淺談影響配電網供電可靠性的因素

吳天齊 邢釗 房滔

摘 要：文章分析了影響配電網供電可靠性的主要因素，包括網架結構、電源供電中斷、地理環境和設備故障等。這些影響因素長期存在但可以通過合理技術手段和管理方法，減少對供電可靠性的影響程度。

關鍵詞：配電網；供電可靠性；影響因素

1 概述

我國的配電網供電可靠性研究起步較晚，研究落后于發達國家20年左右，可靠性水平尚處于不斷提升階段，與發達國家還有較大的差距。中電聯近些年的統計數據顯示，2007年全國城市10kV配電網系統供電可靠率為99.882070。隨著社會對電力可靠性要求的不斷提高，我國正逐步加強對配電網供電可靠性數據收集與研究管理工作，配電網可靠性的研究成果也日趨成熟和完善。

立足于我國配電網網絡結構和設備等陳舊落后現狀，配電網供電可靠性的研究不能一味地照搬國外的已有成果，必須根據我國國情和實地配電網的運行情況，有針對性地提出自己的解決方案。國家電網公司和南方電網公司等都已經加大配電網可靠性的投資研究力度，對配電網供電可靠性的要求逐年提高，所以配電網供電可靠性的研究具有極其重要的現實意義。結合中國電力企業聯合會近些年的大量統計數據基礎，并考慮到我國不同地區的不同環境特色，著重分析了影響我國配電網供電可靠性的主要因素。

2 配電網供電可靠性的影響因素分析

配電網系統中從單個元件到整個大系統，從配電網本身到配電網所處的環境，從配電網的供電方到用電方，每一個環節和部分都可能成為供電不可靠的影響因素。從諸多影響因素中，總結出影響配電網可靠性水平的五大因素，包括配電網網絡架構、電源供電的中斷、自然環境、設備故障和計劃停電。

2.1 網絡架構影響

根據圖論知識，不同的孤立網元組成網絡，網絡的拓撲形式可以多種多樣，不同的網絡拓撲可靠性也大不相同，處于拓撲中不同位置的網元可靠性也大不相同。現實世界中的諸多網絡都遵循這樣的規律，例如，通信網和配電網等。所以配電網的網架結構對于供電可靠性的保證起到至關重要的作用，而其中配電網網架結構中的主接線和中性點是最為重要的兩個影響因素。在配電網運行中，電氣主接線形式不同，會造成檢修或故障時的停電時間和停電范圍等不同，從而使得供電可靠性的水平有很大區別；另一方面，不同的中性點運行方式，也會造成出現單相接地等故障時，接地電流的大小有很大區別，從而出現電弧、短路和電壓變化等現象。

2.2 電源供電中斷的影響

電網中電源停止供電是對供電可靠性影響最為直接也最為嚴重的因素。而引起對配電網用戶斷電的原因可以分為故障斷電和計劃斷電。根據中國電聯的歷年斷電數據情況統計分析，由于電網中元件的更新換代以及各類型設備的高可靠性，因為故障而發生斷電的幾率已經非常少。因此計劃斷電因素成為電網電源供電中斷的主要影響因素，計劃斷電又包括限電停電和非限電停電兩種。計劃斷電的原因除了故障檢修斷電、限電，也有不少是電網改造、污物清掃、電網新技術預試、定期檢修等原因。如何盡量縮短計劃斷電的時間是提高供電可靠性指標一項重要措施。

2.3 地理環境的影響

我國的電網是世界上最為復雜、最為龐大的電力網絡，這很大程度上是因為我國幅員遼闊的區域和各種復雜多變的自然環境，配電網需要遍及城市和鄉村，甚至廣大山區、草原等惡劣的環境，分布地域甚廣。分析其原因，主要是因為配電網電壓等級低，而戶外線纜的絕緣水平普遍不高，且布線范圍廣大而采用的經濟和機械強度不高，環境的改變很容易造成配電設備和線纜的迅速損壞。其中，地理環境對我國配電網供電可靠性水平的影響，主要表現在災害氣候、各種污染和環境累積效應等幾方面。

與廣大地理區域相對應的首先是各式氣候條件，因地域相關性，災害氣候是對配電網各種設備影響最大的地理環境因素。自然災害一般包括大風、水災、雷擊、冰雪、暴風雨等，這些極端氣候會直接危害到配電網線路，引起元件故障。而各種天氣因素因為發生的不規律性，從而對配網運行的影響也沒有特定規律，各種故障發生的頻率在不同地域也分布不均勻。

一些特殊的地貌地區含有腐蝕性的各種化學物質，沿海地區含有豐富的鹽塵，或一些地區化工廠林立引起的葛總化學污染，這些都容易對空氣中的線路設備等造成損害，從而會引起泄漏電流。此外，因環境污染和城市汽車尾氣等因素造成大霧現象常態化，而濃霧含有豐富的導電物質也會造成配電網出現大面積污閃放電事故。因此，各種污染對配電網設備的危害主要體現在污閃事故常發和設備老化加快。

2.4 設備故障的影響

電力配電網絡作為一種特殊的網絡形式，網元和連接網元的線纜等是組成網絡的基本要素，基本要素出現故障必然會影響到局部網絡甚至整個網絡的連鎖故障反應。具體來分析，配電網中包含了大量的各種型號的配電設備，如10kV中低變壓器、斷路器、變電站母線、接地線、架空線路、隧道電纜線路等，這些設備因設備本身壽命和外界環境等都存在一定的故障率，這就對配電網的安全可靠運行保障提出挑戰。近些年來，隨著研究和統計數據的分析公布，各個供電企業開始了加強基礎管理工作，適時淘汰老舊設備和采用大量的更新先進設備，對重點環境區域的設備加強維護等，這些都使得設備的故障率出現很大程度的下降。

中電聯等研究機構在收集配電網各項統計數據時，開始加強配電網中各種反映配電相關設備和元件工作狀況的數據收集，而不再僅僅收集和積累直接影響供電可靠性狀況的數據。據一定時期的數據統計，因內外過電壓的影響、絕緣配置及老化、外力不同程度破壞的影響等，10kV中低變壓器、電網斷路器、野外架空線路、隧道電纜線路等幾種主要設施的故障率，能夠占整個配電網設備總故障的80%左右。

配電網中的各種線路繁多，線路故障對供電可靠性可以產生很大影響。中低壓配電供電地區的電纜以裸露在外為主，如架空導線要經歷各種環境的考驗，與之相關的開關類設備一般使用時間較長，這就使得架空導線和開關類設備相對來說最容易出現故障。缺相運行、斷線、短路、倒桿和柱上油開關拒合或拒分等，因斷路器質量問題、過載或遭受雷擊導致線路缺相運行，會引起系統用戶供電電壓出現過低問題、甚至停電等，使得對系統的供電可靠性造成嚴重影響。因環境熱脹冷縮或過載等因素造成的架空導線斷線故障會引起全線斷電，其對用戶的供電可靠性影響甚大。由于不同相導線因直接或經導電物質直接接觸的短路故障，主要出現在鳥類集中和樹木茂密的地區，或者發生暫時性故障，或者發生永久性故障，都會對供電可靠性造成一定影響。因外力破壞或極端天氣或地理災害造成的架空線桿出現傾斜，嚴重時也會造成沿線大面積停電事故。當線路鄰近設備需要故障檢修時，兩側柱上油開關如果出現拒合或拒分，則會擴大停電范圍，增加線路設備的維修時間，無形中擴大了用戶的停電時間。

3 結束語

綜上所述，電網網架結構、電源供電中斷、設備故障率和地理環境等都從不同程度上影響了我國供電可靠性水平的提高，構成了影響我國供電可靠性的主要因素。其中電網網架結構是最直接和根本的影響因素，其他各因素等也是影響的重要因素，這些影響因素雖長期存在但可以通過合理技術手段和管理方法，減少對供電可靠性的影響程度。

參考文獻

[1]王云霞，胡曉煒，趙永良.淺談提高城市配電網供電可靠性的措施[J].華北電力技術，2007，S1：23-25.

作者簡介：吳天齊（1982，6-），女，籍貫：河北，學歷：研究生，職稱：工程師，研究方向：電氣工程自動化，單位：國網北京豐臺供電公司。

邢釗（1982-），男，遼寧丹東人，工學碩士，工程師，從事變電運維方面的工作，國網北京豐臺供電公司。

房滔（1983，11-），男，籍貫：陜西，學歷：研究生，職稱：工程師，研究方向：電氣工程自動化，單位：國網冀北電力有限公司。