探討如何降低10kV配電線路跳閘概率

張潤(rùn)峽

（內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司包頭供電局，內(nèi)蒙古包頭 014000）

1.10kV配電線路跳閘故障原因

1.1 自然災(zāi)害

大多數(shù)電力線路都采用架空方式設(shè)置，線路暴露在外界環(huán)境中，很容易被外界因素所影響。自然因素或是人為因素很可能會(huì)損害電力線路的正常使用。尤其是雷電災(zāi)害，雷擊是導(dǎo)致10kV配電線路跳閘的重要因素之一，雷擊或感應(yīng)過(guò)電壓往往會(huì)引發(fā)絕緣子的閃絡(luò)放電，發(fā)生雷擊閃絡(luò)時(shí)，由于直擊雷電壓幅值極高，很容易引發(fā)導(dǎo)線擊穿、絕緣子破裂、避雷器絕緣損壞等永久性故障問(wèn)題，導(dǎo)致線路跳閘后難以自行恢復(fù)[1]。

1.2 配電設(shè)備

雖然近幾年我國(guó)正在加快電力設(shè)備的更新?lián)Q代，但是仍有部分配電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展緩慢，鄉(xiāng)村地區(qū)尤為常見，變壓器設(shè)備、電纜等型號(hào)相對(duì)落后，這些落后的配電設(shè)備不僅損耗較大，而且長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作就會(huì)出現(xiàn)老化、銹蝕等問(wèn)題，進(jìn)而造成設(shè)備燒壞、損壞導(dǎo)致線路跳閘。在電器產(chǎn)品數(shù)量大幅增加的背景下，配電線路的負(fù)荷顯著增加，當(dāng)負(fù)荷量超過(guò)10kV配電線路的承載范圍時(shí)就會(huì)出現(xiàn)跳閘停電狀況。

1.3 設(shè)計(jì)施工

10kV配電線路的設(shè)計(jì)施工與運(yùn)行穩(wěn)定性有著緊密關(guān)系，如果配電線路設(shè)計(jì)不合理，就會(huì)引發(fā)線路出現(xiàn)跳閘問(wèn)題，對(duì)電力系統(tǒng)供電穩(wěn)定性造成影響?，F(xiàn)階段，大多數(shù)配電線路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為可靠，但依然存在一定問(wèn)題。設(shè)計(jì)人員未結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)的情況時(shí)有發(fā)生。而在施工中施工質(zhì)量也會(huì)影響配電線路的運(yùn)行狀況，施工方案、施工技術(shù)不規(guī)范也會(huì)造成線路運(yùn)行不穩(wěn)定，從而出現(xiàn)跳閘問(wèn)題。

2.降低10kV配電線路跳閘概率的措施

2.1 應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害問(wèn)題的措施

雷電作為造成10kV配電線路跳閘故障的關(guān)鍵因素，除了要從當(dāng)?shù)貐^(qū)域雷電活動(dòng)頻繁程度分析外，還需詳細(xì)計(jì)算雷擊跳閘率，評(píng)定雷擊造成10kV配電線路跳閘的概率，進(jìn)而采取針對(duì)性的措施。雷擊跳閘率計(jì)算式如下：

η=NgSζσ

式中，η代表雷擊跳閘率，單位次/100km·a；Ng為地閃密度，表示雷電活動(dòng)程度大小，單位次/km2·a；S為引發(fā)10kV配電線路跳閘的雷區(qū)范圍，通常以0.5km或1km單側(cè)線路作為標(biāo)準(zhǔn)；ζ為雷區(qū)范圍內(nèi)由雷擊引起絕緣子閃絡(luò)的概率，與10kV配電線路的耐雷水平有一定關(guān)系，包括接地電阻、絕緣子、避雷器等內(nèi)容；σ為建弧率，與桿塔結(jié)構(gòu)和接地方式有關(guān)。雷擊跳閘率所涉及的三個(gè)計(jì)算參量，地閃密度、閃絡(luò)率、建弧率以及相關(guān)概率產(chǎn)生的確定性因素和不確定因素都會(huì)影響雷擊跳閘率，接地電阻、絕緣子等確定性因素可以直接代入使用，而像是雷電流幅值、地閃次數(shù)等不確定因素可以采用蒙特卡羅法進(jìn)行計(jì)算[2]。

雷電流幅值對(duì)閃絡(luò)率隨機(jī)性有著較大影響，也是雷擊跳閘率計(jì)算的重要因素之一。雷電流幅值的分布模型通常較為固定，如果監(jiān)測(cè)地區(qū)自然環(huán)境變化幅度較小，雷電流幅值會(huì)集中在10kA～40kA之間，超過(guò)100kA較為少見。設(shè)定雷電流幅值累積概率為P(I)，按照國(guó)內(nèi)防雷情況計(jì)算雷電流幅值分布函數(shù)如下：

P(I)=1/(1+(I/α)β)

式中的α和β皆為分布參數(shù)，便是雷電流幅值分布的差異范圍；I表示雷電流幅值累積概率的參數(shù)擬合；1為擬合結(jié)果的衡量標(biāo)準(zhǔn)，越接近1擬合效果越準(zhǔn)確。

一般來(lái)說(shuō)雷擊監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)取在5年之內(nèi)的時(shí)間跨度，部分雷電多發(fā)地區(qū)可以延長(zhǎng)至10年，將相關(guān)數(shù)據(jù)按照時(shí)序進(jìn)行排列，得到地閃密度的變化情況。為了提高計(jì)算的準(zhǔn)確性，需要對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果采用中位差算法分別對(duì)各地區(qū)各年份進(jìn)行離群值分析，最后得到各年份地閃密度的平均值。正常情況下低海拔地區(qū)地閃密度會(huì)高于高海拔地區(qū)，實(shí)際情況還需結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境進(jìn)行分析。

根據(jù)上述計(jì)算公式，在收集部分?jǐn)?shù)據(jù)后計(jì)算得到某地區(qū)實(shí)際雷擊跳閘數(shù)據(jù)為16.78次/100km·a～17.46次/100km·a，根據(jù)該數(shù)值可以評(píng)定10kV配電線路雷擊導(dǎo)致跳閘的重點(diǎn)區(qū)域或線路，并以此在這些地區(qū)的配電線路加裝避雷線或采取其他增強(qiáng)避雷的措施，降低雷擊造成配電線路出現(xiàn)跳閘故障的概率。此外，在計(jì)算雷擊跳閘率時(shí)還需考慮隨機(jī)變量，其中需要注意的是10kV配電線路一般不架設(shè)避雷線，但是架設(shè)避雷線有助于提升10kV配電線路的耐雷水平，降低出現(xiàn)閃絡(luò)的概率，從而降低雷擊導(dǎo)致線路跳閘的概率。

除了雷電災(zāi)害外，樹木影響也是引發(fā)跳閘故障占比較大的部分。供電企業(yè)要加強(qiáng)高桿樹木線路巡視，記錄可能影響配電線路的樹木點(diǎn)位。并且要與林業(yè)部門聯(lián)合制定樹木砍伐計(jì)劃，及時(shí)清除高桿樹木隱患。尤其是在大風(fēng)、臺(tái)風(fēng)多發(fā)地區(qū)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)季節(jié)特征立即清理樹木，從根本上減少樹木倒伏引發(fā)的跳閘故障。另外，在樹木茂盛、林區(qū)的架空線路應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)施工時(shí)增加安全保護(hù)措施，并將部分線路改造為絕緣導(dǎo)線。

2.2 應(yīng)對(duì)配電設(shè)備問(wèn)題的措施

配電設(shè)備問(wèn)題的處理措施較為清晰，不過(guò)涉及覆蓋整個(gè)10kV配電線路的設(shè)備，需要考慮的方面繁多。首先就是10kV配電線路的防雷措施是否到位，10kV配電線路較少安裝避雷線，這就要求其絕緣子和接地裝置有著較強(qiáng)的防雷效果，按照運(yùn)行管理要求，配變臺(tái)區(qū)接地裝置接地電阻需要≤4Ω，斷路器、復(fù)合開關(guān)接地裝置接地電阻需要≤10Ω。

其次，要加強(qiáng)針對(duì)配電設(shè)備的養(yǎng)護(hù)檢修工作，配電設(shè)備不達(dá)標(biāo)、出現(xiàn)老化、銹蝕都會(huì)提高配電線路出現(xiàn)跳閘的概率。加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)維管理可以采用配電設(shè)備專項(xiàng)負(fù)責(zé)人的制度體系，每個(gè)設(shè)備都有對(duì)應(yīng)的管理人，管理范圍清晰明確，設(shè)備運(yùn)行狀況負(fù)責(zé)人全權(quán)負(fù)責(zé)，如果因運(yùn)維工作缺位導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)跳閘故障，問(wèn)責(zé)相關(guān)負(fù)責(zé)人。而且要加強(qiáng)對(duì)配電設(shè)備的巡查巡視工作，尤其是在節(jié)假日等高峰供電時(shí)期，結(jié)合線路和設(shè)備分布情況，調(diào)整人員巡視周期。每次巡查都應(yīng)當(dāng)記錄設(shè)備信息以及線路情況。相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)班子也需開展專項(xiàng)監(jiān)察工作，針對(duì)記錄的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核查，檢查配電線路和設(shè)備是否與記錄情況一致，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)責(zé)令相關(guān)負(fù)責(zé)人進(jìn)行整改[3]。

最后要繼續(xù)提高自動(dòng)化、智能化水平，智能電網(wǎng)建設(shè)背景下，配網(wǎng)自動(dòng)化覆蓋范圍要繼續(xù)擴(kuò)大，自動(dòng)化開關(guān)設(shè)備要繼續(xù)普及，利用信息化技術(shù)提升配網(wǎng)設(shè)備的維護(hù)水平，能夠?qū)ο嚓P(guān)配電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。另外，還要加快老舊電網(wǎng)升級(jí)改造，結(jié)合地區(qū)負(fù)荷情況與發(fā)展需求，對(duì)區(qū)域內(nèi)供電片區(qū)重新規(guī)劃，增強(qiáng)10kV配電線路薄弱環(huán)節(jié)，全面提高配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行質(zhì)量。

2.3 應(yīng)對(duì)施工設(shè)計(jì)問(wèn)題的措施

增強(qiáng)對(duì)10kV配電線路施工設(shè)計(jì)的監(jiān)管力度，提升相關(guān)施工人員的操作水平，在供電線路驗(yàn)收中要嚴(yán)格按照相關(guān)電網(wǎng)線路標(biāo)準(zhǔn)把控配電線路的質(zhì)量。供電企業(yè)或施工單位要提前了解用電客戶的配電情況，既要提升用電客戶的用電常識(shí)，也要周期性對(duì)各種配電設(shè)備進(jìn)行記錄。確保10kV配電線路施工設(shè)計(jì)不會(huì)受到用戶影響。在設(shè)計(jì)階段必須由施工人員和電力技術(shù)人員共同確認(rèn)，明確其中的注意事項(xiàng)。在施工完成后供電企業(yè)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行預(yù)防性測(cè)試，檢驗(yàn)10kV配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，包括配電線路的電阻值、配電設(shè)備質(zhì)量，如若出現(xiàn)品質(zhì)不達(dá)標(biāo)的情況必須返修處理。

3.結(jié)論

10kV配電線路作為供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其運(yùn)行效率影響著電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量，因各種情況導(dǎo)致的跳閘停電故障必須要進(jìn)行處理。通過(guò)分析造成10kV配電線路跳閘故障概率的情況，明確其中雷擊、配電設(shè)備等現(xiàn)象是致使10kV配電線路出現(xiàn)跳閘故障的主要因素，結(jié)合地區(qū)實(shí)際情況，采取針對(duì)性的解決措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種不良因素的有效掌控，進(jìn)而降低10kV配電線路跳閘故障發(fā)生的概率。