探析10kV配網(wǎng)技術(shù)中常見(jiàn)故障及防范措施

國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司泗陽(yáng)縣供電分公司 袁興潤(rùn) 姬宇航

在我國(guó)的電力系統(tǒng)當(dāng)中，10kV配網(wǎng)其特征在于廣泛的覆蓋面，在用戶與電力企業(yè)之間承擔(dān)了關(guān)鍵的樞紐角色，也是人們生活中不可或缺的重要組成部分。10kV配網(wǎng)在我國(guó)公共配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，主要占到了近6成的比例，作為電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的末端，如果在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障，就會(huì)對(duì)用戶的生活與生產(chǎn)帶來(lái)諸多不便，并引發(fā)不同程度的安全隱患。因此，供電企業(yè)必須進(jìn)一步提高對(duì)10kV配網(wǎng)技術(shù)中常見(jiàn)故障的重視，從多個(gè)角度加強(qiáng)防范水平，避免自然因素以及人為因素帶來(lái)的配網(wǎng)故障。

1 10kV配網(wǎng)技術(shù)中常見(jiàn)故障分析

1.1 相間短路故障

在10kV配網(wǎng)的運(yùn)行過(guò)程中，由于受到多種因素的印象，會(huì)導(dǎo)致相間短路故障的發(fā)生。通常來(lái)講，在相間短路故障當(dāng)中的成因主要包括以下幾類(lèi)：配網(wǎng)線路中出現(xiàn)異物、外界特殊因素、鳥(niǎo)類(lèi)動(dòng)物的沖擊以及雷雨天氣影響等[1]。在我國(guó)，夏秋季節(jié)雨水較多，同時(shí)還會(huì)伴隨雷電，南方地區(qū)也會(huì)時(shí)常發(fā)生雷擊事件，強(qiáng)降雨以及雷電都會(huì)對(duì)配網(wǎng)的運(yùn)行造成一定影響，出現(xiàn)各類(lèi)安全隱患，形成了相間短路故障（圖1為配網(wǎng)示意圖）。

1.2 單相接地故障

在10kV配網(wǎng)技術(shù)的常見(jiàn)故障當(dāng)中，單相接地故障也較為常見(jiàn)，潮濕以及雨水天氣都會(huì)對(duì)電力傳輸造成不同程度的損傷[2]。通常來(lái)說(shuō)，單相接地故障中的主要成因就是單項(xiàng)斷線，必須及時(shí)找出其具體故障位置并加以修復(fù)，防止對(duì)用戶的正常用電需求造成困擾。同時(shí)，由于單相接地故障具有較強(qiáng)的隱蔽性，母線電壓互感器難以監(jiān)測(cè)出電流，如果長(zhǎng)時(shí)間未找出故障，就會(huì)導(dǎo)致電壓互感器遭到損壞，諧振過(guò)電壓也會(huì)將設(shè)備保護(hù)層擊穿，從而出現(xiàn)短路或設(shè)備燒毀等情況。

圖1 配網(wǎng)示意圖

2 10kV配網(wǎng)技術(shù)常見(jiàn)故障原因分析

根據(jù)相關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì)來(lái)看，導(dǎo)致10kV配網(wǎng)技術(shù)故障的原因較為復(fù)雜，其中自然因素的占比較大，達(dá)到了29%，而線路設(shè)備以及外力破壞這兩個(gè)因素的占比也較多，為25%與23%。此外，樹(shù)障因素、用戶設(shè)備以及其他因素的占比較低，分別為13%、6%、4%。見(jiàn)表1。

表1 10kV配網(wǎng)技術(shù)中常見(jiàn)故障原因占比

2.1 外力破壞因素

在10kV配網(wǎng)的運(yùn)行過(guò)程中，外力破壞因素的影響較大，也是整體配網(wǎng)工程中較為常見(jiàn)的一類(lèi)情況。在外力破壞當(dāng)中主要分為以下幾個(gè)方面：一是違規(guī)施工。由于部分施工企業(yè)的法律意識(shí)不足，在建筑工程項(xiàng)目當(dāng)中缺乏相應(yīng)的規(guī)范性，導(dǎo)致違規(guī)施工的情況屢見(jiàn)不鮮，企業(yè)管理人員未與相關(guān)職能單位進(jìn)行溝通，在沒(méi)有經(jīng)過(guò)批準(zhǔn)的情況下擅自施工，導(dǎo)致配網(wǎng)電纜線路被挖斷；同時(shí)，部分企業(yè)還會(huì)在配網(wǎng)保護(hù)地區(qū)上違規(guī)搭建，從而造成了10kV配網(wǎng)技術(shù)的故障。二是鳥(niǎo)害。一部分山地鳥(niǎo)類(lèi)會(huì)在配網(wǎng)線路上筑巢，容易引發(fā)短路情況。三是電線與塔材被盜情況。在10kV配網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中，還有部分不法分子為了牟取私利，偷盜電線，嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，對(duì)電力企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展造成了一定阻礙[3]。

2.2 自然因素

由于不同季節(jié)的氣象條件會(huì)存在較大差異，而配網(wǎng)設(shè)備多數(shù)處于室外，導(dǎo)致自然因素對(duì)配網(wǎng)設(shè)備的影響較為明顯。在10kV配網(wǎng)技術(shù)故障的自然因素當(dāng)中，雷擊較為常見(jiàn)。在我國(guó)多數(shù)地區(qū)，夏季與秋季都會(huì)有較為頻繁的降雨，而10kV配網(wǎng)工程屬于加工輸電線路其路程較長(zhǎng)，同時(shí)在線路架設(shè)的路徑當(dāng)中地形較為空曠，建筑物較少，容易遭受雷擊，設(shè)備也會(huì)出現(xiàn)不同程度的損壞。同時(shí)，一旦雷云中負(fù)電荷消失，會(huì)導(dǎo)致正電荷變大，進(jìn)而出現(xiàn)強(qiáng)烈的雷電波，造成設(shè)備的損壞。另外，如果避雷器在其安裝過(guò)程中不嚴(yán)格遵照相關(guān)規(guī)范與要求，可能會(huì)導(dǎo)致接地線路被腐蝕以及氧化，從而降低設(shè)備的泄電能力，避雷器會(huì)出現(xiàn)損壞以及斷電的情況。

2.3 樹(shù)障因素

近年來(lái)，隨著國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)戰(zhàn)略以及退耕還林等政策方針的出臺(tái)與實(shí)施，在山林配網(wǎng)線路當(dāng)中樹(shù)障情況愈發(fā)凸顯，對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行的安全性造成了較大隱患。同時(shí)，由于地形的限制，在樹(shù)障的清理工作方面難度較大，部分線路附近的樹(shù)木未得到及時(shí)清除，這就導(dǎo)致在極端天氣下樹(shù)木被壓斷或折斷，從而造成相間短路等配網(wǎng)技術(shù)故障。

2.4 線路設(shè)備因素

在10kV配網(wǎng)技術(shù)的常見(jiàn)故障當(dāng)中，盡管配網(wǎng)線路設(shè)備造成的故障沒(méi)有自然因素占比多，但作為配網(wǎng)技術(shù)中的關(guān)鍵組成部分，其影響力也難以忽視。一方面由于10kV配網(wǎng)線路通常都架設(shè)在室外，而暴雨、強(qiáng)日光、雷電等天氣都會(huì)對(duì)配網(wǎng)工程造成影響。如線路接頭以及設(shè)備被侵蝕，電流沖擊造成斷電故障等。另一方面，配網(wǎng)作業(yè)人員在操作設(shè)備的過(guò)程中也有可能會(huì)出現(xiàn)失誤，導(dǎo)致設(shè)備的故障，甚至?xí)l(fā)安全事故。此外，絕緣子作為設(shè)備中的重要組成部分，如果不定期進(jìn)行維護(hù)，會(huì)在長(zhǎng)時(shí)間的環(huán)境污染下積攢大量的灰塵以及煙堿等，導(dǎo)致絕緣子表面產(chǎn)生較大電壓，同時(shí)電壓會(huì)隨著時(shí)間推移而不斷增大，從而引發(fā)地漏電流的情況發(fā)生，在工頻作用下會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致出現(xiàn)閃絡(luò)情況。

2.5 用戶設(shè)備以及其他因素

在10kV配網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，針對(duì)用戶設(shè)備如果缺乏相應(yīng)的定期檢查由于維護(hù)工作，會(huì)導(dǎo)致線路運(yùn)行環(huán)境降低，同時(shí)配電室防護(hù)措施缺位、故障后續(xù)處理不專業(yè)等情況都會(huì)造成配網(wǎng)故障。此外，除上述幾點(diǎn)因素，管理人員的專業(yè)素養(yǎng)不高也會(huì)造成跳閘等故障情況。

3 10kV配網(wǎng)中常見(jiàn)故障的防范措施分析

3.1 加強(qiáng)自然與外力破壞防范

在10kV配網(wǎng)的常見(jiàn)故障當(dāng)中，外力破壞以及自然因素作為其中最為常見(jiàn)的兩類(lèi)成因，必須從這兩個(gè)方面入手加以防范，為后續(xù)的故障預(yù)防以及防控奠定良好基調(diào)。

3.1.1 針對(duì)自然因素

在10kV配網(wǎng)當(dāng)中，如果架空線路的周邊出現(xiàn)雷擊，會(huì)在瞬時(shí)產(chǎn)生極高的電壓，可稱為過(guò)電壓現(xiàn)象，線路斷線事故會(huì)在這一過(guò)程中發(fā)生。為了進(jìn)一步提高電力供應(yīng)的安全性以及穩(wěn)定性，需要避免過(guò)電壓現(xiàn)象的發(fā)生，可以選擇安裝防雷絕緣子，該裝置能夠通過(guò)吸收雷擊能量、加大放電間隙實(shí)現(xiàn)對(duì)線路的有效保護(hù)。防雷絕緣子類(lèi)型較多，主要包括了支柱型、橫擔(dān)型以及耐張型等，從整體來(lái)看，防雷性能都較為出色，需要根據(jù)實(shí)際線路特征來(lái)選擇適配度較高的類(lèi)型，并嚴(yán)格把控好安裝距離，以此來(lái)保證防雷效果。此外，為了解決跳閘問(wèn)題，還需要在使用防雷絕緣子的基礎(chǔ)上加設(shè)避雷器，在最大限度發(fā)揮二者的防雷效果[4]（圖2為防雷絕緣子與避雷器的結(jié)合應(yīng)用）。

圖2 防雷絕緣子與避雷器的結(jié)合應(yīng)用

3.1.2 針對(duì)外力破壞

為了防止公路兩側(cè)車(chē)輛交通事故對(duì)線桿造成碰撞故障，需要在公路附近的桿塔表面涂抹一層反光漆，同時(shí)加設(shè)一層反光套管，并在圍擋外側(cè)配備帶有反光漆的緩沖裝置，降低交通事故的影響。此外，還可以借助市政遷改的契機(jī)，開(kāi)展配電設(shè)備的遷移作業(yè)。

在外力破壞因素當(dāng)中，周邊基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)同樣會(huì)對(duì)配電設(shè)備造成一定的損壞，這就需要針對(duì)施工單位開(kāi)展科學(xué)的宣傳教育工作，提高施工規(guī)范性的正確認(rèn)知，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)違規(guī)搭建以及野蠻施工造成線路損壞的懲戒力度，較為嚴(yán)重的必須及時(shí)下令整改，同時(shí)移交到市政單位進(jìn)行備案。

3.2 提高配網(wǎng)運(yùn)維管理重視程度

針對(duì)10kV配網(wǎng)的常見(jiàn)故障，不僅需要完善對(duì)主要成因的解決手段，更需要提高配網(wǎng)運(yùn)維管理工作的重視程度，加強(qiáng)配網(wǎng)運(yùn)維工作的科學(xué)性、規(guī)范性以及安全性。

首先，在配網(wǎng)運(yùn)維管理工作過(guò)程中，需要針對(duì)配網(wǎng)設(shè)備開(kāi)展定期化的試驗(yàn)與巡查工作，明確設(shè)備當(dāng)中的缺陷并及時(shí)處理。在配網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行過(guò)程中，部分絕緣子可能會(huì)出現(xiàn)絕緣耐壓性降低的情況，也要及時(shí)檢查與更換，提高絕緣子的使用壽命。對(duì)于已經(jīng)發(fā)生過(guò)故障的設(shè)備，在完成處理后也要進(jìn)行詳細(xì)記錄，并做好分析、整理與歸檔工作，為后續(xù)的設(shè)備更新提供理論支撐。

其次，還需要進(jìn)一步提高設(shè)備并網(wǎng)準(zhǔn)入的門(mén)檻。而在配網(wǎng)項(xiàng)目工程改造過(guò)程中，應(yīng)從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)入手，選擇更加適配且優(yōu)異的設(shè)備型號(hào)，并在項(xiàng)目的具體開(kāi)展過(guò)程中嚴(yán)格把控建設(shè)質(zhì)量，防止設(shè)備在投入運(yùn)行后攜帶缺陷與問(wèn)題；針對(duì)線路以及設(shè)備還應(yīng)有針對(duì)性地展開(kāi)巡視工作，并進(jìn)行定期性的負(fù)荷監(jiān)測(cè)；同時(shí)，電力企業(yè)還可以完善自身的激勵(lì)考評(píng)機(jī)制，在配網(wǎng)運(yùn)維的管控、巡視以及消缺等工作中倒逼各級(jí)人員加強(qiáng)重視，提升管理水平。

最后，針對(duì)用戶側(cè)方面必須加強(qiáng)管理，嚴(yán)格遵守用電檢查制度，針對(duì)重大設(shè)備隱患應(yīng)及時(shí)告知相關(guān)責(zé)任單位，并下發(fā)整改通知單，明確設(shè)備隱患的危害，從而監(jiān)督用戶整改并落實(shí)，同時(shí)向安監(jiān)部門(mén)及時(shí)備案。

3.3 推進(jìn)配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)

隨著當(dāng)前信息化建設(shè)的逐步深入，電力企業(yè)必須提高這方面的重視，以配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)為重點(diǎn)，完善自動(dòng)化技術(shù)內(nèi)容，從而有效防范配網(wǎng)常見(jiàn)故障。對(duì)于10kV配網(wǎng)的自動(dòng)化改造，首先需要進(jìn)一步投入3-1環(huán)網(wǎng)供電方式的應(yīng)用，加強(qiáng)調(diào)度靈活性，降低常見(jiàn)故障的影響力，縮小故障導(dǎo)致停電的時(shí)間以及范圍。

其次，提高故障定位隔離的可靠性與有效性。在10kV配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中，故障的定位以及隔離是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位以及快速隔離，保障故障外區(qū)域的正常電力供應(yīng)，可以使用FTU縱聯(lián)差動(dòng)與矩陣運(yùn)算結(jié)合的方式來(lái)加以優(yōu)化。

最后，還需要在自動(dòng)化系統(tǒng)中完善電網(wǎng)自愈功能，通過(guò)相關(guān)事故的自愈模擬試驗(yàn)為配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)提供相關(guān)的方案分析，同時(shí)為后續(xù)的故障檢測(cè)工作提供數(shù)據(jù)支撐。此外，在必要情況下，還可以建設(shè)單相接地檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)在線路的初段、中段以及分支位置加設(shè)故障指示器，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問(wèn)題并高效解決。如果配電線路出現(xiàn)接地故障，指示器能夠及時(shí)鎖定故障位置并發(fā)出反饋，大大提高配網(wǎng)工作的效率。

綜上所述，在我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，10kV配電網(wǎng)作為其中的重要組成部分，必須確保其在運(yùn)行過(guò)程中的安全性與可靠性，這也是維持電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段。但是由于10kV運(yùn)行環(huán)境相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，可能會(huì)受到來(lái)自多個(gè)方面的負(fù)面影響，線路故障問(wèn)題頻頻發(fā)生。因此，電力企業(yè)需要從故障源頭進(jìn)行探索，采取更具針對(duì)性、合理性與可行性的措施進(jìn)行防范與解決，及時(shí)消除安全隱患，以此來(lái)推動(dòng)我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)的高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。