10kV配電設(shè)備運行故障及解決方案

唐朝棟

（云南水利水電職業(yè)學(xué)院 云南省昆明市 650400）

1導(dǎo)語

近年來，隨著國家經(jīng)濟水平的不斷提高，大眾對于電力系統(tǒng)發(fā)展所提出的要求也逐漸嚴格，這對于我國電力行業(yè)發(fā)展來說，既是機遇也是挑戰(zhàn)。一方面，相關(guān)企業(yè)的發(fā)展規(guī)模在不斷擴大；另一方面，電力的供電可靠性也要不斷加強。在整個完整的電力系統(tǒng)中，配電設(shè)備是十分重要的組成部分，而10kV配電設(shè)備更是重中之重，已成為現(xiàn)代社會中電力企業(yè)輸送電力的主要途徑。但結(jié)合行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析來看，10kV配電設(shè)備在運行過程中還存在較多的問題。

2 影響10kV配電設(shè)備運行的因素

（1）外力因素。10kV配電設(shè)備的整體構(gòu)造相對較為復(fù)雜，并且其大多是以露天形式存在的，經(jīng)常需要橫跨線路設(shè)施或者建筑物、自然植物等。加之配電設(shè)備會長期暴露于自然環(huán)境中，很大程度加速了線路老化，導(dǎo)致其內(nèi)部絕緣能力逐漸下降，最終造成了較大的運行隱患。近年來，隨著社會的不斷發(fā)展，城市化建設(shè)任務(wù)逐漸全面普及。越來越多的城市開始推進舊建筑的拆除工作，在此期間，也會在很大程度上導(dǎo)致原有線路被破壞，引發(fā)故障。

（2）自然因素。10kV配電線路的分布范圍比較廣泛，從城市到郊區(qū)再到農(nóng)村均有所體現(xiàn)。并且，很多配電設(shè)備也會被安置在比較空曠的地方。當惡劣天氣到來時，會直接對配電設(shè)備形成影響，促使配電設(shè)備在長期的風(fēng)吹雨打中，逐步降低絕緣能力，埋下了較大的漏電隱患。如若未得到有效控制，漏電事故真正發(fā)生，那么不僅會影響線路的運行，甚至?xí)斐奢^大的社會經(jīng)濟影響。

3 線路常見故障原因

3.1 短路故障

發(fā)生短路的情況一般的原因分為兩方面：一是在短暫的時間內(nèi)發(fā)生問題，一般是在開關(guān)關(guān)閉的瞬間；二是造成了永遠故障，一般的表現(xiàn)也就是為未能開關(guān)成功。

10kV線路在進行電路保護的方式一般是分為二、三段式，也就是說電流在通過的瞬間快速分離或是通過一定的時間限定進行斷開，也可以是電流通過的保護等，這些情況區(qū)分主要是通過對電路的保護情況進行斷定。假如電流發(fā)生的情況是電流通過迅速斷開的情況，那么能夠判斷發(fā)生故障的位置一般是在線路的兩項或是三項發(fā)生短路造成的，發(fā)生問題的位置一般是在主干線或是在變電站的附近。由于在瞬間發(fā)生的斷開而引起的保護措施的瞬間電流是比較大的，這個電流一般能夠達到最大的極限，所以這樣的問題一旦發(fā)生對于線路的影響是極其嚴重的，尤其是對線路上的電子元件或是設(shè)備，常見的故障引起原因就是雷擊。如果故障的原因是電流通過而引起的保護措施，在大多數(shù)情況下都是一些非金屬的位置發(fā)生短路。路線出現(xiàn)了一直接地的問題，要及時采用斷路器對每一段線路進行測試，最終發(fā)現(xiàn)路線發(fā)生故障的位置。假如是短時間內(nèi)的接地故障，那么在線路上的每一個位置都有可能出現(xiàn)問題。

我們一般能夠見到的問題就是：路線上的金屬發(fā)生短路、引跳線斷開產(chǎn)生弧光造成的問題、開光的分離造成的線路斷開以及一些自然的災(zāi)害造成的線路問題。

3.2 接地故障

接地的故障分為瞬間的、臨時的還有永久性的故障。路線出現(xiàn)了一直接地的問題，要及時采用斷路器對每一段線路進行測試，最終發(fā)現(xiàn)路線發(fā)生故障的位置。假如是短時間內(nèi)的接地問題，那么在線路上的每一個位置都有可能出現(xiàn)問題。

（1）遇到一些比較嚴重的自然災(zāi)害，比如在暴雨、雷雨、大風(fēng)天氣，經(jīng)常會出現(xiàn)短路、接地等方面的問題，比如大風(fēng)造成的樹木傾倒、線桿斷線等問題。

（2）在春天來臨，第一場雨降臨，這個時期內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)問題，在一些粉塵污染嚴重的線路上，一些絕緣的物質(zhì)雜質(zhì)過多造成了破壞。

3.3 故障形成原因

（1）在路線上由于金屬造成的問題：①遇到一些比較嚴重的自然災(zāi)害，比如在暴雨、雷雨、大風(fēng)天氣，經(jīng)常會出現(xiàn)短路、接地等方面的問題，比如大風(fēng)造成的樹木傾倒、線桿斷線等問題；②由于路線的問題造成的故障，在遇到大風(fēng)的時候造成的斷線以及短路、接地問題。

（2）線路引跳線斷線引起的弧光最終造成短路問題：由于線路的使用時間較長造成了損壞；路線上的金屬部門接觸不良造成的短路起火，最終造成了線路的斷線。

（3）跌落式熔斷器、隔離開關(guān)產(chǎn)生弧光造成短路問題有：①跌落式的熔斷器發(fā)生故障能夠引起熔管的損壞或是引起弧光，造成路線短路；②對于使用時間較長的熔斷器、開關(guān)等引起的損壞拉弧，最終表現(xiàn)出短路的問題。

（4）小動物短路故障有：①在熔斷器為起點直到變壓器之間的高壓線一般采用的材料是裸導(dǎo)線，在變壓器的接線、避雷裝置等都沒有加上絕緣的裝置；②在高壓配電的房間內(nèi)，對于老鼠的防治不到位，母線對于保護處理的步驟還是不夠；③高壓電線的分支箱內(nèi)部具有一定的漏洞；④在電箱的進出口位置沒有進行洞口處理。

（5）受到雷擊以后造成的電壓過大問題。

（6）線路短時間內(nèi)發(fā)生的接地問題：①導(dǎo)線與漂浮物、樹木等進行碰撞，造成了單項接地；②絕緣體表面產(chǎn)生了污染物，在雨天潮濕環(huán)境中，這時候出現(xiàn)閃絡(luò)，這樣的問題在雨天之后就會消失。

（7）線路上產(chǎn)生的永久問題：①外界物質(zhì)造成的損壞；②在線路上的開關(guān)、隔離器因使用較長引起老化；③線路避雷造成的爆炸，一般在雷雨時節(jié)發(fā)生較多；④雷雨季還會造成線路的導(dǎo)線故障；⑤因為電路的絕緣位置因絡(luò)擊造成了故障，這樣的問題一般發(fā)生在沿海區(qū)。

4 10kV配電設(shè)備的運行維護及檢修措施

4.1 做好狀態(tài)檢修工作

首先，工作人員需要貫徹實際性原則，根據(jù)10kV配電設(shè)備的實際運行狀態(tài)以及所產(chǎn)生的運行問題、維護問題或檢修問題，擬定相對應(yīng)的檢修方案，保證方案科學(xué)合理，并且具有較高的可行性。與此同時，工作人員需要根據(jù)自己的工作經(jīng)驗，以及對于已有案例的掌握，合理的為10kV配電設(shè)備設(shè)定緊急維護預(yù)案。設(shè)想在檢修工作中可能會產(chǎn)生的一些問題，可能會遇到的一些障礙，做好全面的準備工作，盡量將風(fēng)險或問題控制在最低范圍。

在現(xiàn)代社會越來越多的新型技術(shù)、新型設(shè)備開始出現(xiàn)在配電設(shè)備的運行維護等工作中。例如傳感器就是比較有代表性的一種設(shè)備。在10kV配電設(shè)備狀態(tài)檢修工作中，工作人員可通過傳感器實時檢測線路及相應(yīng)設(shè)備的運行情況，如若發(fā)現(xiàn)其存在問題，傳感器可自動將數(shù)據(jù)及其他參數(shù)傳輸?shù)焦ぷ魅藛T客戶端，由工作人員及時處理，將問題扼殺在搖籃中。除此之外，如果10kV配電設(shè)備處于一些經(jīng)濟比較發(fā)達的城市，工作人員可將狀態(tài)檢修轉(zhuǎn)化為帶點檢修，提高檢修效率。

4.2 應(yīng)對回路監(jiān)測問題的技術(shù)處理

回路監(jiān)測問題是影響變電站二次設(shè)備檢修效果的主要因素。由于大多數(shù)電力企業(yè)在檢修技術(shù)、方法、設(shè)備等方面缺乏技術(shù)創(chuàng)新，且設(shè)備檢修方案被動，回路監(jiān)測效果不穩(wěn)定，無法為后續(xù)檢修工作提供數(shù)據(jù)支持。同時，在智能配電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略的背景下，保證對配電線路和設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控能夠為自動化設(shè)備提供正確的指導(dǎo)?，F(xiàn)階段，維修工作和電路監(jiān)控明顯脫節(jié)，在方案設(shè)計和實施階段無法達到最佳目標，導(dǎo)致電路監(jiān)控功能虛化。

我們要持續(xù)革新設(shè)備檢修體系。要從現(xiàn)行的設(shè)備維修制度入手，結(jié)合企業(yè)的配電網(wǎng)戰(zhàn)略進行周期性調(diào)整。比如，在設(shè)備檢修總體規(guī)劃中進行資源補償，確保用電負荷大、停電易發(fā)地區(qū)得到更多的檢修支持，對電力資源需求較少的地區(qū)進行適當調(diào)整，只有這樣才能避免今后的資源損失傳統(tǒng)的檢修模式，充分發(fā)揮了電力企業(yè)檢修工作的作用和價值。另外，二次設(shè)備的維修責(zé)任可以細化劃分，維修工作的責(zé)任和義務(wù)可以落實到具體崗位和人員，也可以提升維修人員的工作積極性。

4.3 應(yīng)對狀態(tài)檢修問題的技術(shù)處理

在以往的變電站維護工作中，影響工作質(zhì)量和效率的主要原因是缺乏嚴格的監(jiān)督管理，設(shè)備維護隊伍和人員獨立工作，缺乏有效的溝通，尤其是變電站二次設(shè)備維護記錄和維護措施，未上傳到統(tǒng)一管理記錄。一方面，由于信息技術(shù)的不發(fā)達，無法為設(shè)備維修提供幫助；另一方面，監(jiān)理人員不重視，大大降低了狀態(tài)維修的安全性和可靠性。另外，在正常情況下，二次設(shè)備的維修只能在一次設(shè)備停電后才能開始，即一次維修的結(jié)果可以幫助二次維修工作。然而，由于變電站設(shè)備一次維護與二次維護之間的有效銜接，也會影響維護效率和成本資源的損失。

技術(shù)人員要加強設(shè)備檢修運行監(jiān)測系統(tǒng)?，F(xiàn)階段，變電站二次設(shè)備的維護工作正處于擴展和發(fā)展階段。由于供配電技術(shù)與信息技術(shù)的融合，配電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的監(jiān)測范圍將加大，設(shè)備維護工作也應(yīng)提前制定前瞻性的技術(shù)拓展計劃，如加強設(shè)備維護的應(yīng)用質(zhì)量等運行監(jiān)控系統(tǒng)，在軟硬件基礎(chǔ)和維護環(huán)境方面，將以往的單部件監(jiān)測轉(zhuǎn)化為變電站設(shè)備整體運行狀態(tài)的綜合監(jiān)測，從而保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性，從而有效地進行設(shè)備狀態(tài)評估，然后根據(jù)評估結(jié)果制定維修計劃，可以大大減少方案實施階段的調(diào)整和改進頻率，從而快速實現(xiàn)變電站設(shè)備的運行參數(shù)。

4.4 要合理搭配檢修方式

在對10kV配電設(shè)備進行檢修時，要更新技術(shù)檢測方式。如對原有的維修模式進行重組。一方面，將信息傳輸技術(shù)與數(shù)據(jù)監(jiān)控技術(shù)相結(jié)合，保證變電站二次設(shè)備運行數(shù)據(jù)的有效采集。另一方面，將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)脚潆娋W(wǎng)管理中心，合理配備設(shè)備維護方案，確保變電站二次設(shè)備的維護能在最短時間內(nèi)完成，減少因停電造成的不利影響。同時，要加強維修人員技術(shù)水平的培養(yǎng)。變電站二次設(shè)備維護工作必將朝著信息化、智能化方向發(fā)展。在這個過程中，各種先進技術(shù)需要不斷融合。同時，為了保證狀態(tài)檢修結(jié)果的準確性，各種檢修設(shè)備需要配套使用。技術(shù)人員對新設(shè)備的掌握程度直接影響到維修工作的質(zhì)量，因此電力企業(yè)應(yīng)以培養(yǎng)二次設(shè)備維修復(fù)合型人才為目標，為配電維修方案的順利實施提供人才保障。

4.5 建議應(yīng)用5G檢修機器人進行配電檢修

如圖1所示，5G檢修機器人有機械臂膀，打開配電室DTU柜門，綠色的“掃描儀”迅速掃描識別柜內(nèi)裝置面板燈狀態(tài)并進行精準分析，隨后伸出儀器臂精準按動裝置面板按鈕，查詢告警記錄、重啟裝置、測量光纖通斷。這是一種5G智能圖像識別與自動檢修機器人。

圖1：5G智能檢修機器人

有了5G智能檢修機器人，電網(wǎng)可靠性水平將迎來質(zhì)的飛躍。電網(wǎng)區(qū)域配電房的自動化設(shè)備故障可第一時間得到自動排除，標志著電力在建設(shè)多元融合高彈性電網(wǎng)中邁出了一大步。5G智能檢修機器人已具備設(shè)備定點巡檢、裝置面板操控、故障配件更換、裝置重啟、開關(guān)分合閘等十多項作業(yè)功能，能有效解決配電室低壓側(cè)開關(guān)不能遙控、不能實行自動化設(shè)備簡易無人化檢修等困局。

如圖2所示，5G智能檢修機器人是中國聯(lián)通專門為其開發(fā)了5G通信模塊和大數(shù)據(jù)圖像識別功能，其中與公網(wǎng)隔離的專用5G通道能夠保障機器人安全穩(wěn)定操作，而大數(shù)據(jù)圖像識別讓機器人具備了智能分辨設(shè)備故障信號的能力，此外還為機器人操控設(shè)備提供智能安全監(jiān)控，防止誤操作故障。

圖2：機器人正在自動檢修

5G智能檢修機器人全部由國產(chǎn)配件打造，已申請11項發(fā)明專利，能滿足配電室、信息化機房、工業(yè)企業(yè)等絕大部分無人化設(shè)備操作需求。

5 結(jié)語

綜上所述，作為電力系統(tǒng)中必不可少的一部分，10kV配電設(shè)備的運行狀態(tài)對于整個電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)都會造成至關(guān)重要的影響。電力企業(yè)若想在競爭逐漸激烈的當前時代，更好的穩(wěn)固自身的發(fā)展地位，提高發(fā)展實力，必須要重視10kV配電設(shè)備的運行維護及檢修工作。一方面，需要加強狀態(tài)檢修及危險點檢修；另一方面，需要健全管理制度并加強人員培訓(xùn)力度。除此之外，還需要做好定期的工作規(guī)劃，能夠定期開展線路檢修工作，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。