10kV 配電運行中故障的產(chǎn)生原因及防范

黃文明

(國網(wǎng)廈門供電公司)

0 引言

在城市化建設(shè)進(jìn)程不斷加快, 社會經(jīng)濟快速發(fā)展的環(huán)境下, 我國社會電力用量不斷提升, 各區(qū)域的配電線路體系壓力不斷加大, 社會對供電質(zhì)量提出更高要求。而由于配電網(wǎng)長期處于露天環(huán)境下, 容易受到多種因素的干擾, 影響其運行質(zhì)量, 容易產(chǎn)生故障問題, 所以, 為了避免其在長時間運行下, 產(chǎn)生高負(fù)荷運轉(zhuǎn), 加之受外界因素影響嚴(yán)重而出現(xiàn)故障問題, 加強故障防范相當(dāng)重要。

1 案例分析

某供電企業(yè)中, 共含有72 條10kV 配電線路,其總長度超過1700km, 供電用戶專線共有12 條,共包括1900 多臺的基礎(chǔ)配電變壓器。根據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示, 該供電企業(yè)在某年的全部10kV 配電線路中, 共發(fā)生80 次跳閘故障問題, 其中, 公共配電線路發(fā)生故障共74 次, 供電用戶配電線路故障共6 次。

通過對該供電企業(yè)的故障產(chǎn)生原因進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)由于設(shè)備本身出現(xiàn)故障問題共有5 次, 由于用戶使用不當(dāng)產(chǎn)生故障的共有7 次, 由于受外力破壞產(chǎn)生故障的共有13 次, 而受到自然因素影響的故障共有54 次, 由此可見, 10kV 配電運行中, 故障產(chǎn)生的主要原因在于設(shè)備本身、外力破壞和自然因素方面。

2 10kV 配電運行中故障產(chǎn)生原因

2.1 設(shè)備線路引發(fā)的故障

10kV 配電線路中, 可能會存在設(shè)備連接不穩(wěn)固、線夾、引線不牢固的問題, 使其在經(jīng)過一段時間的運行后, 極容易出現(xiàn)短路或短路問題, 產(chǎn)生線路故障。另外, 配電運行過程中, 電線桿基礎(chǔ)不穩(wěn)定、電線拉線不緊、拉線受損等問題, 都容易使得電線桿傾斜,部分區(qū)域設(shè)備陳舊、避雷針老化、熔斷器質(zhì)量低等,都容易帶來線路故障問題。在用電高峰期內(nèi), 變壓器和配電線路負(fù)荷超標(biāo)嚴(yán)重, 在過載狀態(tài)下, 變壓器線圈、絕緣構(gòu)件等部位老化速度加快, 變壓器絕緣性下降, 容易被擊穿產(chǎn)生故障危害。

2.2 自然因素導(dǎo)致的故障

10kV 配電線路運行中, 自然因素是造成故障問題的主要原因之一。由于配電網(wǎng)安裝區(qū)域氣候、地理條件等均有所不同, 而其對線路本身產(chǎn)生不同影響,地區(qū)的溫度、濕度等因素均影響其運行效果, 部分配電網(wǎng)線路較長, 甚至存在跨區(qū)域的現(xiàn)象, 因此統(tǒng)一控制難度較大, 加之受外部環(huán)境因素的不確定性影響,很容易因此產(chǎn)生較為嚴(yán)重的故障問題。例如, 在夏季, 常出現(xiàn)雷電暴雨天氣, 線路受其周圍環(huán)境、建筑物的影響, 很容易出現(xiàn)損壞或破壞絕緣子的問題, 甚至在雷電襲擊下還可能引發(fā)火災(zāi); 在冬季, 線路受暴雪影響可能產(chǎn)生冰掛, 使得線路的外界載荷加大, 極容易引發(fā)線路斷線的問題[1]。

2.3 外力破壞造成的故障

10kV 配電運行范圍較廣, 其線路本身設(shè)置較為復(fù)雜, 可能存在跨區(qū)、跨省等現(xiàn)象, 而其線路周圍勢必也會經(jīng)過公路、堆積物等區(qū)域, 造成外力破壞。將線路安裝于公路兩旁, 其可能受到交通運輸?shù)挠绊?路上出現(xiàn)違規(guī)車輛等, 產(chǎn)生交通事故, 對電線桿進(jìn)行撞擊, 很可能會出現(xiàn)斷桿問題。老城區(qū)改造過程中,建筑結(jié)構(gòu)規(guī)模擴大, 城市基礎(chǔ)建設(shè)期間, 地下項目建設(shè)增多, 而部分施工方未對其進(jìn)行充分了解, 隨意開挖, 很可能對地下的配電線路造成破壞。另外, 基建項目施工過程中, 施工人員技術(shù)不到位、操作不規(guī)范, 或線路使用過程中, 用戶使用不規(guī)范等, 均容易引發(fā)故障問題。

3 10kV 配電運行中故障防范措施

3.1 加強設(shè)備線路維護(hù)維修

10kV 配電運行中, 故障防范的根本在于加強設(shè)備線路維護(hù)維修, 從多方面提高設(shè)備運行質(zhì)量, 維護(hù)其穩(wěn)定運行。

1) 定期檢查配電變壓器、避雷器、配電線路絕緣子等多種設(shè)備, 注意對配網(wǎng)中所使用到各種金具進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計和質(zhì)量檢查, 及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷問題并加以完善, 以此提高設(shè)備運行水平。對于早期投入的運行設(shè)備, 尤其高耗能設(shè)備和柱上油開關(guān), 要及時更換。此外, 還可根據(jù)實際情況, 適當(dāng)加裝柱上真空開關(guān)于配電線路上, 如下圖1 所示, 以此縮小線路故障范圍, 快速定位故障情況, 減少停電時間和停電覆蓋范圍。

圖1 加裝柱上真空開關(guān)

2) 優(yōu)化內(nèi)部設(shè)計細(xì)節(jié)。就當(dāng)前的10kV 配電線路運行情況來看, 由于內(nèi)部設(shè)計不足所導(dǎo)致的配電線路故障問題價位常見。因此, 在線路設(shè)計過程中, 應(yīng)當(dāng)做好配網(wǎng)設(shè)計籌劃, 優(yōu)化內(nèi)部設(shè)計過程, 針對10kV 配電線路中的變電站布點和線路網(wǎng)絡(luò)布設(shè)等多方面問題加以科學(xué)設(shè)計, 提高其合理性。同時, 相關(guān)管理人員應(yīng)當(dāng)將配電線路中的絕緣設(shè)備、絕緣導(dǎo)線、線路開關(guān)等構(gòu)件位置和實際情況詳細(xì)記錄, 結(jié)合區(qū)域配網(wǎng)體系整體運行情況, 確定線路疏密程度等, 以此為基礎(chǔ), 不斷優(yōu)化設(shè)計內(nèi)部細(xì)節(jié)。

3) 加大對配網(wǎng)改造優(yōu)化力度。對于變電站、配網(wǎng)結(jié)構(gòu)等加強改造和優(yōu)化, 使其布局更加合理, 提高設(shè)計質(zhì)量和施工質(zhì)量, 使得線路的絕緣能力提升, 促進(jìn)環(huán)網(wǎng)供電的實現(xiàn), 不斷提升配網(wǎng)運行的可靠性和靈活性。

4) 強化設(shè)備線路的巡檢和負(fù)荷監(jiān)測。對于10kV配電運行中的設(shè)備線路等, 進(jìn)行有計劃地針對性巡檢, 并進(jìn)行負(fù)荷監(jiān)測。尤其對于處于用電高峰期的設(shè)備線路, 檢查其饋線和配變負(fù)荷情況, 注意及時調(diào)整, 維持負(fù)荷平衡, 以防止出現(xiàn)連接線夾、接頭等過載發(fā)熱的情況, 避免設(shè)備被燒毀破壞[2]。

5) 強化線路運行管理。首先, 明確管理制度,簽訂相關(guān)責(zé)任書, 對于故障問題務(wù)必做到徹底排查原因, 對于所排查出的故障務(wù)必完全解決, 將故障產(chǎn)生的情況, 如區(qū)域跳閘次數(shù)、停電市場等與相關(guān)責(zé)任單位的考核績效相掛鉤。其次, 強化線路現(xiàn)場運行管理, 制定嚴(yán)格的管理制度, 制定相關(guān)技術(shù)檔案, 其中包括配網(wǎng)接線圖、塔桿明細(xì)表、設(shè)備運行記錄、交叉跨越等相關(guān)信息, 注意對定期巡檢情況進(jìn)行詳細(xì)記錄, 重點記錄故障及其處理情況。另外, 還需針對常出現(xiàn)的故障問題, 制定應(yīng)急預(yù)案, 組織相關(guān)人員開展業(yè)務(wù)培訓(xùn), 提高其能力素質(zhì), 結(jié)合激勵機制, 提高技術(shù)人員的工作積極性, 保證巡檢到位和故障處理質(zhì)量。根據(jù)應(yīng)急預(yù)案, 開展常態(tài)化故障搶救演習(xí), 確保技術(shù)人員能夠技術(shù)完成相關(guān)故障排查和搶險工作。

3.2 加強新技術(shù)設(shè)備應(yīng)用

新技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用, 能夠有效提高10kV 配電線路的質(zhì)量, 助力10kV 配電穩(wěn)定運行, 并提高故障定位排查和防范能力, 維護(hù)線路安全運行。

1) GPS 技術(shù)的應(yīng)用。當(dāng)前, 城市用電負(fù)荷不斷加大, 10kV 配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)模也隨之不斷擴大, 支路和接點不斷增加, 在長時間的運行下, 桿塔上的編號會不斷模糊, 信息不清會嚴(yán)重影響巡線和檢修工作的高效開展。在此情況下, 應(yīng)用GPS 技術(shù), 能夠有效定位桿塔和配變位置, 保證其定位準(zhǔn)確性, 進(jìn)而提高故障定位和檢修效率。

2) 自動化監(jiān)測。通過自動化技術(shù), 實現(xiàn)配網(wǎng)自動化, 可對配電網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程實時監(jiān)測, 對配電網(wǎng)中的各元件運行情況實時掌握, 以此及時發(fā)現(xiàn)故障并對其加以解決。

3) 小電流接地自動選線裝置的使用。在10kV配電中, 安裝小電流接地自動選線裝置, 能夠自動化對發(fā)生單相接地故障的線路進(jìn)行選擇, 保證選擇過程的準(zhǔn)確性和高效性, 以轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)人工選線的方式, 提高故障檢修的精準(zhǔn)性和效率, 避免對非故障線路的篩選停電, 保證供電穩(wěn)定性[3]。如圖2 所示, 即為小電流接地自動選線裝置工作原理:

圖2 小電流接地自動選線裝置工作原理

4) 線路接地故障指示器的使用。在配電線路的支路接點上, 安裝線路接地故障指示器, 能夠進(jìn)一步輔助故障排查人員, 鎖定故障范圍和故障類型等, 提高故障防范準(zhǔn)確性。

5) 真空斷路器的使用。在正在改造或新建的配電線路分支或分段中, 使用滅弧性能高、絕緣效果好, 壽命和檢測周期長的真空斷路器, 能夠有效降低線路運行中斷路器發(fā)生故障的概率。

3.3 加大自然因素預(yù)警防范

針對自然因素產(chǎn)生的故障問題, 采取預(yù)警防范措施至關(guān)重要。對此, 可從以下幾方面進(jìn)行:

1) 提高避雷能力。應(yīng)當(dāng)提高絕緣子的耐雷能力, 尤其是針式絕緣子, 更是要提高其耐雷性能。就10kV 配電線路運行情況來看, 懸式絕緣子極少會在雷擊的情況下, 出現(xiàn)閃絡(luò)的故障問題, 而針式絕緣子則更容易受雷擊出現(xiàn)故障, 因此, 提高針式絕緣子的耐雷性能, 能夠有效提高線路的防雷能力[4]。為更好地實現(xiàn)提升防雷性能, 還可安裝線路避雷器, 這種方式更加便捷且成本較低。在變電所10kV 出線端安裝金屬氧化物避雷器, 并在容易長期受到雷擊的線路上安裝防雷金具或金屬氧化物避雷器, 同時, 也可在變壓器的高低壓側(cè), 安裝與之電壓等級相適應(yīng)的避雷器, 以起到避雷效果。

2) 避免鳥害破壞。在10kV 配電運行的過程中,鳥害也是對其破壞較為嚴(yán)重的自然因素類型。以往針對鳥害的故障防范措施, 主要使用在電線桿頂部涂抹反光風(fēng)車或油漆的方式, 以此驅(qū)趕鳥類原理線路?，F(xiàn)階段, 隨著技術(shù)的不斷升級和優(yōu)化, 對于鳥害的防范措施, 可以使用更加先進(jìn)的技術(shù)形式, 使用電子驅(qū)鳥裝置或磁性驅(qū)鳥漆, 或使用鋁合金擋板等, 防治鳥害。

3) 加強氣象監(jiān)測和預(yù)警。相關(guān)部門與氣象部門之間保持合作聯(lián)系, 獲得充分信息資料, 及時獲取氣象信息, 以此為基礎(chǔ), 對供電企業(yè)發(fā)出預(yù)警, 及時采取防范措施, 最大程度地規(guī)避風(fēng)險, 降低氣象因素所帶來的經(jīng)濟損失。另外, 還可加強對接地網(wǎng)的定期檢測, 保證其接地阻值始終符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.4 強化外力破壞事故管理

外力破壞事故多種多樣, 不同類型的破壞手段也產(chǎn)生不同的影響效果, 因此, 針對外力破壞進(jìn)行管理是一項相對繁雜的工程, 針對幾個重點破壞類型進(jìn)行防范措施分析:

1) 交通事故管理。為避免由于交通事故對電線桿等造成損傷, 進(jìn)而對線路造成破壞, 可在交通道路上, 使用明顯的反光漆涂于桿塔上, 使用反光標(biāo)志管套在拉線上, 以此引起各行駛車輛的注意, 避免其在運行過程中撞擊桿塔或混凝土墩, 維護(hù)線路安全。

2) 建筑設(shè)施管理。首先, 相關(guān)部門應(yīng)加強與城市規(guī)劃部門的合作, 以部門配合形式, 做好建筑施工中的安全生產(chǎn)管理, 確保在建筑施工中降低電力事故發(fā)生的概率。同時, 在建筑周圍, 完善線路桿塔、埋地電纜等標(biāo)志牌或警告牌, 確保建筑施工不會對線路運行造成破壞。同時, 還應(yīng)指派專門人員, 巡視檢查配電線路情況, 做好線路的清障工作, 確保線路通道滿足標(biāo)準(zhǔn)要求規(guī)定, 對于防護(hù)區(qū)內(nèi)存在的可能影響線路安全運行的建筑或樹木及時整頓或清理。對于線路周圍的違章建筑, 要及時制止, 并下發(fā)通知書, 以此避免其對線路造成危害。

3) 人力破壞管理。為了避免群眾對10kV 配電線路實施無意或惡意破壞, 應(yīng)當(dāng)加大宣傳教育, 以張貼宣傳畫、散發(fā)宣傳單、粉刷警示標(biāo)語等宣傳方式,對電力設(shè)施相關(guān)保護(hù)條例進(jìn)行重點宣傳, 提高群眾認(rèn)識, 使其自覺維護(hù)線路完整。同時, 為進(jìn)一步約束群眾行為, 還可通過加大執(zhí)法力度的方式, 對破壞線路運行的人員予以嚴(yán)重的懲罰。此外, 為降低人力破壞, 還不能忽略用戶設(shè)備管理。對于重大設(shè)備缺陷問題, 要及時向用戶發(fā)放通知書, 對設(shè)備故障情況和其容易帶來的危害進(jìn)行詳細(xì)說明, 以此優(yōu)化用戶的電力設(shè)備使用情況, 維護(hù)設(shè)備運行安全。

4 結(jié)束語

綜上所述, 在電力網(wǎng)絡(luò)體系當(dāng)中, 10kV 配電線路占據(jù)重要地位, 其直接影響供電質(zhì)量, 關(guān)乎居民的正常生活。考慮到10kV 配電運行中, 常由于外力破壞、設(shè)備線路問題和自然因素等產(chǎn)生故障問題, 所以, 在進(jìn)行故障防范的過程中, 也應(yīng)當(dāng)重點從這三方面采取有效措施, 加強設(shè)備線路維護(hù)維修、加強新技術(shù)設(shè)備應(yīng)用、加大自然因素預(yù)警防范、強化外力破壞事故管理等, 維護(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定運行。