輸配電及用電工程線路安全運行的問題及其技術探討

朱秀錦

（福建潤秀電力發展有限公司，福建 莆田 351100）

配電線路在運行中的安全性與可靠性是保證電力工程項目穩定、持續運行的關鍵，為全面落實此項工作，我國投入了大量的資金用于輸配電工程改造建設，通過對電力工程線路的集中整改與優化，保證輸電、供電、配電等過程的安全性[1]。但在深入此項工作的研究中發現，目前此類工程在市場的運營仍存在問題，即電力工程線路在運行中的安全問題尚未得到完全解決，此種問題會在不同程度上影響終端用戶的用電體驗，因此，將分析不同因素線路工程運行安全造成的影響，提出保障輸配電工程線路安全運行的技術[2]。

1 輸配電及用電工程線路安全運行的問題

1.1 材料質量引起的安全問題

線路質量不達標是造成用電工程線路安全運行問題的主要原因，如果在輸電過程中，線路存在質量方面的問題，電力工程的整體安全性將無法得到保障，甚至會在一定程度上降低供電質量[3]。然而，在進行此類工程的建設與組織規劃中，線路安全是最容易被忽視的一個問題，部分電力工程施工方為了在此過程中實現其個人利益的最大化，會在購買線路時，選擇一些資質不完善的單位作為供貨單位，甚至會使用較差質量線路代替預設線路[4]。此外，部分電力線纜生產單位在生產中會存在對生產過程質量把控重視度不足的問題，導致供應給市場批次線路存在問題。如果將此類電纜線路應用到電力工程的建設中，會加速線路的老化，從而對終端用電造成安全威脅。

1.2 氣候環境引起的安全問題

當輸電線路的使用環境存在問題時，線路安全也將受到一定程度的影響[5]。例如，當線路運行環境濕度較大時，線路極易出現短路故障，當線路運行環境過于封閉時，線路運行無法有效散熱，容易出現火災等災害問題。無論任何一種問題，都會對供電終端的安全性造成一定程度的影響，嚴重情況下，甚至會出現供電線路大規模、連鎖故障，最終導致線路整體受損。

2 安全運行技術探討

2.1 配電系統防風技術

在輸配電系統運行過程中，臺風影響會在極大程度上使配電企業各方面損失增加，針對這一問題，首先從防風角度出發，提出針對配電系統的防風技術。用電工程線路的設置路徑需綜合運行、施工、交通等多項條件和路徑長度等綜合因素基礎上，進行選擇。用電工程線路需要避開臺風破壞嚴重的區域，同時應注意周圍洼地、滑坡、塌陷區域等地質條件對線路安全的影響。若無法避開，則需要采取有效的加強措施[6]。在明確線路的具體位置后，針對線路上各個桿塔荷載以及材料進行選擇。荷載需要根據風壓高度變化系數得出，其公式為：

式中：W 為用電工程線路上地線或導線的風荷載標準數值；α 為臺風影響風壓改變的不均勻系數；μs為風荷載系數，通常情況下當地線或導線的外直徑<15 mm 時，μs的取值為1.2，當地線或導線的外直徑大于17 mm 時，μs的取值為1.1。d 為線路外表面直徑；L 為水平檔距；W0為基本風壓；θ 為風向與線路之間形成的夾角。在實際應用中風壓的不均勻系數的取值見表1。

表1 風壓不均勻系數取值對照表

按照表1 中的內容，在實際應用中，根據不同風速以及水平檔距對α 取值進行選擇。在對桿塔的材料選擇時，采用HRB400 級鋼筋作為普通鋼筋結構。桿塔結構分為鋼筋混凝土類型、鋼管桿類型等，根據實際情況進行選擇[7]。通過上述對桿塔結構的設置能夠針對臺風區域起到良好的防風效果，保障配電系統穩定運行。

2.2 用電工程線路防雷技術

在對用電工程的線路進行防雷處理時，首先需要對不同區域的等級進行劃分，并嚴格按照不同雷區等級下的地閃密度進行防雷技術設計。將雷區等級劃分為少雷、中雷、多雷和強雷，共四個區域等級。其分別對應的地閃密度為：＜0.75 次/km2·a；0.75 次/km2·a～2.0 次/km2·a；2.0 次/km2·a～2.65 次/km2·a；2.65 次/km2·a～5.0 次/km2·a?？蛇x用固定外串聯間隙符合外套避雷器的桿塔結構，在對其進行接地時，可采用桿塔接地的方式完成接地，見圖1。

圖1 桿塔接地方式示意圖

當導線上有雷電經過時，雷電過電壓的幅值會超出安全限制范圍，并能夠造成間隙被擊穿，此時過電壓在使用這種避雷器時，其基本工作原理圖，見圖2。

圖2 固定外串聯間隙復合外套避雷器工作原理圖

在正常運行過程中，避雷器的本體不會攜帶電量，并且也不會出現老化的情況，以此能夠有效減少對桿塔的檢修和維護，也能夠達到延長避雷器使用壽命的目的。并且，一旦避雷裝置本體出現故障問題，在串聯間隙的隔離作用下，不會造成線路出現短路的問題。在實際運行過程中，還需要對防雷的能力進行實時監測。針對桿塔號、分支線號、柱上變壓器等信息進行記錄，結合易擊段的定義，針對現場周圍環境可能影響線路運行的因素進行核實，并確定一個易擊段的具體范圍。在實際應用中，每年的雷擊高發季節，都需要對防雷裝置進行日常巡檢，并時刻關注高壓引線的運行情況，并針對不符合要求的設備進行維護或替換。對于配電防雷裝置而言，不需要對其進行維護，一旦出現故障問題需要直接更換。針對各類接地裝置，在實際應用中需要開展周期性的接地電阻測試，結合得出的測試結果，針對不符合規定要求的接地裝置進行優化，以此促進接地電阻降低，達到理想的防雷效果。

3 安全性對比分析

為檢驗本研究設計的安全技術是否具有可行性，設計如下文所示的實驗。

實驗中，選擇某地區10 kV 大型供電單位作為此次實驗的參與單位，通過對此單位負責人的交涉可知，此單位在該地區中不僅需要提供居民用電服務任務，同時也肩負著地區周邊大型工廠的安全用電責任。目前，此單位中的部分輸配電線路從建成到現在已投入使用十余年，部分線路已經出現了老化、絕緣外殼破損等方面的問題。加之配電系統中部分電纜、電桿位于水溝位置，導致該公司的供電工作一直存在安全隱患問題。盡管電力公司已經采取了措施，對線路的運行過程進行全面安全保障，但由于所在地的環境較為惡劣，導致相關安全保障工作的實施一直未能發揮預期效果。

因此，在綜合商議后，決定按照本研究設計方法，對電力單位的配電系統線路進行優化改造。改造后，對線路在運行中的絕緣性能進行檢測。檢測中，在線路中設計若干個檢測點，使用電筆對線路在輸電過程中的漏電現象進行檢測，檢測結果，見圖3。

圖3 輸電線路漏電現象檢測結果

從圖3 所示的內容可以看出，在隨機測點的檢測中，測點電流值與電壓值均為0，說明線路在輸電過程中的絕緣性能良好，可以避免在操作線路中出現觸電等方面的危險。在此基礎上，對設計成果進行防雷測試。將電流傳感器安裝在線路的輸出端，用于檢測線路在遭受到雷擊后的電流波動情況。統計結果，見圖4。

圖4 輸配電線路在遭受到雷擊后的電流波動情況

從圖4 所示的實驗結果可以看出，線路在遭受到雷擊后，測點電流值發生了輕微的波動，但波動并未超出安全界限，即線路的安全運行在受到外界環境的影響后，即便出現了波動現象，但并未對終端供電造成顯著的影響。因此，可以認為此項技術在實際應用中具有較好的防雷效果，可以保證線路在受到外界異?；驉毫迎h境的影響后，仍持續向終端輸送穩定的電力資源。綜上所述，可以得出如下實驗結論：本研究此次研究設計的技術，在應用到輸配電線路工程中后，具有較好的防雷能力與絕緣性能，可以保證線路的安全、連續、穩定運行。

4 結論

本研究以某輸配電工程項目為例，設計了針對線路安全運行的保障技術。實驗結果證明了本研究此次設計的成果在實際應用中具有較高的可靠性。筆者從多個角度詳細闡述了線路安全運行的防范措施，為我國電力行業的持續發展打下了堅實的基礎。但本次研究也存在一些不足，例如，在文章的實驗模塊中，僅選擇一個電力企業參與此次實驗，即實驗結果仍存在一定的局限性與偶然性。因此，在后續的進一步研究中，還將深化此方面內容的設計，設計規模更大的實驗，用于檢驗提出的防雷與防風技術的可靠性。但也不代表本次研究成果不具備學術研究價值，可以在后續工作中，將本次實驗結果作為參照，并根據地方用電服務需求，做好對用電安全的宣傳，使更多單位認識到此項工作的重要性，從而使更多的學術研究者參與到線路安全運行的研究中，為我國電力行業的發展與建設提供技術保證，并為未來相關產業的發展積累工作經驗。