配電線路常見故障的查找及其預防措施

曹明祥 唐飄逸 王秀敏 許見誠 潘雄

摘??要：電力資源在社會生產(chǎn)和生活過程中占據(jù)至關(guān)重要地位，在保障經(jīng)濟社會發(fā)展和正常生活方面發(fā)揮著要作用。電力工程涉及范圍非常廣而且工程規(guī)模非常大，作為電力輸送終端的配電線路在電力工程中是非常重要的組成部分。由于配電線路布設(shè)點多面廣，線路走向比較復雜，容易受到外部惡劣環(huán)境的影響，而且設(shè)備運行環(huán)境復雜多變，加之設(shè)備本身質(zhì)量問題，容易引發(fā)線路故障，直接危及用戶的用電安全，因此做好配電線路日常巡檢工作，對常見故障進行查找和原因分析，制定預防措施，將故障消滅在萌芽階段，進而保障電力輸送安全，促使電力輸送平穩(wěn)運行。

關(guān)鍵詞：配電線路??故障??查找??預防

中圖分類號：TM726

Finding?and?Their?Preventive?Measures?for?Common?Faults?in?Distribution?Lines

CAO?Mingxiang??TANG?Piaoyi??WANG?Xiumin??XU?Jiancheng??PAN?Xiong

（Guangzhou?Huali?Science?and?Technology?Vocational?College，?Guangzhou，?Guangdong?Province，511325?China）

Abstract：?Power?resources?occupy?a?crucial?position?in?the?process?of?social?production?and?life，?and?play?an?important?role?in?ensuring?economic?and?social?development?and?normal?life.?Power?engineering?involves?a?very?wide?range，?and?the?scale?of?the?project?is?very?large.?The?distribution?line，?as?the?power?transmission?terminal，?is?a?very?important?part?of?power?engineering.?Distribution?lines?are?arranged?in?many?points?and?wide?areas，?line?directions?are?relatively?complex，?which?are?easy?to?be?affected?by?the?external?harsh?environment，?and?the?equipment?operating?environment?is?complex?and?changeable，?couple?with?the?quality?problem?of?the?equipment?itself，?which?is?easy?to?cause?line?failures，?directly?endangering?the?user's?power?safety，?so?it?is?necessary?to?do?a?good?job?in?daily?inspection?of?distribution?lines，?find?out?and?analyze?the?causes?of?common?faults，?formulate?preventive?measures，?and?eliminate?faults?in?the?budding?stage，?so?as?to?ensure?the?safety?of?power?transmission?and?promote?the?smooth?operation?of?power?transmission.

Key?Words：?Distribution?line;?Fault;?Search;?Prevention

現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)和科學技術(shù)的發(fā)展離不開電力資源，因其生產(chǎn)、傳輸和使用高效快捷，對環(huán)境的污染較小，在社會經(jīng)濟的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。配電線路是連接發(fā)電站和用戶之間的橋梁，是電網(wǎng)結(jié)構(gòu)重要的組成部分。配電線路故障是電網(wǎng)運行中常見的問題，因此線路檢修顯得至關(guān)重要，采用科學合理全面的故障查找方法，能夠準確找到配電線路故障點，明確故障類型，通過對故障產(chǎn)生原因進行分析，采取針對性的防范措施，提高配電網(wǎng)的安全可靠性，為國計民生提供基礎(chǔ)保障。

1??配電線路常見故障類型

配電線路的故障種類比較多，根據(jù)其歸類方法的不同而有各種不同的形式，如瞬時性故障和永久性故障、橫向故障和縱向故障、短路故障、斷線故障及復故障、金屬性短路故障和經(jīng)過渡電阻短路故障等。其中，最常見及最危險的故障是各種類型的短路故障，包括相間短路和接地短路。分述如下。

1.1??相間短路

相間短路故障是配電線路比較常見的故障之一，包括三相短路K（3）、兩相短路K（2）。其中以三相短路最危險。

1.2??接地短路

接地短路包括兩相接地短路K（1，1）、單相接地短路K（1）。以單相接地短路最為常見也是發(fā)生最為頻繁的故障，并且在所有故障中最不容易查找。

2??配電線路常見故障原因

2.1??氣候與自然因素的原因

2.1.1??風霜雨雪的原因

一年四季春夏秋冬，不同季節(jié)有不同的特點。一般在春秋兩季經(jīng)常容易出現(xiàn)大風等天氣，短時間巨大的風力會導致架空線路發(fā)生碰線的現(xiàn)象，形成沒有電阻的閉合回路，導致相間短路；風力還會使高大的樹枝搖晃，與裸露的電線搭接在一起，形成單相接地故障；如果建筑物上比較大型的廣告牌等設(shè)施被大風吹倒，砸落到配電線路上，會導致配電線路被壓斷或者造成相間短路。夏季是雨水比較豐沛的季節(jié)，配電線路長時間被雨水浸泡和侵蝕，容易導致電桿或橫擔等金具出現(xiàn)腐蝕，當無法承受自身重力或者外力沖擊的情況下，配電線路就會出現(xiàn)電桿傾斜甚至倒塌[3]。另外，雨水會導致線路和金具之間因?qū)щ姸l(fā)生短路，或者出現(xiàn)絕緣子閃絡(luò)，形成相間或單相接地故障。冬季雨雪冰凍天氣較為常見，大量積雪和冰層覆蓋在配電線路上，巨大的應力會導致線路的機械強度和韌性受到損害，絕緣層破損，甚至電桿不堪重負而倒塌。

2.1.2??雷擊的原因

配電線路一般以架空線路的形式敷設(shè)，線路的分布較廣，既有人員稀少的野外地區(qū)，也有人口密集的村莊、城市和街道，在夏季雷雨天氣時容易受到雷擊，導致配電線路出現(xiàn)故障。防止直擊雷和感應雷最有效的方式是安裝避雷線、避雷針、避雷網(wǎng)、避雷器等。避雷針包含接閃器、引下線、接地裝置，接閃器通過引下線和接地裝置相連，將雷擊產(chǎn)生的過電壓導入大地。變壓器的“三點聯(lián)合接地”，其接地裝置除了和避雷器相連接外，還應該和低壓繞組上的中性點以及變壓器的金屬外殼相連。實際情況卻并不樂觀，許多配電線路中的避雷裝置并未和變壓器外殼及低壓側(cè)中性點相連接；有些引下線由于長期被自然侵蝕導致腐蝕嚴重，引下線開路或者與接地裝置連接不牢固。這些原因?qū)е卤芾灼魇?，引發(fā)線路故障。另一方面，是避雷器選型不當。避雷器的選擇需要根據(jù)配電線路所在地區(qū)雷暴日的精準數(shù)據(jù)，來制訂防雷方案，選擇合適的避雷器。在配電線路設(shè)計時，雷暴日的數(shù)據(jù)不能僅僅考慮線路主城區(qū)的數(shù)據(jù)，而忽略郊外甚至山區(qū)的數(shù)據(jù)，否則會導致避雷器的選擇無法滿足使用要求，防雷效果大打折扣。

2.2??人為及鳥害原因

社會的不斷進步促使城鎮(zhèn)化進程加快，原來敷設(shè)在野外或者郊區(qū)的配電線路被納入城市規(guī)劃，大量建筑群將配電線路包圍；在施工過程中由于地基開挖和管線敷設(shè)容易導致配電線路受損；各種車輛沒有按交通規(guī)則行駛，引發(fā)道路交通事故，撞到路邊的配線電桿；不法分子偷盜電桿拉線上的金屬構(gòu)件，例如花籃螺栓，導致電桿倒塌等事故。

此外，由自然界動物帶來的危害也不容小覷，例如鳥類、蛇類、老鼠等，都是引發(fā)相間短路的主要原因之一。天空中飛行的大鳥，在張開兩個翅膀的時候，如果遇到高壓架空線會導致架空線相間短路。例如：我國北方一種稱之為“黑鳶”的大鳥，其翼展可以達到1.3～1.4?m；體重70?kg的阿根廷巨鷹，其翼展可以達到7?m以上。這些超級大鳥造成的架空線路停電故障時有發(fā)生。

2.3??設(shè)備原因

設(shè)備方面的原因主要有兩個方面。一是設(shè)備本身的問題。常見的設(shè)備問題有配電變壓器問題、絕緣端子問題、避雷器問題等。變壓器問題主要是設(shè)備本身出現(xiàn)故障而產(chǎn)生弧光放電，導致相間或?qū)Φ囟搪?；絕緣端子的問題主要是絕緣層缺乏一定的強度和韌性，抗外力拉升能力較差，容易發(fā)生絕緣層破損，導致絕緣端子放電，甚至端子脫落；避雷器的問題主要是部件質(zhì)量無法滿足防雷需求，不能起到導雷作用。二是設(shè)備維護保養(yǎng)問題。由于維修資金不足，有些配電線路年久失修，設(shè)備老化嚴重，導致各種問題的出現(xiàn)。

2.4??管理原因

配電線路日常維護保養(yǎng)是及時發(fā)現(xiàn)故障的有效手段和措施。由于配電線路運行管理中對維護保養(yǎng)缺乏重要性認知，相關(guān)維保制度不完善，職責界定不清晰，缺乏有效考核機制，導致線路日常巡檢工作不到位，對配電線路中的問題不能及時發(fā)現(xiàn)，如交叉設(shè)備缺陷、設(shè)備線夾缺陷等。問題消缺不及時，工作效率無法得到提升，容易引發(fā)線路故障。另外，配電線路管理人員能力不足也是導致線路發(fā)生故障的因素之一，有些巡檢人員缺乏相應的理論知識和實操技能，無法及時發(fā)現(xiàn)線路運行中的潛在問題，帶來一定的安全隱患。

3??配電線路常見故障查找方法

3.1??暫態(tài)信號分析法

該種方法主要用于單相接地故障的查找，通過線路中的暫態(tài)信息分析，快速查找接地故障[4]。采用該種方式的優(yōu)點是不受接地方式的影響，盡量真實地反映線路故障。具體技術(shù)措施分為幾個方面：一是用絕緣線替代穿墻套管中的芯子；二是線路避雷器要進行防雷實驗；三是通過隔離刀閘對線路中的絕緣防護套進行觀察，看其是否有損傷；四是要提高巡檢頻次和周期，定期對電氣線路進行檢修和維護。利用電容和電流暫態(tài)信號分析方法可以提高單相接地故障的查找效率，為及時制定預防措施提供基礎(chǔ)保障。

3.2??主觀定位故障診斷法

主觀定位故障診斷法主要包含3種具體方法，分別是S注入法、交直流綜合注入法、中性點脈寬注入法，3種方法的優(yōu)缺點如表1所示。

3.3??被動定位故障診斷法

被動定位故障診斷法主要有3種形式。一是區(qū)段查找法。實行分區(qū)段被動定位，利用自動化設(shè)備對發(fā)生故障的區(qū)域有明確認知，并快速查找故障所在。利用該種方法可以迅速判斷故障范圍，定位故障具體位置，查找故障時間較少，提高了查找效率。二是行波法。行波法是利用電流和電壓的行波現(xiàn)象通過互感器對故障信息進行測量。該種方法的優(yōu)點是精準度較高，缺點是耗費時間較長，無法及時發(fā)現(xiàn)配電線路故障。三是阻抗法。基本原理是利用電壓平衡方程求解出測量點和故障點之前的電抗，通過電抗變化的對比，找到故障點的具體位置的方法[5]。其中單端阻抗法的優(yōu)點是投資少，應用簡單，缺點是原理性誤差較大；雙端阻抗法的優(yōu)點是不容易受到故障點過渡電阻的影響，同時也不受故障類型的影響，缺點是投資和計算量都非常龐大。

4??配電線路常見故障預防措施

4.1??管理措施

4.1.1??建立配電線路管理機制

首先，建立配電線路運維管理機制，落實責任。將配電線路運維管理責任落實到具體崗位和人員，將運維工作落實情況作為績效考核的重要指標，建立獎懲機制，激發(fā)運維人員工作熱情，進而提升線路故障查找和處理的工作效率。其次，合理制訂故障檢修排查計劃。對排查時間、檢修項目、檢修標準、常見問題等進行詳細規(guī)劃，并做好相關(guān)記錄；對發(fā)現(xiàn)的問題及時處理。同時對于重點季節(jié)和重要線路要提高巡檢頻次和巡檢力度，如雷雨季節(jié)經(jīng)常發(fā)生雷擊的線路段，容易積存雨水的線路等，提前做好預防措施，減少故障發(fā)生的概率。

4.1.2??強化宣傳做好部門溝通

針對人為原因?qū)е碌呐潆娋€路故障，電力部門應該加強宣傳教育，通過多種方式宣傳配電線路的重要性，提升居民的線路保護意識；對破壞配電線路的行為給予嚴厲的查處和打擊，形成配電線路保護的良好氛圍，提升公眾參與度。同時需要加強和氣象部門的溝通聯(lián)系，及時掌握天氣情況的變化，提前做好線路的預防措施，將自然氣候?qū)ε潆娋€路的影響降到最低。

4.2??技術(shù)措施

4.2.1??針對相間短路安裝階段式電流保護裝置

電流保護的接線方式分為Y形接線（如圖1（a）所示）、V形接線（如圖1（b）和圖1（c）所示）、差接法（如圖1（d）所示）。其中Y形接線常用于三相四線制電路；V形接線比較適用于三相三線制電路；差接法對相間短路故障反映較為靈敏，適用于10?kV配電線路的相間短路保護或高壓電機的保護。

線路的相間短路保護通常采用階段式電流保護。階段式電流保護一般由3個階段構(gòu)成，第Ⅰ階段為瞬時電流速斷保護，第Ⅱ階段為限時電流速斷保護，第Ⅲ階段為定時限過電流保護。

3個階段的電流保護各有優(yōu)缺點，為了取長補短，常常將上述3種保護組合在一起，構(gòu)成階段式電流保護。3個階段可以根據(jù)實際情況進行取舍。圖2是機電型瞬時電流速斷保護接線圖。

4.2.2??針對雷擊事故合理設(shè)置防雷保護

首先，根據(jù)當?shù)貧庀蟛块T提供的資料，以及線路的走向和電壓等級，容易發(fā)生雷擊的區(qū)域和地點，合理選擇科學的防雷方案，安裝相應的防雷設(shè)施。例如：一般雷擊發(fā)生在線路轉(zhuǎn)折點或者臨近水源的易擊桿上，因此，在上述易擊桿上應該安裝避雷器，并注意控制避雷器的數(shù)量，左右不能超過3組。另外，還可以采用增加避雷器數(shù)量的方式提升避雷效果，通過增加多組低電阻接地裝置，調(diào)整避雷器保護間距、將接地裝置埋置于深層土壤中等方式也可以滿足大部分避雷要求。其次，將具有較高絕緣線的保護間隙安裝到配電線路中，當發(fā)生雷擊事故時，保護間隙被雷電瞬間擊穿，雷電流通過保護間隙流入大地，將雷電進行消減，從而使雷電對配電線路的影響降到最低，達到防雷效果，保護配電線路的安全[6]。

4.2.3??針對接地故障做好規(guī)劃設(shè)計

接地故障由于一般不會發(fā)生跳閘現(xiàn)象，因此排查起來較為困難。傳統(tǒng)配電線路接地故障的查找方法是將各條支路依次斷開，逐一排查；或者利用試電筆和萬能表進行測試。這些方法不僅費時費力，而且往往因為配電線路所處地區(qū)的復雜情況而無法開展工作。新的方法是利用微機選線裝置來自動尋找。因此，應該在配電線路設(shè)計過程中充分考慮接地故障的問題，選擇合適的產(chǎn)品。架空線路敷設(shè)符合電氣安裝規(guī)范，遠離樹木繁茂的區(qū)域，從而有效預防接地故障的發(fā)生。另外，可以對現(xiàn)有配電線路進行改造，利用機器人技術(shù)在原有裸露的導線上噴鍍絕緣層，提高安全性能，減少接地故障。

5??結(jié)語

根據(jù)資料顯示，近年來我國用電需求逐年上升，供電正常和運行可靠直接關(guān)系國計民生。配電線路是電力供應的重要組成部分，受到人、設(shè)備、環(huán)境、管理等因素的影響，而常常出現(xiàn)各種故障，因此應該從管理和技術(shù)兩個層面出發(fā)，采取積極有效的措施減少配電線路的故障，保障電力供應，提升電力管理水平，為社會經(jīng)濟的快速發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻

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