淺析企業(yè)10 kV 高壓線路及設(shè)備故障原因與防范措施

李 峰

（太鋼不銹鋼股份有限公司焦化廠， 山西 太原 030003）

10 kV 供配電線路屬于電網(wǎng)末端， 它直接與用戶相連， 是整個電網(wǎng)系統(tǒng)中十分重要的一部分。 工礦企業(yè)大多采用10 kV 線路進(jìn)行供電， 供電質(zhì)量的好壞和高壓設(shè)備能否穩(wěn)定運行直接影響企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的高低。 影響供電質(zhì)量和高壓電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運行涉及到諸多因素， 大致包括管理因素和環(huán)境因素， 其中環(huán)境因素又包括10 kV 配電線路的自身因素、 自然因素、 人為因素等。 因此， 應(yīng)制定高壓線路及設(shè)備安全運行的管理措施，規(guī)范運行維護(hù)人員的標(biāo)準(zhǔn)化操作并且提高運維人員的安全意識。 通過科學(xué)的管理措施， 如標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)和周期性絕緣耐壓試驗， 可避免絕大多數(shù)高壓線路和高壓設(shè)備故障的發(fā)生， 從而提升企業(yè)10 kV 線路供電質(zhì)量和確保高壓設(shè)備穩(wěn)定運行。

1 10 kV 高壓線路及設(shè)備故障原因分析

1.1 影響10 kV高壓線路及設(shè)備穩(wěn)定運行管理因素

“ 兩票” 制度是指工作票制度和操作票制度。在《 電力安全工作規(guī)程》 里有明確要求。 工作票有第一種工作票、 第二種工作票、 帶電作業(yè)工作票、事故搶修票等。 操作票要把操作步驟和操作位置寫清楚， 采用手指口述的方法， 一人“ 唱票”， 一人執(zhí)行操作?！?兩票”制度可以有效確保檢修安全和操作安全。

1.1.1 未按規(guī)定對電纜耐壓試驗造成電纜絕緣擊穿

某降壓站值班員發(fā)現(xiàn)站內(nèi)10 kV II 段母線B 相實接地。 根據(jù)接地選檢判斷為焦化2# 線接地， 電力調(diào)度讓焦化廠檢查內(nèi)部分路有無故障， 要求其并倒電退出焦化2# 線。 并倒電后降壓站10 kV II 段母線接地故障消除， 經(jīng)檢查焦化2# 線電纜有一條故障退出。 焦化2# 線電纜中間頭連接管相間短路故障是本次事故的主要原因。 故障點是中間頭連接管的主絕緣擊穿， 300 mm2銅電纜， 電纜粗， 連接管易受壓變形， 在通過大電流時， 電纜絕緣層易受熱老化， 且電纜直埋， 散熱效果差。 由于未按照規(guī)定的周期對高壓電纜進(jìn)行絕緣耐壓試驗， 導(dǎo)致電纜絕緣性能降低未能及時發(fā)現(xiàn)， 最終發(fā)生電纜接地短路事故。 圖1 為電纜中間頭發(fā)熱導(dǎo)致絕緣老化發(fā)生接地短路。

圖1 電纜中間頭發(fā)熱導(dǎo)致絕緣老化發(fā)生接地短路

1.1.2 因高壓電機(jī)絕緣損壞造成的停機(jī)事故

2022 年， 某公司電力調(diào)度通知降壓站供電側(cè)有接地現(xiàn)象， 要求崗位人員進(jìn)行排除檢查， 現(xiàn)場操作人員把3# 高壓線退出， 并倒用2# 高壓線， 發(fā)現(xiàn)接地現(xiàn)象轉(zhuǎn)移至2# 高壓線。 判斷此次接地可能是因現(xiàn)場高壓設(shè)備故障引起， 隨即對現(xiàn)場高壓泵進(jìn)行檢查， 通過對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行檢查分析， 現(xiàn)場2# 高壓泵電機(jī)有接地現(xiàn)象。 電機(jī)解體檢查發(fā)現(xiàn)： 定子繞組槽絕緣損壞， 造成接地故障。 圖2 為局部過熱導(dǎo)致高壓泵電機(jī)故障和故障部位。

圖2 局部過熱導(dǎo)致高壓泵電機(jī)故障和故障部位

此次故障的原因是由于沒有嚴(yán)格落實設(shè)備的點檢定修制度， 對現(xiàn)場高壓設(shè)備沒有進(jìn)行定期維修、檢查， 因高壓電機(jī)定子溫度相應(yīng)測溫元件損壞， 導(dǎo)致其未及時反饋高壓設(shè)備的溫升情況， 造成了此次事故的發(fā)生。

1.1.3 未嚴(yán)格執(zhí)行《 電業(yè)安全工作規(guī)程》 和“ 兩票” 制度造成的線路失電

2020 年， 某公司停產(chǎn)進(jìn)行系統(tǒng)檢修， 檢修負(fù)責(zé)人在辦理完第一種工作票后， 按照工作票的技術(shù)措施逐一對10 kV 高壓設(shè)備進(jìn)行安全措施的落實工作。 隨后通知工作班組人員進(jìn)行10 kV 高壓設(shè)備檢查吹掃作業(yè)。 作業(yè)完畢后， 該作業(yè)項目的檢修負(fù)責(zé)人在沒有確認(rèn)現(xiàn)場高壓設(shè)備個人保安線是否拆除的情況下， 簽字送電， 造成高壓柜速斷保護(hù)動作， 變電所運行人員未確認(rèn)現(xiàn)場情況再次送電， 造成電網(wǎng)波動， 事故擴(kuò)大， 所幸未造成人員傷亡。 圖3 為變壓器清掃作業(yè)中在變壓器二次側(cè)裝設(shè)個人保安線。

該模塊可以實現(xiàn)對茶園的環(huán)境溫濕度、光照強(qiáng)度、土壤含水量及溫度的采集，并通過GPRS把采集到的信息實時發(fā)送回監(jiān)控中心。根據(jù)茶園信息采集的需求，選擇AM2303數(shù)字溫、濕度傳感器檢測大氣溫、濕度，采用數(shù)字光強(qiáng)度模塊BH1750FVI對光照強(qiáng)度進(jìn)行檢測；選擇PH-TW土壤溫度傳感器采集土壤溫度，選擇SWR2型土壤水分傳感器采集土壤水分含量，以上兩個模塊都是模擬輸出，需要外接一個ADC0832轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，輸入到單片機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的運算處理。

圖3 變壓器清掃作業(yè)中在變壓器二次側(cè)裝設(shè)個人保安線

此次故障的直接原因是檢修負(fù)責(zé)人與變電所運行人員沒有正確履行自己的崗位職責(zé)， 沒有按照《 電業(yè)安全工作規(guī)程》 要求的內(nèi)容全程監(jiān)護(hù)高壓檢修作業(yè)并在工作結(jié)束后對檢修部位進(jìn)行檢查確認(rèn)。變電所運行人員在沒有確認(rèn)高壓柜速斷保護(hù)的原因情況下， 一味聽從檢修負(fù)責(zé)人要求， 再次送電導(dǎo)致電網(wǎng)波動事故擴(kuò)大。 綜上所述， 嚴(yán)格執(zhí)行和落實《電業(yè)安全工作規(guī)程》 和“ 兩票” 制度十分必要。

1.2 影響10 kV高壓線路及設(shè)備穩(wěn)定運行的因素

造成10 kV 配電線路故障的因素有很多， 主要包括以下3 種。 一是電纜及設(shè)備等自身因素， 包括高壓電纜質(zhì)量不良、 高壓柜無五防、 高壓柜斷路器質(zhì)量差等； 二是人為因素， 包括施工質(zhì)量、 施工方式造成的隱性隱患對后期高壓設(shè)備運行的影響等；三是自然因素， 包括惡劣天氣環(huán)境下對高壓設(shè)備和架空線路的影響[2]。

1.2.1 電纜及設(shè)備等自身因素

高壓電纜及高壓設(shè)備本身的質(zhì)量好壞是導(dǎo)致10 kV 高壓系統(tǒng)發(fā)生故障的原因之一。 有些企業(yè)為了節(jié)約成本， 采購價格低廉的高壓電纜或高壓柜。當(dāng)投入運行后， 部分電纜會隨著使用時間推移造成不同程度的絕緣老化， 如果該企業(yè)沒有完善的管理制度， 對高壓電纜失管， 會造成高壓電纜擊穿或者短路放炮的情況[3]。

1.2.2 人為因素

高壓電纜在安裝敷設(shè)線路的過程中受到長度的影響， 阻力變大， 在采用機(jī)械對電纜進(jìn)行硬牽引過程中， 極易對電纜絕緣造成隱性傷害， 這種隱患在使用過程中隨著時間推移， 慢慢變成了故障點。 由于10 kV 配電線路較長， 所以不可避免的會受到人類生產(chǎn)活動的影響。 例如， 部分企業(yè)未經(jīng)審批違規(guī)在高壓電纜周圍使用吊車、 挖機(jī)等， 會不小心挖斷電纜， 或者碰觸到高空的高壓電纜， 從而造成線路故障。 另外一個重要的人為因素是運行人員的工作不到位， 在日常巡檢時沒有做到認(rèn)真負(fù)責(zé)， 導(dǎo)致出現(xiàn)隱患的線路沒有及時發(fā)現(xiàn)并及時檢修， 為線路安全運行埋下隱患。 同時， 如果檢修人員的檢修水平過低， 檢修質(zhì)量差， 也會引發(fā)10 kV 系統(tǒng)故障。

1.2.3 自然因素

鳥類搭巢、 高壓設(shè)備運行地理環(huán)境、 天氣自然環(huán)境等影響也會造成10 kV 系統(tǒng)發(fā)生故障。 鳥類在搭巢的過程中， 一般都會選擇一些聯(lián)絡(luò)線較為密集的區(qū)域或橋架內(nèi)部， 極易引發(fā)配電線路短路， 從而引發(fā)高壓柜跳閘。 極端天氣等自然因素的影響也是造成10 kV 配電線路故障的重要原因， 在惡劣天氣下， 極易發(fā)生配電線路故障。 例如雷擊、 覆冰、 大風(fēng)等， 雷擊會引發(fā)跳閘和線路短路， 覆冰會損害到配電線路甚至造成線路斷線， 如果遇到大風(fēng)等惡劣天氣， 一些接地物， 例如樹枝等會觸碰到電線， 從而與大地形成通路造成接地故障。 同時， 機(jī)械外力對埋在地下的高壓電纜也會造成不同程度的傷害，埋在地下的高壓電纜會受到環(huán)境的變化在地下受到外力作用發(fā)生絕緣損壞， 從而引發(fā)短路事故。 為了節(jié)約成本， 需要通過儀器對絕緣損壞的地下電纜進(jìn)行放電試驗來確認(rèn)故障點的位置， 找到對地放電的故障點后需對故障點制作電纜中間接頭來恢復(fù)其功能。 某些企業(yè)在處理高壓電纜中間接頭過程中， 沒有對高壓電纜中間接頭質(zhì)量進(jìn)行把控， 隨著長期土壤濕度的影響， 接頭部位容易產(chǎn)生微弱局放現(xiàn)象，長期碳化后導(dǎo)致絕緣性能降低， 再次發(fā)生電纜接地故障。

2 10 kV 高壓線路及設(shè)備故障防范措施

2.1 針對10 kV系統(tǒng)制定完善的管理制度

1） 電氣系統(tǒng)作業(yè)， 必須嚴(yán)格執(zhí)行《 電業(yè)安全工作規(guī)程》 和“ 兩票” 制度， 強(qiáng)化管理人員對崗位“ 兩票” 作業(yè)的過程監(jiān)督， 確?！?兩票” 作業(yè)各項動作有效落實， 保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

2） 建立10 kV 運行人員的24 h 巡查制度， 每2 h進(jìn)行一次巡查作業(yè)， 并細(xì)化高壓柜、 母聯(lián)柜、 PT柜等高壓設(shè)備及電纜豎井的點檢標(biāo)準(zhǔn)， 確保10 kV 供電系統(tǒng)狀態(tài)受控。

3） 制定缺陷消除跟蹤制度， 實現(xiàn)10 kV 供電系統(tǒng)隱患早發(fā)現(xiàn)早處理， 把小隱患滅殺在萌芽狀態(tài)， 提高10 kV 供電系統(tǒng)的健康水平， 確保10 kV 供電系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

4） 建立10 kV 高壓電纜和高壓柜的耐壓預(yù)試臺賬， 根據(jù)設(shè)備的重要程度及有無備用等現(xiàn)場實際情況階梯進(jìn)行耐壓預(yù)試， 并科學(xué)安排周期， 確保10 kV高壓設(shè)備在預(yù)示周期內(nèi)運行。

5） 強(qiáng)化檢修質(zhì)量， 制定檢修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， 落實檢修責(zé)任， 檢修負(fù)責(zé)人在檢修完畢后， 經(jīng)專業(yè)技術(shù)人員驗收后方可投入使用， 確保檢修質(zhì)量可控。

6） 組織變電所運行管理人員進(jìn)行必要的技能培訓(xùn)， 提升運行人員的綜合素質(zhì)和專業(yè)技能， 同時制定切實可行的考核獎懲制度， 提升職工崗位操作技能， 保證各類操作安全受控。

2.2 針對環(huán)境變化導(dǎo)致的10 kV 系統(tǒng)故障采取的防范措施

2.2.1 針對惡劣天氣影響10 kV 系統(tǒng)的防范措施

為了盡可能減少惡劣天氣對于配電設(shè)施的影響， 相關(guān)部門可從以下3 個方面進(jìn)行預(yù)防。 首先，提高室外絕緣子的耐雷擊水平， 可以采用耐張點的懸式絕緣子， 此類絕緣子很少在雷雨天氣被擊中，能夠保證配電設(shè)施的安全[4]。 其次， 就是要安裝線路避雷器， 在10 kV 的輸電端口配置金屬氧化物的避雷器、 在線路較長的地方安裝金屬氧化物避雷器以及在變壓器的高低壓側(cè)安裝金屬氧化物的避雷器， 能夠有效避免被擊中的概率， 保證輸電線路的安全。 最后， 就是在線路周圍安裝穿刺型金具， 能夠提升高溫耐受能力， 運行安全， 值得推廣。

2.2.2 針對人為因素導(dǎo)致10 kV 系統(tǒng)故障防范措施

通過完善專業(yè)管理內(nèi)容， 制定切實可行的考核激勵制度和10 kV 高壓系統(tǒng)設(shè)備管理制度， 確保10 kV 高壓設(shè)備運行受管受控， 從而可以避免因外部施工、 巡檢不到位、 施工質(zhì)量低、 檢修質(zhì)量差等其他因素導(dǎo)致的10 kV 高壓設(shè)備故障。

3 結(jié)束語

綜上所述， 本文對10 kV 高壓線路和設(shè)備常見故障原因進(jìn)行了分析， 并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。在企業(yè)日常生產(chǎn)經(jīng)營中， 10 kV 高壓系統(tǒng)在運行過程時不可避免的會出現(xiàn)一些故障， 主要通過制定切實可行、 科學(xué)合理的管理制度來防范故障的發(fā)生。通過提升專業(yè)技術(shù)人員和管理人員的管理水平， 使運行人員標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)并形成體系， 才能在各個方面減少10 kV 高壓系統(tǒng)故障發(fā)生的概率， 最大限度滿足企業(yè)的用電需求， 保障高壓設(shè)備的安全運行， 實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化。