10 kV及以下供配電系統常見故障與應對

馬 誠

（西安電子科技大學，陜西 西安 710071）

1 供電系統的配置與運行現狀

電力系統包括發電、輸電、變電、配電和用電等環節，可簡單劃分為發電系統、轉換與傳輸系統和用電系統[1]。發電系統既有傳統的水力、火力發電系統，又有核能、風力、太陽能以及其他新型能源發電系統。為便于電能輸送，還有包括電壓提升轉換、桿塔及傳輸線路、高壓配電、降壓等子系統組成的轉換與傳輸系統。用電系統是供電系統的使用終端，包括10 kV及以下配電設備、降壓設備（即變壓器）、傳輸線路、控制設備和常見的各型用電器。

本文所述10 kV及以下供配電系統，是實際生活中最常見、最典型的供配電系統。例如，政府機構、城鎮小區、高校、醫院以及一般性廠區等，用電設備的額定電壓常見為380 V/220 V（煤礦、冶金、造船等使用高電壓等級大型設備用電系統除外）。

2 10 kV及以下供配電系統常見故障分析

供配電系統故障多源于超載、過流以及設備故障等，具體表現是高/低壓開關跳閘斷電。高壓跳閘斷電影響范圍一般較大，甚至影響大片供電區域；低壓跳閘斷電，影響范圍相對較小，造成部分樓宇、區塊的停電；電器設備故障斷電，一般影響范圍有限，僅涉及具體設備。

2.1 高壓跳閘斷電

高壓保護裝置（以下簡稱綜自）是高壓配電的核心控制設備。所有高壓設備的運行狀態都依靠綜自進行控制。綜自的相關范圍還應延伸到直流屏，部分系統還有后臺監控、小電流故障選線等其他輔助系統。綜自通過定值的設定，在可控范圍內控制高壓開關的分、合狀態，為下端負載供電或斷電，實現供電系統的穩定運行。直流屏為綜自系統提供電源，而直流屏失效也可能引發大型故障。某大型城市330變電站內兩段母線直流屏同時停運檢修，綜自失去電源，期間電纜溝道起火、高壓柜拒動導致變壓器爆炸，造成大半個城市斷電，影響極大。

供電線路負荷超載時會觸發綜自動作，導致高壓斷路器或負荷開關跳閘斷電。這種情況的常見原因是該回路下的負載無序增加或違規使用電器，造成總負荷失控。個別情況下，設備故障（如大電流時絕緣擊穿造成的電流突變）也可導致瞬間電流陡增引起跳閘。例如，某單位新建樓宇不斷增加，在未辦理電力增容的情況下造成實際負荷持續上升、超限，導致高壓跳閘斷電。某單位新增大型生產設備，運行后導致系統負載過大而斷電。某三相用電設備單相絕緣故障造成局部放電，導致高壓跳閘斷電。

配電線路發生短路故障時瞬間過流，也會引起高壓設備保護性動作、跳閘斷電。例如，高壓/低壓電纜因施工不慎被破壞，短路瞬間觸發高壓斷路器動作而斷電。

2.2 變電所低壓跳閘斷電

低壓跳閘斷電更為普遍和多發。除了上述類似高壓跳閘斷電原因外，開關設備的運行狀態、線路運行情況、實際負載的電流變化以及三相不平衡等因素影響也會引起跳閘斷電[2]。例如，某單位供電系統配備國產低壓斷路器，標配有三相電流檢測與保護和失壓、過載、過流等斷電保護功能，運行時間已超過15年，近來經常無征兆跳閘斷電。經多方檢查，故障原因多樣，包括有斷路器常年運行后性能下降導致的誤動作、過流線圈故障、負載變化率過大、三相負載不平衡、電網電壓不穩以及上下級斷路器分斷能力不匹配等多。經一般性必要檢測（電纜測試、電流監控、設備檢測等）、數據分析以及實際用電設備的綜合研判，最終通過更換斷路器老化部件、性能調試、拆除失壓保護裝置更換為失壓延時保護裝置、調整負載分配、更換正確分斷電流的斷路器以及加裝軟啟控制等多項措施排除故障，正常運行已達1年多。又如，線路故障案例，某住宅樓的進線電纜敷設至樓頭后，采用BX型導線穿鋼管入樓，因年久風化，絕緣破損，導致相間短路引起變電所低壓分回路跳閘，經重新更換進線后，故障排除。此外，還有諸如低壓電纜接線松動接觸不良、過熱引發相間短路，加之斷路器靈敏度不匹配傳導至高壓柜跳閘，事故影響瞬間擴大。設備故障導致的斷電案例，如某變電所低壓抽屜柜已運行10余年，因主電路動、靜插接件變形導致接觸不良造成出線缺相，樓宇總進線開關失壓保護跳閘斷電。

2.3 用電器設備故障斷電

用電器設備故障導致的斷電原因更多，典型的如操作失誤導致的短路、設備接線錯誤、設備本身電氣故障、設備絕緣劣化引發漏電、設備進水、開關故障、超負荷用電、私接亂拉違章用電、線路或設備老化以及劣用電器等，且經常是多因素疊加釀成事故。例如，工地人員為排污泵接線，因缺乏電工常識，將地線接入火線端子造成跳閘；洗衣機長期使用后內部磨損、漏水，造成漏電跳閘；住戶裝修時吸頂燈燈盤損傷零、地線絕緣，造成本單元的漏電總空開跳閘。

2.4 其他原因導致的跳閘斷電

設置保護定值時，一定要厘清上級、本級、下級設備的量級關系和動作時限，在轄屬設備額定值的基礎上進行設置。嚴格遵循變配電規范要求，防止因定值錯誤引發跳閘斷電。例如，某單位在綜自更換改造過程中，忽視了新裝置可設置兩組保護定值，最終使部分設備在較小的、錯誤的定值保護下運行而引發多次高壓設備跳閘；還有單位在改造方案中發生技術疏漏，造成負載分配不合理、分段隔離柜下的電流互感器配置偏小以及相應的保護定值失效等問題，引發本可避免的大范圍停電事故。

一個單位的供配電系統，會在持續的生命周期中不斷地維護、改造、淘汰、升級或增容，其供配電設備的運行狀態、靈敏性和保護功能配置不盡相同。部分高/低壓斷路器尤其是近年來啟用的新型設備，保護功能更全、更靈敏。當市政電源或大功率設備啟停造成的電網波動超過一定幅度時，也會引起保護性跳閘動作。實時變化的負載電流變化及其帶來的三相不平衡電流，也是引起斷路器動作的原因之一。要注意，在下級設備靈敏度不足或保護定值配置錯誤時，極可能引發設備越級動作進一步擴大事態。這些都是供配電系統正常的保護控制功能，雖不屬于故障斷電，但實質上影響了供電系統的穩定性。斷電影響人民群眾的正常生活，一定要預判和預防這類斷電現象的發生，防止因信息溝通的滯后以及他人的非專業理解帶來不穩定因素。

施工過程中尤其是線路施工，往往會因為工序失當、管理缺位、責任心不足等因素造成線纜的隱性損傷，長期運行后絕緣擊穿將造成短路跳閘，嚴重時會沖擊上級高壓系統，影響更大范圍的供電。

3 10 kV及以下供配電系統常見故障的應對

由于多種原因，動力運行部門的行政領導甚至一線運值、維護人員不是專業技術人員（根據崗位差異，電工須具備不同技能要求的上崗資質），不具備必要的分析、決斷和解決能力。因此，斷電現象發生后，除了向上級匯報現狀外，需收集一切可用的信息，科學判斷停電原因，切忌盲目送電。未查明原因前，寧可維持部分回路的斷電狀態，也不能強送電、試送電而造成事故擴大或形成二次災害。為便于判別和防止其他帶病回路送電，尤其在低壓開關的送電操作過程中，一定要把握各回路的操作順序和節奏。

高壓設備跳閘斷電時，一定要仔細觀察發生保護動作的設備狀態和運行位置，分析研究綜自的故障信息和數據，綜合研判上、下級設備數據和狀態，確定故障原因，排除或切除異常和故障回路后，方可謹慎送電。同時，要求設備操作現場（如變電所）、故障維修現場（如故障點）的無關人員退場，排除不必要的干擾，確保處置現場安全、有序。停電原因查明后，嚴格按照操作規程和安全要求進行處置和操作。

由于配電設備本身故障造成的斷電不容易快速確定原因，要根據設備自身的顯示以及相關儀表和裝置所顯示的信息，結合日常運行數據、經驗，輔之以必要的檢測工具[3]（如萬用表、搖表、測試儀等）進行綜合判斷，從而確定故障原因。

按照用電類別劃分，絕大部分用戶屬于二類及以下用電類別。為降低供電系統的復雜性，減少故障發生概率，避免斷電故障的擴大化，在供電的非重點保障區域，不贊成投運自動重合閘功能和異地遠程設備操作（尤其是異地遠程送電操作）。

4 結 論

供配電系統的故障應對一定要建立在系統管理基礎之上，結合日常的變配電設備巡檢、維修和改造工作，總結、歸納系統的運行變化規律，包括各儀表、直流屏和斷路器面板顯示以及電氣接點顏色與溫度變化等，及時糾正和防止私接亂拉、違章用電，杜絕無序改造，及時發現和更換故障設備，為快速、準確地判斷故障原因奠定基礎。

在管理方面要配備足夠的專業技術力量，安裝必要的檢測設備，采取必要的技術措施，在滿足行政管理目標前提下，獨立行使技術管理職能。統籌電氣系統項目時，必須征求專業技術人員的意見和建議，結合本單位、本區域用電實際和電網現狀，制定科學的系統方案。例如，是否冗余以及冗余設備的數量和位置，是否需要失壓保護功能及各種監測裝置，設備選型是否便于檢修、維護和后期擴充，設備靈敏度級別等。