供用電技術安全性與可靠性的影響因素分析

陳 平，陽玉峰

（湖南冷水江市錫礦山閃星銻業有限公司，湖南 冷水江 417501）

0 引言

某地區供電所因雷雨大風環境影響，220kV 變電所遭受雷擊，導致供電線路出現瞬間壓降問題。線路連接礦井生產用電，礦井主要變壓器復壓啟動，車間失電。雖然本次事故，并未對礦井安全生產造成較大影響，未導致人員傷亡，但安全事故產生，迫使變電所啟動應急預案，采用110kV 線路合閘運行、分閘運行模式，以防范風險。除此事件外，仍存在其他安全隱患，如線路老化、超負荷運轉等，需分析各類事故產生的原因，探討供用電技術安全性與可靠性的影響因素。

1 影響供用電安全和可靠相關因素

1.1 線路因素

在經濟社會發展的背景下，人們生產生活所運用到的家用電器數量逐漸增多，其中電力作為保障設備運行的主要動力，直接影響人們的生活質量。結合現階段來看，供電設備運行安全受到多種因素的影響，一旦線路等出現問題，便極有可能帶來嚴重的經濟損失，甚至會對使用者的人身安全帶來隱患和威脅，因此必須要科學強化線路水平。電力系統供電、配電主要通過輸電線路配置和傳輸。線路的穩定性、暢通性影響用戶供用電的安全，但線路結構不合理、線路老化，會使得供電階段的安全隱患增加。例如，較長的線路地理跨度比較大，地勢高低起伏較大，受地理跨度影響，采用架空桿塔架設線路過程中，桿塔坡度、斷面類型、線材布置均會影響線路運行的可靠性、安全性。同時，線路安全問題也表現在線路老化、小動物啃食等方面，線路老化會使得絕緣層破損，線路材料脆性增加，容易使周邊人員受傷、死亡[1]。小動物啃食會使得外層破損，線路斷裂。處于大風、雷雨天氣下，裸露在外的供電線路也容易發生短路等。因此，輸電線路是影響供用電安全、可靠的主要因素。

1.2 超負荷供電

我國在現代化建設過程中出現用電需求不斷增強的現象，供電系統規模難以滿足用電需求，在晚6 點至9 點間是城市用電高峰期，當電力供給無法滿足用戶用電需求時，會出現超負荷供電情況。超載運轉會使得供電設備安全風險增加，負載不平衡容易導致供電系統出現老化情況，用戶用電超載也會出現短路、停電問題。超負荷運轉主要表現在電壓不足、電壓不穩定、超壓等幾個方面，其中超壓是最常見的現象，變壓器容量無法滿足要求時，輸出功率中的電流會增加，電壓抬升，負載超標。

1.3 缺乏預警機制

目前，在智慧電網建設應用過程中，仍存在部分功能不完善的情況。大數據技術、智能技術為供用電安全監測、安全管理提供了技術支撐，但仍存在歷史遺留問題。電網智能改造階段功能體系不健全、預警機制不匹配的問題。例如，應用智能電力監測系統可以實現供用電過程中的自動巡檢和參數提取，雖然硬件設施已經完善，但參數閾值仍存在誤差。同時，在預警系統應用過程中，也經常出現誤報的情況。

2 提高供用電技術安全可靠的預控措施

2.1 供電線路優化

2.1.1 加強線路巡回檢查

電力線路巡回檢查是識別和判斷供用電安全、可靠的前提。將日常巡檢與維護制度相結合，記錄更換老舊線路、清理維護供電設備，可實現供用電系統的良性循環。依據供電線路巡回檢查制度、檢查規范，應每個月巡檢一次，并明確具體的巡檢內容：①檢查線路是否存在燒傷、絕緣破損、斷股、銹蝕等情況，每月進行一次全面檢查。②檢查分裂導線是否存在磨損情況。③檢查銜接處是否接觸不良，帶電檢查是否出現過熱問題。④檢查導線三相接地是否良好。⑤檢查固定元件是否松動、傾斜角度是否符合標準[2]。

加強線路巡回檢查同時，記錄檢查時間、結果、檢查人員、檢查方法等，存錄檔案。同時，排查電力線路，如發現問題需做好維護、養護等工作。線路跨越地形較廣，全方位檢查后根據記錄結果，制定相應的維護措施。如發現線路老化，及時更換新型線路。如發現設備絕緣損傷，應及時更換相關元件。設備、線路的接地、絕緣等均應做好維護措施。發現線路、設備等元件灰塵堆積較大，應做好清理工作。自然天氣對于線路的影響具有突發性和不可控性，編制突發安全問題的應急預案，建立線路搶修制度，減少損失，同時最短時間內恢復供電，將損失控制在最小范圍內。

2.1.2 供電線路結構優化

優化供電線路結構，根據地形、地勢調整鐵塔坡度，確保輸電線路緊固性，以避免大風天氣使得線路懸空，增加安全隱患。鐵塔坡度會影響到受力條件，單回路轉角塔坡度應控制在12%左右，直線塔坡度可有所減少。雙回路直線塔坡度應控制在10%左右。塔身斷面形式，采用方形斷面，可以提高順線路方向的強度，提高線路的耐斷線沖擊能力。塔身斜材占據50%左右，采用拉壓結構可以提高穩定性，避免大風天氣所導致的傾斜問題。

除架空線路之外，包括電纜線路。導線、避雷線、絕緣子、接地裝置等是供電線路中的各大元件，導線使用金屬線應確保其具備強度，且具有一定的防腐性能。絕緣子布設應根據實際情況，將單串絕緣子與V 型絕緣子串結合，控制好線路的風偏角良好。避雷線主要安裝至100kV 架空線路上，使用扁鋼接地。檢查供用電線路中各元件、結構的質量、規格等，通過供電線路結構優化的方式，提高供用電線路的可靠性[3]。

綜合分析，線路布設、線路質量是影響供用電技術安全、可靠的主要因素，通過風險因素識別，從供用電線路巡回排查、線路結構優化的角度提出預防措施，可以減少供用電線路運行過程中的安全隱患，提高線路輸電運輸的安全性和可靠性。

2.2 電網負荷調節

2.2.1 錯峰用電規劃

針對電網高負荷運轉問題，通過錯峰用電規劃方法，可以避免高峰期用電對輸電穩定性所產生的影響。錯峰用電是一種資源配置手段，對于供用電技術的安全、可靠提供了保障。通過峰谷負荷調節，以解決供用電缺口，確保電網在高峰階段運行的安全穩定。將高峰負荷轉移至低谷時期，根據用電周期調整負荷使得用電均衡，進而實現資源的優化配置。目前，錯峰用電規劃在供用電資源調度中應用效果良好。例如，電力企業在供用電過程中，應用錯峰用電模式，根據調度負荷預測，結合電廠出力情況編制錯峰規劃方案，由服務呼叫中心根據調度指令發送相關預警信號。按照預警信號類型可以將其分為黃色信號和紅色信號兩種。黃色信號是供用電調度的次日錯峰方案，確定客戶群組后，在前一天晚6 點將其發送給指定聯系人、負責人，完成自覺錯峰情況。紅色信號則根據當日負荷情況，確定錯峰群組，在5min 內將信號發送給聯系人和負責人。錯峰用電是調節供用電電網負荷的主要方法，可以解決當下供電與用電之間的需求矛盾[4]。但該方法是一種治標不治本的方法，雖然可以確保用電階段電網輸電的穩定性、可靠性，但同時也損害了客戶的利益，無法滿足個性化用電的需求。因此，仍需從自身角度優化電網環境。

2.2.2 優化負荷系統

供用電系統運行過程中因負載問題會出現欠壓、過壓等情況。導致欠壓的主要原因是變壓器供電半徑過長、容量過小、線徑較小。這種問題產生的主要原因是供電設施無法滿足用電需求。通過優化負荷系統，增大變壓器容量、更換線路可以從根本上解決負荷過程中的欠壓問題。電網供用電過程中的超壓問題主要受逆變器影響。出現電網超壓的主要原因是臺區光伏裝機容量過大，逆變器并網連接，線阻也是影響電網資源負荷的主要因素。從電網負荷系統優化角度分析，可以從以下4 點，保障供用電的安全性和可靠性。①檢查逆變器裝置接線端位置是否存在松動情況，判斷是否因線段松動致使電阻增加。②縮短逆變器與并網點之間的距離，或者增加交流線纜線徑。③測量并網點與變壓器之間的距離，確保兩者距離合適。④增加輸電線纜規格。采用上述方法可以解決供用電過程中的過壓問題[5]。同時，針對供電過程中的超負荷情況，可以通過優化供電半徑的方式，減少設備故障概率，確保電力系統供電過程中的安全性和可靠性。

針對電網超負荷運轉、過壓運轉問題，可以通過錯峰用電規劃，增加變壓器容量、擴展輸電線路線徑、優化逆變器設備安裝的方法，確保電力運輸過程中的安全性和可靠性。

2.3 智能預警機制

2.3.1 供電監測系統

在確保供用電系統安全、穩定的過程中，為避免突發性因素所導致的安全隱患，應實時監測供電、用電相關參數。目前，智能電力監控儀設備與配電線路結合，可以起到良好的負荷監測效果，在中低壓系統之中應用良好。該裝置在電壓、電流測量精度上可以達到0.5級，支持越限預警功能，可實時監測供用電過程中過流、失流、低壓、過壓、過頻、低頻等情況。系統配置采用rs485 總線通信接口連接方法，具備事件記錄功能。將該裝置應用到電網監測系統中，利用大數據技術、人機交互技術、通信技術，在前端配置傳感器裝置，監測供用電系統運行過程中的相關參數，并將采集數據以可視化的方法在系統中展示。監測系統具備強大的數據采集、數據處理、人機交互、事件記錄、安全監視、質量排查等功能。利用遠程傳輸裝置實現供電數據的記錄、儲存、分析，同時在數據庫中查詢和分析相關數據，將數據反饋給相關人員。在供電系統運行過程中，智能監控系統可以根據斷路器等設施的保護動作，按照順序預設邏輯，確保整個供電系統運行過程中的安全。同時，在用戶端的儀表設置數據采集裝置，實現全面化的聯動數據監測，可以實時了解用戶的用電情況，判斷是否出現超閾值的情況出現。通過供電監測系統的應用，可以切實保障供用電技術的安全性和可靠性，監測系統界面如圖1 所示。

圖1 監測系統界面

2.3.2 安全預警系統

在供用電系統中安裝智能預警裝置，根據供用電監測結果，避免用電風險的產生，并通過語音提醒、信息發送等方式，確保供電、用電的安全性和可靠性。依據安全預警系統可以實現供電過程中諧波畸變、電能質量不平衡、電壓閃變等問題的檢測和故障分析，實現對供用電過程中異常狀態的監視、報警。該系統可以在安全問題產生之前即可判斷故障趨勢，快速、準確定位故障區域，提高供用電的安全性和穩定性。例如，在安全預警系統應用過程中，應用1024 點/周波采樣，捕捉系統運行國產車中20us 級的異常信息數據，挖掘供電過程中的異常擾動波形，分析設備故障的本質。系統在識別和分析的基礎上，自動化生成診斷分析報告，確保用電健康。連接用戶終端設備后，可以提前幫助用戶預知風險。供電異常情況產生時，會受到多個站點影響，部署iMeter 檢測終端，通過終端互聯的方式，實現聯合錄波分析功能，擴大安全預警的范圍。

因此，結合本文詳細分析來看，供用電安全性與可靠性分析十分關鍵，直接影響供電的質量以及穩定性，是保障城市發展以及國民經濟建設的基礎內容。然而結合目前來看部分區域依舊存在線路、負荷等方面的問題。因此在后續的工作中，應該在提升供用電技術安全、可靠性上，加大對監測裝置、預警裝置聯合應用，多維度、多角度識別供用電過程中的安全隱患，及時消除安全隱患確保系統運行的安全。與此同時，需加大對現代化技術的運用，通過設備安裝以及信息化平臺搭建的方式加大對現場供電情況的監控，以此為推進供用電安全與穩定工作提供良好的保障。

3 結語

綜上所述，影響供用電技術安全、可靠的相關要素較多，供電監測、安全用電是一項長期的工作，不同時期下影響供用電技術安全、可靠的因素不同。工作人員必須強化供用電服務能力，做好線路檢修、線路優化、用電調度、智能監測工作，減少供電、用電過程中的安全隱患，切實滿足居民的用電安全。