10kV 配電運行中故障的產生原因及防范

黃文明

(國網廈門供電公司)

0 引言

在城市化建設進程不斷加快, 社會經濟快速發展的環境下, 我國社會電力用量不斷提升, 各區域的配電線路體系壓力不斷加大, 社會對供電質量提出更高要求。而由于配電網長期處于露天環境下, 容易受到多種因素的干擾, 影響其運行質量, 容易產生故障問題, 所以, 為了避免其在長時間運行下, 產生高負荷運轉, 加之受外界因素影響嚴重而出現故障問題, 加強故障防范相當重要。

1 案例分析

某供電企業中, 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 多臺的基礎配電變壓器。根據相關調查數據顯示, 該供電企業在某年的全部10kV 配電線路中, 共發生80 次跳閘故障問題, 其中, 公共配電線路發生故障共74 次, 供電用戶配電線路故障共6 次。

通過對該供電企業的故障產生原因進行分析,發現由于設備本身出現故障問題共有5 次, 由于用戶使用不當產生故障的共有7 次, 由于受外力破壞產生故障的共有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, 故障產生的主要原因在于設備本身、外力破壞和自然因素方面。

2 10kV 配電運行中故障產生原因

2.1 設備線路引發的故障

10kV 配電線路中, 可能會存在設備連接不穩固、線夾、引線不牢固的問題, 使其在經過一段時間的運行后, 極容易出現短路或短路問題, 產生線路故障。另外, 配電運行過程中, 電線桿基礎不穩定、電線拉線不緊、拉線受損等問題, 都容易使得電線桿傾斜,部分區域設備陳舊、避雷針老化、熔斷器質量低等,都容易帶來線路故障問題。在用電高峰期內, 變壓器和配電線路負荷超標嚴重, 在過載狀態下, 變壓器線圈、絕緣構件等部位老化速度加快, 變壓器絕緣性下降, 容易被擊穿產生故障危害。

2.2 自然因素導致的故障

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。由于配電網安裝區域氣候、地理條件等均有所不同, 而其對線路本身產生不同影響,地區的溫度、濕度等因素均影響其運行效果, 部分配電網線路較長, 甚至存在跨區域的現象, 因此統一控制難度較大, 加之受外部環境因素的不確定性影響,很容易因此產生較為嚴重的故障問題。例如, 在夏季, 常出現雷電暴雨天氣, 線路受其周圍環境、建筑物的影響, 很容易出現損壞或破壞絕緣子的問題, 甚至在雷電襲擊下還可能引發火災; 在冬季, 線路受暴雪影響可能產生冰掛, 使得線路的外界載荷加大, 極容易引發線路斷線的問題[1]。

2.3 外力破壞造成的故障

10kV 配電運行范圍較廣, 其線路本身設置較為復雜, 可能存在跨區、跨省等現象, 而其線路周圍勢必也會經過公路、堆積物等區域, 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的影響,路上出現違規車輛等, 產生交通事故, 對電線桿進行撞擊, 很可能會出現斷桿問題。老城區改造過程中,建筑結構規模擴大, 城市基礎建設期間, 地下項目建設增多, 而部分施工方未對其進行充分了解, 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, 施工人員技術不到位、操作不規范, 或線路使用過程中, 用戶使用不規范等, 均容易引發故障問題。

3 10kV 配電運行中故障防范措施

3.1 加強設備線路維護維修

10kV 配電運行中, 故障防范的根本在于加強設備線路維護維修, 從多方面提高設備運行質量, 維護其穩定運行。

1) 定期檢查配電變壓器、避雷器、配電線路絕緣子等多種設備, 注意對配網中所使用到各種金具進行優化設計和質量檢查, 及時發現設備缺陷問題并加以完善, 以此提高設備運行水平。對于早期投入的運行設備, 尤其高耗能設備和柱上油開關, 要及時更換。此外, 還可根據實際情況, 適當加裝柱上真空開關于配電線路上, 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

2) 優化內部設計細節。就當前的10kV 配電線路運行情況來看, 由于內部設計不足所導致的配電線路故障問題價位常見。因此, 在線路設計過程中, 應當做好配網設計籌劃, 優化內部設計過程, 針對10kV 配電線路中的變電站布點和線路網絡布設等多方面問題加以科學設計, 提高其合理性。同時, 相關管理人員應當將配電線路中的絕緣設備、絕緣導線、線路開關等構件位置和實際情況詳細記錄, 結合區域配網體系整體運行情況, 確定線路疏密程度等, 以此為基礎, 不斷優化設計內部細節。

3) 加大對配網改造優化力度。對于變電站、配網結構等加強改造和優化, 使其布局更加合理, 提高設計質量和施工質量, 使得線路的絕緣能力提升, 促進環網供電的實現, 不斷提升配網運行的可靠性和靈活性。

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

5) 強化線路運行管理。首先, 明確管理制度,簽訂相關責任書, 對于故障問題務必做到徹底排查原因, 對于所排查出的故障務必完全解決, 將故障產生的情況, 如區域跳閘次數、停電市場等與相關責任單位的考核績效相掛鉤。其次, 強化線路現場運行管理, 制定嚴格的管理制度, 制定相關技術檔案, 其中包括配網接線圖、塔桿明細表、設備運行記錄、交叉跨越等相關信息, 注意對定期巡檢情況進行詳細記錄, 重點記錄故障及其處理情況。另外, 還需針對常出現的故障問題, 制定應急預案, 組織相關人員開展業務培訓, 提高其能力素質, 結合激勵機制, 提高技術人員的工作積極性, 保證巡檢到位和故障處理質量。根據應急預案, 開展常態化故障搶救演習, 確保技術人員能夠技術完成相關故障排查和搶險工作。

3.2 加強新技術設備應用

新技術設備的應用, 能夠有效提高10kV 配電線路的質量, 助力10kV 配電穩定運行, 并提高故障定位排查和防范能力, 維護線路安全運行。

1) GPS 技術的應用。當前, 城市用電負荷不斷加大, 10kV 配電網絡規模也隨之不斷擴大, 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, 信息不清會嚴重影響巡線和檢修工作的高效開展。在此情況下, 應用GPS 技術, 能夠有效定位桿塔和配變位置, 保證其定位準確性, 進而提高故障定位和檢修效率。

2) 自動化監測。通過自動化技術, 實現配網自動化, 可對配電網進行遠程實時監測, 對配電網中的各元件運行情況實時掌握, 以此及時發現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, 能夠自動化對發生單相接地故障的線路進行選擇, 保證選擇過程的準確性和高效性, 以轉變傳統人工選線的方式, 提高故障檢修的精準性和效率, 避免對非故障線路的篩選停電, 保證供電穩定性[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生故障的概率。

3.3 加大自然因素預警防范

針對自然因素產生的故障問題, 采取預警防范措施至關重要。對此, 可從以下幾方面進行:

1) 提高避雷能力。應當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, 出現閃絡的故障問題, 而針式絕緣子則更容易受雷擊出現故障, 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, 安裝與之電壓等級相適應的避雷器, 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車或油漆的方式, 以此驅趕鳥類原理線路?，F階段, 隨著技術的不斷升級和優化, 對于鳥害的防范措施, 可以使用更加先進的技術形式, 使用電子驅鳥裝置或磁性驅鳥漆, 或使用鋁合金擋板等, 防治鳥害。

3) 加強氣象監測和預警。相關部門與氣象部門之間保持合作聯系, 獲得充分信息資料, 及時獲取氣象信息, 以此為基礎, 對供電企業發出預警, 及時采取防范措施, 最大程度地規避風險, 降低氣象因素所帶來的經濟損失。另外, 還可加強對接地網的定期檢測, 保證其接地阻值始終符合標準要求。

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生不同的影響效果, 因此, 針對外力破壞進行管理是一項相對繁雜的工程, 針對幾個重點破壞類型進行防范措施分析:

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, 維護線路安全。

2) 建筑設施管理。首先, 相關部門應加強與城市規劃部門的合作, 以部門配合形式, 做好建筑施工中的安全生產管理, 確保在建筑施工中降低電力事故發生的概率。同時, 在建筑周圍, 完善線路桿塔、埋地電纜等標志牌或警告牌, 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準要求規定, 對于防護區內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, 應當加大宣傳教育, 以張貼宣傳畫、散發宣傳單、粉刷警示標語等宣傳方式,對電力設施相關保護條例進行重點宣傳, 提高群眾認識, 使其自覺維護線路完整。同時, 為進一步約束群眾行為, 還可通過加大執法力度的方式, 對破壞線路運行的人員予以嚴重的懲罰。此外, 為降低人力破壞, 還不能忽略用戶設備管理。對于重大設備缺陷問題, 要及時向用戶發放通知書, 對設備故障情況和其容易帶來的危害進行詳細說明, 以此優化用戶的電力設備使用情況, 維護設備運行安全。

4 結束語

綜上所述, 在電力網絡體系當中, 10kV 配電線路占據重要地位, 其直接影響供電質量, 關乎居民的正常生活?？紤]到10kV 配電運行中, 常由于外力破壞、設備線路問題和自然因素等產生故障問題, 所以, 在進行故障防范的過程中, 也應當重點從這三方面采取有效措施, 加強設備線路維護維修、加強新技術設備應用、加大自然因素預警防范、強化外力破壞事故管理等, 維護電網穩定運行。