10kV配網常見故障原因分析及解決對策

劉洋

摘 要

本文對資陽雁江區10kV配網的常見故障類型進行分析，并對10kV配網的反事故措施進行探討，以提高10kV配網的安全運行水平，提高供電可靠性。

【關鍵詞】10kV配網 故障 解決對策

10kV配電網由于線路較長，路徑情況復雜，用戶較多，有時因外力破壞、用戶設備維護、操作不當損壞等，引起線路跳閘或單相接地的現象較多。現就10kV配網的常見故障進行分析，并對10kV配網的故障防范措施進行探討，以求提高10kV配網的安全運行水平，提高供電可靠性。

1 雁江公司2013年故障情況

雁江供電公司管轄區域內有72條10kV配電線路，長度2415kM，2013年發生的故障情況匯總如下：

故障類型速斷跳閘過流跳閘接地合計次數 77 25 49 151。

從全年發生的故障情況分析看，速斷跳閘發生的次數最多，達77次，占總故障次數的51%，其次是接地故障，達49次，占總故障次數的32%，過流引起的跳閘只占17%，可見引起10kV配電線路故障速斷和接地的比例十分大，占總故障的83%之多，因此在線路改造和線路運行中要特別重視加大對這方面故障因素的控制，如更換老舊設備以減少設備本質性故障，加強對線路、設備的巡視，加大對線路保護區樹障的清理，改善保護配置，加大自動裝置、重合閘的投運等。

2 10kV配網常見故障類型

電力系統在運行過程中常常會受到各種擾動，其中，對電力系統影響較大的是系統中發生的各種故障。常見的故障有短路、斷線和各種復雜故障（即在不同地點同時發生短路或斷線）

2.1 短路故障

電力系統在正常運行時，除中性點以外，相與相、相與地之間是絕緣的，所謂短路是指相與相或相與地之間發生短路。造成短路的主要原因是電氣設備載流部分絕緣的損壞，或者是由于誤操作造成，或者是鳥獸跨接導電部分和絕緣損壞所造成。

產生短路后，電路的阻抗比正常運行時電路的阻抗小得多，所以產生比正常電流大得多的短路電流，在大的電力系統中，可達幾萬甚至幾十萬安。這樣的短路電流對供電系統內產生極大的危害。

在三相系統中，可能發生三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路。

各種短路故障發生的概率為：兩相短路占4%，三相短路占5%，兩相接地短路占8%，單相短路占83%。雖然三相短路發生的概率很小，但它對電力系統的影響最嚴重。

2.1.1 單相接地短路

不對稱短路，短路電流僅在故障相中流過，線路始端故障相電壓顯著下降。

對于單相接地短路，其是配電系統最常見的故障，尤其是在潮濕和多雨水天氣中，容易發生單相接地短路現象，不僅影響了用戶的正常供電，甚至可能因設備產生過電壓而引起相間短路的事故。對于A相電壓來說，當發生不完全接地時，則會因高電阻而出現故障，這時相電壓降低，而非故障相的電壓將大于相電壓，但是，非故障相的電壓達不到線電壓；當A相完全接地時，則故障相電壓將降到零，而非故障相的電壓將升高到線電壓。因此，在處理單相接地故障過程，應做好安全防范措施，以保證人們的生命財產安全。

2.1.2 兩相短路

不對稱短路，短路回路中流過很大短路電流，電壓和電流的對稱性被破壞。

2.1.3 兩相接地短路

不對稱短路，兩相接地短路時破壞電壓、電流對稱性，短路點故障相電壓為零，線路始端故障相電壓明顯低于額定值，非故障相電壓明顯低于額定值，非故障相電壓可認為等于額定值。

2.1.4 三相短路

對稱短路，短路時電壓和電流保持對稱；短路電流大大地超過額定電流；短路點電壓為零。

2.2 斷路故障

斷路是10kv配網中最常見的故障，其主要體現在回路不通等方面。在某些特殊的情況下，斷路不僅會引起過電壓的產生，甚至斷路點產生的電弧還可能造成電氣火災、爆炸等事故。

2.2.1 斷路點電弧故障

在似斷非斷路點中容易發生斷路點電弧故障，尤其是在斷開瞬間，往往會產生電弧或者在斷路點產生高溫，因此，電力線路中的電弧和高溫現象，都可能會釀成火災等事故。

2.2.2 三相電路中的斷路故障

三相電路中，如果發生一相斷路故障，一則可能使電動機因缺相運行而被燒壞；二則使三相電路不對稱，各相電壓發生變化，使其中的相電壓升高，造成事故。

3 10kV配網常見故障原因

3.1 自然災害中雷擊是最主要原因

隨著架空絕緣線、電纜線路的不斷增加及雷擊事故越來越多，針對高樓大廈的城市配電線路的建設，雖然大多數高層建筑都裝有避雷設施，城市配電線路也基本不受雷擊的影響，但是，對于農網線路來說，由于農網線路遍布田間、山坡等地，導致農網線路成為了整個周圍的最高點，若遭受雷擊，則農網線路將成為雷擊電流的通道，尤其是架空絕緣線，其遭受雷害事故明顯比架空裸線多，經濟損失也比較嚴重。

引起絕緣架空線發生雷害事故的原因有：第一，絕緣線本身結構的影響，由于大多數絕緣導線主要采用半導體屏蔽、交聯聚乙烯等材料作為絕緣層，由于半導體材料本身具有單向導電性能，在雷云對地放電的大氣過電壓中，很容易發生絕緣導線產生感應過電壓，并且產生的感應過電壓很難沿絕緣導線表皮釋放；第二，絕緣導線遭受雷擊后，在電磁機理特殊下，容易造成雷擊斷線較多；第三，由于空曠地帶的絕緣線容易遭受雷擊。導致斷線故障頻頻出現，根據事故現場看，斷線故障點一般發生在絕緣支持點500mm以內或者在耐張和支出搭接處。

在閃電雷擊的情況下，架空裸線容易引起閃絡事故，其主要原因是在工頻續流的電磁力作用下電弧將沿著導線移動而釋放能量，并且在工頻續流燒斷導線、損壞絕緣子之前斷路器將會做跳閘切斷電弧的動作，然而，在這個過程中，架空絕緣線的絕緣層將阻礙電弧在其表面移動，電荷集中在擊穿點放電，在斷路器動作之前燒斷導線。因為雷擊電壓非常高，且電流瞬間非常大，配電線路的相間距離和絕緣性能根本不能承受，所以引起線路相間弧光短路或對地絕緣擊穿，導致接地相間短路。endprint

電纜線路遭受雷擊時，大氣過電壓使電纜絕緣所承受的應力超過允許值而造成擊穿。而且，對實際故障進行分析表明，許多戶外終端頭故障，是由于大氣過電壓引起的。

3.2 配電網線路設備自身因素造成的故障

3.2.1 架空線路故障：導線弧垂過大，遇刮大風導線擺動，易造成短路

3.3.2 電纜線路故障

（1）絕緣老化變質，受電作用而產生熱化學及機械作用的影響，絕緣介質容易發生物理、化學變化，導致電纜線路的絕緣水平下降，若絕緣層受潮，則容易因中間接頭、終端頭結構上下密封而造成絕緣受潮，在制造電纜包鉛時，若留下砂眼或裂紋等缺陷，這種現象也會使電纜受潮。

（2）電纜過熱，造成電纜過熱的原因有很多。分析電纜過熱的內因，主要是電纜絕緣內部氣隙游離而造成局部受熱，進而造成絕緣炭化；分析其外因，針對電纜密集地區及電纜隧道等處的電纜安裝，若電纜處于干燥管及與管道接近的情況下，則會因電纜過負荷或散熱不良而導致絕緣加速損壞。

（3）護層腐蝕，在電解作用、化學作用下，容易發生電纜鉛包腐蝕的現象，由于其腐蝕性質和腐蝕程度的不同，鉛包上有紅色、黃色、橙色和淡黃色的化合物或類似海綿的細孔。四、線路設計和制作工藝問題，剝離半導體時，損壞內絕緣或絕緣表面有微粒、灰塵等雜質；電纜頭密封不良，使絕緣內部有水分，導致絕緣受潮；電纜接頭工藝不標準，密封不規范，造成接地；制作環境濕度偏大，引起制作部位（電纜頭）絕緣整體性受潮；電纜接地出現錯誤，導致接地線形成環流或斷裂。

3.2.3 配電變壓器故障

主要是由于配電變壓器陳舊、老化，長期漏油，絕緣降低引起的故障；配電變壓器本身故障或操作不當引起弧光短路故障；配電變壓器維護不及時，造成缺油運行燒毀等故障；配電變壓器高、低壓熔絲配置不合理，故障時不能正常熔斷引起的故障；配電變壓器容量配置不合理長期過負荷引起的故障；配電變壓器三相負荷嚴重不對稱，中性點電位就會發生偏移，造成配電變壓器零序電流過大，局部金屬件溫升增高，嚴重時將導致變壓器運行故障等。

3.2.4 跌落式熔斷器故障

導線接頭處接觸不良或過負荷燒斷跌落式熔斷器，有時由于負荷電流大或接觸不良，而燒毀觸頭；也有制造質量的問題，操作人員拉合不當用力過猛，而造成跌落式熔斷器瓷體折斷。

3.2.5 線路絕緣子故障

由于10kV配電網中大量使用P-15KV針式絕緣子，質量存在缺陷，耐雷水平低，加之運行年限長，絕緣子老化破裂導致接地或絕緣子臟污導致閃絡、放電、絕緣電阻值降低等，導致跳線燒斷搭到橫擔上引起故障。

3.3 竹樹障礙造成的故障

城市綠色生態的建設步伐在不斷加快，于此同時園林綠化也在不斷深化。在這種情況下，樹木和配電線路爭“領空”，盡管相關工作人員也定期開展了樹障清理活動，但是少數部門、部分居民認識依然不高，配合度不高，有的甚至拒絕。因此，惡劣天氣發生樹枝落線上的概率很高，這樣，短路跳閘以及接地故障就會發生。

3.4外力破壞

外力破壞主要包括以下幾個方面：車輛觸碰導線、野蠻施工電纜挖斷、車輛撞桿等。有的施工者在電力保護區中并沒有履行審批手續，有的司機對電力設施安全的保護意識有待提高。地面施工作業隨著城市建設的需要越來越多，比如：挖土、鉆孔等。因此，外力的因素也不能忽視。

4 10kV配網常見故障防范措施

4.1 做好線路防雷措施

在線路改造規劃中盡量避開落雷區；安裝線路避雷器、避雷針；加大對配電變壓器及防雷設施的檢測、試驗；定期檢測接地網，測試接地電阻，確保接地網的接地阻值合格；提高絕緣子的耐雷水平，逐步淘汰針式絕緣子。

4.2 落實電力設施防外破措施

在交通道路邊的桿塔上涂上醒目的反光漆，路邊拉線上套反光標志管；做好電力電纜通道標志及標樁，防止機械施工開挖挖斷電纜；加強施工現場的巡視檢查，發現危及電力設施的安全的行為立即制止并采取措施；大力宣傳電力知識，嚴厲打擊破壞電力設施的行為。

4.3 提高配網設備運行維護水平

加強配電變壓器、配電線路上的絕緣子、避雷器等設備運行監視，定期進行預試、檢查和檢修，使設備處于健康水平，及時處理設備缺陷，提高運行水平。

配電變壓器故障是最易引起線路停電的故障，必須加強配電變壓器運行管理。定期檢測三相電壓是否平衡，如嚴重失衡，應及時采取措施進行調整。同時，應經常檢查變壓器的油位、溫度、油色正常，有無滲漏，呼吸器內的干燥劑顏色有無變化，如已失效要及時更換，發現缺陷及時消除。用1000-2500V兆歐表測量變壓器絕緣。100kVA以上容量且電感設備較多的變壓器上層油溫不宜經常超過85，最高不得超過95 ，不得長期過負荷運行。

4.4 加強電力電纜施工工藝水平

由于電纜是線路運行過程中最薄弱的環節，這就要求必須加強電纜中間接頭、終端頭制作工藝，加強入網電纜頭附件試驗，例如剝離護套、絕緣屏蔽層半導體層時，應細心操作，對絕緣表面進行徹底打磨，并清潔干凈，以防止雜質顆粒遺留在絕緣上；另外，應確保安裝環境的濕度低于60%，在鎧裝層、銅屏蔽層，應必須單獨接地并且截面面積要大于25mm2；對于單芯電纜，必須是受電端一點接地，而三芯電纜必須兩端接地，對電纜線鼻做鍍錫處理。對受力部位做穿管保護并加以固定，避免電纜因外力受損而出現故障現象。

4.5 應用新技術、新設備提高配電網水平

4.5.1 加強配電網自動化建設

采用先進設備，通過通信網絡，對配網進行實時監測，隨時掌握網絡中各元件的運行工況，故障未發生就能及時消除。實現配電網絡自動化，能自動將故障段隔離。非故障段恢復供電，通過選擇合理的與本地相適應的綜合自動化系統方案，在實施一整套監控措施的同時，加強對電網實時狀態、設備、開關動作次數、負荷管理情況、潮流動向進行采集，實施網絡管理，擬定優化方案，提高配網供電可靠性，另外，聯絡開關與切換開關相互配合，可使由故障造成的部分失電負荷轉移到其他系統，恢復供電，從而縮短非故障線路的停電時間。

4.5.2 安裝使用接地故障指示器

在配電線路T接點分支線路上裝設線路接地故障指示器，用以輔助故障范圍及性質的指示，降低事故巡線工作量，及時發現并判斷故障性質，盡快消除故障恢復供電，提高供電可靠性。

4.5.3 安裝使用小電流接地自動選線裝置

為加速接地故障的判斷與查找，在變電站安裝小電流接地自動選線裝置，此裝置能夠自動選擇出發生單相接地故障線路，時間短，準確率高，改變傳統人工選線方法，對非故障線路減少不必要的停電，提高供電可靠性，防止故障擴大。

參考文獻

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作者單位

國網四川資陽市雁江供電有限責任公司 四川省資陽市 641300endprint