結(jié)合行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析來看，10kV配電設(shè)備在運(yùn)行過程中還存在較多的問題。

2 影響10kV配電設(shè)備運(yùn)行的因素

（1）外力因素。10kV配電設(shè)備的整體構(gòu)造相對較為復(fù)雜，并且其大多是以露天形式存在的，經(jīng)常需要橫跨線路設(shè)施或者建筑物、自然植物等。加之配電設(shè)備會長期暴露于自然環(huán)境中，很大程度加速了線路老化，導(dǎo)致其內(nèi)部絕緣能力逐漸下降，最終造成了較大的運(yùn)行隱患。近年來，隨著社會的不斷發(fā)展，城市化建設(shè)任務(wù)逐漸全面普及。越來越多的城市開始推進(jìn)舊建筑的拆除工作，在此期間，也會在很大程度上導(dǎo)致原有線路被破壞，引發(fā)故障。

（2）自然因素。10kV配電線路的分布范圍比較廣泛，從城市到郊區(qū)再到農(nóng)村均有所體現(xiàn)。并且，很多配電設(shè)備也會被安置在比較空曠的地方。當(dāng)惡劣天氣到來時，會直接對配電設(shè)備形成影響，促使配電設(shè)備在長期的風(fēng)吹雨打中，逐步降低絕緣能力，埋下了較大的漏電隱患。如若未得到有效控制，漏電事故真正發(fā)生，那么不僅會影響線路的運(yùn)行，甚至?xí)斐奢^大的社會經(jīng)濟(jì)影響。

3 線路常見故障原因

3.1 短路故障

發(fā)生短路的情況一般的原因分為兩方面：一是在短暫的時間內(nèi)發(fā)生問題，一般是在開關(guān)關(guān)閉的瞬間；二是造成了永遠(yuǎn)故障，一般的表現(xiàn)也就是為未能開關(guān)成功。

10kV線路在進(jìn)行電路保護(hù)的方式一般是分為二、三段式，也就是說電流在通過的瞬間快速分離或是通過一定的時間限定進(jìn)行斷開，也可以是電流通過的保護(hù)等，這些情況區(qū)分主要是通過對電路的保護(hù)情況進(jìn)行斷定。假如電流發(fā)生的情況是電流通過迅速斷開的情況，那么能夠判斷發(fā)生故障的位置一般是在線路的兩項(xiàng)或是三項(xiàng)發(fā)生短路造成的，發(fā)生問題的位置一般是在主干線或是在變電站的附近。由于在瞬間發(fā)生的斷開而引起的保護(hù)措施的瞬間電流是比較大的，這個電流一般能夠達(dá)到最大的極限，所以這樣的問題一旦發(fā)生對于線路的影響是極其嚴(yán)重的，尤其是對線路上的電子元件或是設(shè)備，常見的故障引起原因就是雷擊。如果故障的原因是電流通過而引起的保護(hù)措施，在大多數(shù)情況下都是一些非金屬的位置發(fā)生短路。路線出現(xiàn)了一直接地的問題，要及時采用斷路器對每一段線路進(jìn)行測試，最終發(fā)現(xiàn)路線發(fā)生故障的位置。假如是短時間內(nèi)的接地故障，那么在線路上的每一個位置都有可能出現(xiàn)問題。

我們一般能夠見到的問題就是：路線上的金屬發(fā)生短路、引跳線斷開產(chǎn)生弧光造成的問題、開光的分離造成的線路斷開以及一些自然的災(zāi)害造成的線路問題。

3.2 接地故障

接地的故障分為瞬間的、臨時的還有永久性的故障。路線出現(xiàn)了一直接地的問題，要及時采用斷路器對每一段線路進(jìn)行測試，最終發(fā)現(xiàn)路線發(fā)生故障的位置。假如是短時間內(nèi)的接地問題，那么在線路上的每一個位置都有可能出現(xiàn)問題。

（1）遇到一些比較嚴(yán)重的自然災(zāi)害，比如在暴雨、雷雨、大風(fēng)天氣，經(jīng)常會出現(xiàn)短路、接地等方面的問題，比如大風(fēng)造成的樹木傾倒、線桿斷線等問題。

（2）在春天來臨，第一場雨降臨，這個時期內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)問題，在一些粉塵污染嚴(yán)重的線路上，一些絕緣的物質(zhì)雜質(zhì)過多造成了破壞。

3.3 故障形成原因

（1）在路線上由于金屬造成的問題：①遇到一些比較嚴(yán)重的自然災(zāi)害，比如在暴雨、雷雨、大風(fēng)天氣，經(jīng)常會出現(xiàn)短路、接地等方面的問題，比如大風(fēng)造成的樹木傾倒、線桿斷線等問題；②由于路線的問題造成的故障，在遇到大風(fēng)的時候造成的斷線以及短路、接地問題。

（2）線路引跳線斷線引起的弧光最終造成短路問題：由于線路的使用時間較長造成了損壞；路線上的金屬部門接觸不良造成的短路起火，最終造成了線路的斷線。

（3）跌落式熔斷器、隔離開關(guān)產(chǎn)生弧光造成短路問題有：①跌落式的熔斷器發(fā)生故障能夠引起熔管的損壞或是引起弧光，造成路線短路；②對于使用時間較長的熔斷器、開關(guān)等引起的損壞拉弧，最終表現(xiàn)出短路的問題。

（4）小動物短路故障有：①在熔斷器為起點(diǎn)直到變壓器之間的高壓線一般采用的材料是裸導(dǎo)線，在變壓器的接線、避雷裝置等都沒有加上絕緣的裝置；②在高壓配電的房間內(nèi)，對于老鼠的防治不到位，母線對于保護(hù)處理的步驟還是不夠；③高壓電線的分支箱內(nèi)部具有一定的漏洞；④在電箱的進(jìn)出口位置沒有進(jìn)行洞口處理。

（5）受到雷擊以后造成的電壓過大問題。

（6）線路短時間內(nèi)發(fā)生的接地問題：①導(dǎo)線與漂浮物、樹木等進(jìn)行碰撞，造成了單項(xiàng)接地；②絕緣體表面產(chǎn)生了污染物，在雨天潮濕環(huán)境中，這時候出現(xiàn)閃絡(luò)，這樣的問題在雨天之后就會消失。

（7）線路上產(chǎn)生的永久問題：①外界物質(zhì)造成的損壞；②在線路上的開關(guān)、隔離器因使用較長引起老化；③線路避雷造成的爆炸，一般在雷雨時節(jié)發(fā)生較多；④雷雨季還會造成線路的導(dǎo)線故障；⑤因?yàn)殡娐返慕^緣位置因絡(luò)擊造成了故障，這樣的問題一般發(fā)生在沿海區(qū)。

4 10kV配電設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)及檢修措施

4.1 做好狀態(tài)檢修工作

首先，工作人員需要貫徹實(shí)際性原則，根據(jù)10kV配電設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)以及所產(chǎn)生的運(yùn)行問題、維護(hù)問題或檢修問題，擬定相對應(yīng)的檢修方案，保證方案科學(xué)合理，并且具有較高的可行性。與此同時，工作人員需要根據(jù)自己的工作經(jīng)驗(yàn)，以及對于已有案例的掌握，合理的為10kV配電設(shè)備設(shè)定緊急維護(hù)預(yù)案。設(shè)想在檢修工作中可能會產(chǎn)生的一些問題，可能會遇到的一些障礙，做好全面的準(zhǔn)備工作，盡量將風(fēng)險或問題控制在最低范圍。

在現(xiàn)代社會越來越多的新型技術(shù)、新型設(shè)備開始出現(xiàn)在配電設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)等工作中。例如傳感器就是比較有代表性的一種設(shè)備。在10kV配電設(shè)備狀態(tài)檢修工作中，工作人員可通過傳感器實(shí)時檢測線路及相應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行情況，如若發(fā)現(xiàn)其存在問題，傳感器可自動將數(shù)據(jù)及其他參數(shù)傳輸?shù)焦ぷ魅藛T客戶端，由工作人員及時處理，將問題扼殺在搖籃中。除此之外，如果10kV配電設(shè)備處于一些經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的城市，工作人員可將狀態(tài)檢修轉(zhuǎn)化為帶點(diǎn)檢修，提高檢修效率。

4.2 應(yīng)對回路監(jiān)測問題的技術(shù)處理

回路監(jiān)測問題是影響變電站二次設(shè)備檢修效果的主要因素。由于大多數(shù)電力企業(yè)在檢修技術(shù)、方法、設(shè)備等方面缺乏技術(shù)創(chuàng)新，且設(shè)備檢修方案被動，回路監(jiān)測效果不穩(wěn)定，無法為后續(xù)檢修工作提供數(shù)據(jù)支持。同時，在智能配電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略的背景下，保證對配電線路和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控能夠?yàn)樽詣踊O(shè)備提供正確的指導(dǎo)?，F(xiàn)階段，維修工作和電路監(jiān)控明顯脫節(jié)，在方案設(shè)計和實(shí)施階段無法達(dá)到最佳目標(biāo)，導(dǎo)致電路監(jiān)控功能虛化。

我們要持續(xù)革新設(shè)備檢修體系。要從現(xiàn)行的設(shè)備維修制度入手，結(jié)合企業(yè)的配電網(wǎng)戰(zhàn)略進(jìn)行周期性調(diào)整。比如，在設(shè)備檢修總體規(guī)劃中進(jìn)行資源補(bǔ)償，確保用電負(fù)荷大、停電易發(fā)地區(qū)得到更多的檢修支持，對電力資源需求較少的地區(qū)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，只有這樣才能避免今后的資源損失傳統(tǒng)的檢修模式，充分發(fā)揮了電力企業(yè)檢修工作的作用和價值。另外，二次設(shè)備的維修責(zé)任可以細(xì)化劃分，維修工作的責(zé)任和義務(wù)可以落實(shí)到具體崗位和人員，也可以提升維修人員的工作積極性。

4.3 應(yīng)對狀態(tài)檢修問題的技術(shù)處理

在以往的變電站維護(hù)工作中，影響工作質(zhì)量和效率的主要原因是缺乏嚴(yán)格的監(jiān)督管理，設(shè)備維護(hù)隊(duì)伍和人員獨(dú)立工作，缺乏有效的溝通，尤其是變電站二次設(shè)備維護(hù)記錄和維護(hù)措施，未上傳到統(tǒng)一管理記錄。一方面，由于信息技術(shù)的不發(fā)達(dá)，無法為設(shè)備維修提供幫助；另一方面，監(jiān)理人員不重視，大大降低了狀態(tài)維修的安全性和可靠性。另外，在正常情況下，二次設(shè)備的維修只能在一次設(shè)備停電后才能開始，即一次維修的結(jié)果可以幫助二次維修工作。然而，由于變電站設(shè)備一次維護(hù)與二次維護(hù)之間的有效銜接，也會影響維護(hù)效率和成本資源的損失。

技術(shù)人員要加強(qiáng)設(shè)備檢修運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)。現(xiàn)階段，變電站二次設(shè)備的維護(hù)工作正處于擴(kuò)展和發(fā)展階段。由于供配電技術(shù)與信息技術(shù)的融合，配電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)測范圍將加大，設(shè)備維護(hù)工作也應(yīng)提前制定前瞻性的技術(shù)拓展計劃，如加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)的應(yīng)用質(zhì)量等運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，在軟硬件基礎(chǔ)和維護(hù)環(huán)境方面，將以往的單部件監(jiān)測轉(zhuǎn)化為變電站設(shè)備整體運(yùn)行狀態(tài)的綜合監(jiān)測，從而保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，從而有效地進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)評估，然后根據(jù)評估結(jié)果制定維修計劃，可以大大減少方案實(shí)施階段的調(diào)整和改進(jìn)頻率，從而快速實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。

4.4 要合理搭配檢修方式

在對10kV配電設(shè)備進(jìn)行檢修時，要更新技術(shù)檢測方式。如對原有的維修模式進(jìn)行重組。一方面，將信息傳輸技術(shù)與數(shù)據(jù)監(jiān)控技術(shù)相結(jié)合，保證變電站二次設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的有效采集。另一方面，將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)脚潆娋W(wǎng)管理中心，合理配備設(shè)備維護(hù)方案，確保變電站二次設(shè)備的維護(hù)能在最短時間內(nèi)完成，減少因停電造成的不利影響。同時，要加強(qiáng)維修人員技術(shù)水平的培養(yǎng)。變電站二次設(shè)備維護(hù)工作必將朝著信息化、智能化方向發(fā)展。在這個過程中，各種先進(jìn)技術(shù)需要不斷融合。同時，為了保證狀態(tài)檢修結(jié)果的準(zhǔn)確性，各種檢修設(shè)備需要配套使用。技術(shù)人員對新設(shè)備的掌握程度直接影響到維修工作的質(zhì)量，因此電力企業(yè)應(yīng)以培養(yǎng)二次設(shè)備維修復(fù)合型人才為目標(biāo)，為配電維修方案的順利實(shí)施提供人才保障。

4.5 建議應(yīng)用5G檢修機(jī)器人進(jìn)行配電檢修

如圖1所示，5G檢修機(jī)器人有機(jī)械臂膀，打開配電室DTU柜門，綠色的“掃描儀”迅速掃描識別柜內(nèi)裝置面板燈狀態(tài)并進(jìn)行精準(zhǔn)分析，隨后伸出儀器臂精準(zhǔn)按動裝置面板按鈕，查詢告警記錄、重啟裝置、測量光纖通斷。這是一種5G智能圖像識別與自動檢修機(jī)器人。

圖1：5G智能檢修機(jī)器人

有了5G智能檢修機(jī)器人，電網(wǎng)可靠性水平將迎來質(zhì)的飛躍。電網(wǎng)區(qū)域配電房的自動化設(shè)備故障可第一時間得到自動排除，標(biāo)志著電力在建設(shè)多元融合高彈性電網(wǎng)中邁出了一大步。5G智能檢修機(jī)器人已具備設(shè)備定點(diǎn)巡檢、裝置面板操控、故障配件更換、裝置重啟、開關(guān)分合閘等十多項(xiàng)作業(yè)功能，能有效解決配電室低壓側(cè)開關(guān)不能遙控、不能實(shí)行自動化設(shè)備簡易無人化檢修等困局。

如圖2所示，5G智能檢修機(jī)器人是中國聯(lián)通專門為其開發(fā)了5G通信模塊和大數(shù)據(jù)圖像識別功能，其中與公網(wǎng)隔離的專用5G通道能夠保障機(jī)器人安全穩(wěn)定操作，而大數(shù)據(jù)圖像識別讓機(jī)器人具備了智能分辨設(shè)備故障信號的能力，此外還為機(jī)器人操控設(shè)備提供智能安全監(jiān)控，防止誤操作故障。

圖2：機(jī)器人正在自動檢修

5G智能檢修機(jī)器人全部由國產(chǎn)配件打造，已申請11項(xiàng)發(fā)明專利，能滿足配電室、信息化機(jī)房、工業(yè)企業(yè)等絕大部分無人化設(shè)備操作需求。

5 結(jié)語

綜上所述，作為電力系統(tǒng)中必不可少的一部分，10kV配電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)對于整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)都會造成至關(guān)重要的影響。電力企業(yè)若想在競爭逐漸激烈的當(dāng)前時代，更好的穩(wěn)固自身的發(fā)展地位，提高發(fā)展實(shí)力，必須要重視10kV配電設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)及檢修工作。一方面，需要加強(qiáng)狀態(tài)檢修及危險點(diǎn)檢修；另一方面，需要健全管理制度并加強(qiáng)人員培訓(xùn)力度。除此之外，還需要做好定期的工作規(guī)劃，能夠定期開展線路檢修工作，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。