配電線路常見故障的查找及其預防措施

曹明祥 唐飄逸 王秀敏 許見誠 潘雄

摘??要：電力資源在社會生產和生活過程中占據至關重要地位，在保障經濟社會發展和正常生活方面發揮著要作用。電力工程涉及范圍非常廣而且工程規模非常大，作為電力輸送終端的配電線路在電力工程中是非常重要的組成部分。由于配電線路布設點多面廣，線路走向比較復雜，容易受到外部惡劣環境的影響，而且設備運行環境復雜多變，加之設備本身質量問題，容易引發線路故障，直接危及用戶的用電安全，因此做好配電線路日常巡檢工作，對常見故障進行查找和原因分析，制定預防措施，將故障消滅在萌芽階段，進而保障電力輸送安全，促使電力輸送平穩運行。

關鍵詞：配電線路??故障??查找??預防

中圖分類號：TM726

Finding?and?Their?Preventive?Measures?for?Common?Faults?in?Distribution?Lines

CAO?Mingxiang??TANG?Piaoyi??WANG?Xiumin??XU?Jiancheng??PAN?Xiong

（Guangzhou?Huali?Science?and?Technology?Vocational?College，?Guangzhou，?Guangdong?Province，511325?China）

Abstract：?Power?resources?occupy?a?crucial?position?in?the?process?of?social?production?and?life，?and?play?an?important?role?in?ensuring?economic?and?social?development?and?normal?life.?Power?engineering?involves?a?very?wide?range，?and?the?scale?of?the?project?is?very?large.?The?distribution?line，?as?the?power?transmission?terminal，?is?a?very?important?part?of?power?engineering.?Distribution?lines?are?arranged?in?many?points?and?wide?areas，?line?directions?are?relatively?complex，?which?are?easy?to?be?affected?by?the?external?harsh?environment，?and?the?equipment?operating?environment?is?complex?and?changeable，?couple?with?the?quality?problem?of?the?equipment?itself，?which?is?easy?to?cause?line?failures，?directly?endangering?the?user's?power?safety，?so?it?is?necessary?to?do?a?good?job?in?daily?inspection?of?distribution?lines，?find?out?and?analyze?the?causes?of?common?faults，?formulate?preventive?measures，?and?eliminate?faults?in?the?budding?stage，?so?as?to?ensure?the?safety?of?power?transmission?and?promote?the?smooth?operation?of?power?transmission.

Key?Words：?Distribution?line;?Fault;?Search;?Prevention

現代工農業和科學技術的發展離不開電力資源，因其生產、傳輸和使用高效快捷，對環境的污染較小，在社會經濟的發展中起著舉足輕重的作用。配電線路是連接發電站和用戶之間的橋梁，是電網結構重要的組成部分。配電線路故障是電網運行中常見的問題，因此線路檢修顯得至關重要，采用科學合理全面的故障查找方法，能夠準確找到配電線路故障點，明確故障類型，通過對故障產生原因進行分析，采取針對性的防范措施，提高配電網的安全可靠性，為國計民生提供基礎保障。

1??配電線路常見故障類型

配電線路的故障種類比較多，根據其歸類方法的不同而有各種不同的形式，如瞬時性故障和永久性故障、橫向故障和縱向故障、短路故障、斷線故障及復故障、金屬性短路故障和經過渡電阻短路故障等。其中，最常見及最危險的故障是各種類型的短路故障，包括相間短路和接地短路。分述如下。

1.1??相間短路

相間短路故障是配電線路比較常見的故障之一，包括三相短路K（3）、兩相短路K（2）。其中以三相短路最危險。

1.2??接地短路

接地短路包括兩相接地短路K（1，1）、單相接地短路K（1）。以單相接地短路最為常見也是發生最為頻繁的故障，并且在所有故障中最不容易查找。

2??配電線路常見故障原因

2.1??氣候與自然因素的原因

2.1.1??風霜雨雪的原因

一年四季春夏秋冬，不同季節有不同的特點。一般在春秋兩季經常容易出現大風等天氣，短時間巨大的風力會導致架空線路發生碰線的現象，形成沒有電阻的閉合回路，導致相間短路；風力還會使高大的樹枝搖晃，與裸露的電線搭接在一起，形成單相接地故障；如果建筑物上比較大型的廣告牌等設施被大風吹倒，砸落到配電線路上，會導致配電線路被壓斷或者造成相間短路。夏季是雨水比較豐沛的季節，配電線路長時間被雨水浸泡和侵蝕，容易導致電桿或橫擔等金具出現腐蝕，當無法承受自身重力或者外力沖擊的情況下，配電線路就會出現電桿傾斜甚至倒塌[3]。另外，雨水會導致線路和金具之間因導電而發生短路，或者出現絕緣子閃絡，形成相間或單相接地故障。冬季雨雪冰凍天氣較為常見，大量積雪和冰層覆蓋在配電線路上，巨大的應力會導致線路的機械強度和韌性受到損害，絕緣層破損，甚至電桿不堪重負而倒塌。

2.1.2??雷擊的原因

配電線路一般以架空線路的形式敷設，線路的分布較廣，既有人員稀少的野外地區，也有人口密集的村莊、城市和街道，在夏季雷雨天氣時容易受到雷擊，導致配電線路出現故障。防止直擊雷和感應雷最有效的方式是安裝避雷線、避雷針、避雷網、避雷器等。避雷針包含接閃器、引下線、接地裝置，接閃器通過引下線和接地裝置相連，將雷擊產生的過電壓導入大地。變壓器的“三點聯合接地”，其接地裝置除了和避雷器相連接外，還應該和低壓繞組上的中性點以及變壓器的金屬外殼相連。實際情況卻并不樂觀，許多配電線路中的避雷裝置并未和變壓器外殼及低壓側中性點相連接；有些引下線由于長期被自然侵蝕導致腐蝕嚴重，引下線開路或者與接地裝置連接不牢固。這些原因導致避雷器失效，引發線路故障。另一方面，是避雷器選型不當。避雷器的選擇需要根據配電線路所在地區雷暴日的精準數據，來制訂防雷方案，選擇合適的避雷器。在配電線路設計時，雷暴日的數據不能僅僅考慮線路主城區的數據，而忽略郊外甚至山區的數據，否則會導致避雷器的選擇無法滿足使用要求，防雷效果大打折扣。

2.2??人為及鳥害原因

社會的不斷進步促使城鎮化進程加快，原來敷設在野外或者郊區的配電線路被納入城市規劃，大量建筑群將配電線路包圍；在施工過程中由于地基開挖和管線敷設容易導致配電線路受損；各種車輛沒有按交通規則行駛，引發道路交通事故，撞到路邊的配線電桿；不法分子偷盜電桿拉線上的金屬構件，例如花籃螺栓，導致電桿倒塌等事故。

此外，由自然界動物帶來的危害也不容小覷，例如鳥類、蛇類、老鼠等，都是引發相間短路的主要原因之一。天空中飛行的大鳥，在張開兩個翅膀的時候，如果遇到高壓架空線會導致架空線相間短路。例如：我國北方一種稱之為“黑鳶”的大鳥，其翼展可以達到1.3～1.4?m；體重70?kg的阿根廷巨鷹，其翼展可以達到7?m以上。這些超級大鳥造成的架空線路停電故障時有發生。

2.3??設備原因

設備方面的原因主要有兩個方面。一是設備本身的問題。常見的設備問題有配電變壓器問題、絕緣端子問題、避雷器問題等。變壓器問題主要是設備本身出現故障而產生弧光放電，導致相間或對地短路；絕緣端子的問題主要是絕緣層缺乏一定的強度和韌性，抗外力拉升能力較差，容易發生絕緣層破損，導致絕緣端子放電，甚至端子脫落；避雷器的問題主要是部件質量無法滿足防雷需求，不能起到導雷作用。二是設備維護保養問題。由于維修資金不足，有些配電線路年久失修，設備老化嚴重，導致各種問題的出現。

2.4??管理原因

配電線路日常維護保養是及時發現故障的有效手段和措施。由于配電線路運行管理中對維護保養缺乏重要性認知，相關維保制度不完善，職責界定不清晰，缺乏有效考核機制，導致線路日常巡檢工作不到位，對配電線路中的問題不能及時發現，如交叉設備缺陷、設備線夾缺陷等。問題消缺不及時，工作效率無法得到提升，容易引發線路故障。另外，配電線路管理人員能力不足也是導致線路發生故障的因素之一，有些巡檢人員缺乏相應的理論知識和實操技能，無法及時發現線路運行中的潛在問題，帶來一定的安全隱患。

3??配電線路常見故障查找方法

3.1??暫態信號分析法

該種方法主要用于單相接地故障的查找，通過線路中的暫態信息分析，快速查找接地故障[4]。采用該種方式的優點是不受接地方式的影響，盡量真實地反映線路故障。具體技術措施分為幾個方面：一是用絕緣線替代穿墻套管中的芯子；二是線路避雷器要進行防雷實驗；三是通過隔離刀閘對線路中的絕緣防護套進行觀察，看其是否有損傷；四是要提高巡檢頻次和周期，定期對電氣線路進行檢修和維護。利用電容和電流暫態信號分析方法可以提高單相接地故障的查找效率，為及時制定預防措施提供基礎保障。

3.2??主觀定位故障診斷法

主觀定位故障診斷法主要包含3種具體方法，分別是S注入法、交直流綜合注入法、中性點脈寬注入法，3種方法的優缺點如表1所示。

3.3??被動定位故障診斷法

被動定位故障診斷法主要有3種形式。一是區段查找法。實行分區段被動定位，利用自動化設備對發生故障的區域有明確認知，并快速查找故障所在。利用該種方法可以迅速判斷故障范圍，定位故障具體位置，查找故障時間較少，提高了查找效率。二是行波法。行波法是利用電流和電壓的行波現象通過互感器對故障信息進行測量。該種方法的優點是精準度較高，缺點是耗費時間較長，無法及時發現配電線路故障。三是阻抗法。基本原理是利用電壓平衡方程求解出測量點和故障點之前的電抗，通過電抗變化的對比，找到故障點的具體位置的方法[5]。其中單端阻抗法的優點是投資少，應用簡單，缺點是原理性誤差較大；雙端阻抗法的優點是不容易受到故障點過渡電阻的影響，同時也不受故障類型的影響，缺點是投資和計算量都非常龐大。

4??配電線路常見故障預防措施

4.1??管理措施

4.1.1??建立配電線路管理機制

首先，建立配電線路運維管理機制，落實責任。將配電線路運維管理責任落實到具體崗位和人員，將運維工作落實情況作為績效考核的重要指標，建立獎懲機制，激發運維人員工作熱情，進而提升線路故障查找和處理的工作效率。其次，合理制訂故障檢修排查計劃。對排查時間、檢修項目、檢修標準、常見問題等進行詳細規劃，并做好相關記錄；對發現的問題及時處理。同時對于重點季節和重要線路要提高巡檢頻次和巡檢力度，如雷雨季節經常發生雷擊的線路段，容易積存雨水的線路等，提前做好預防措施，減少故障發生的概率。

4.1.2??強化宣傳做好部門溝通

針對人為原因導致的配電線路故障，電力部門應該加強宣傳教育，通過多種方式宣傳配電線路的重要性，提升居民的線路保護意識；對破壞配電線路的行為給予嚴厲的查處和打擊，形成配電線路保護的良好氛圍，提升公眾參與度。同時需要加強和氣象部門的溝通聯系，及時掌握天氣情況的變化，提前做好線路的預防措施，將自然氣候對配電線路的影響降到最低。

4.2??技術措施

4.2.1??針對相間短路安裝階段式電流保護裝置

電流保護的接線方式分為Y形接線（如圖1（a）所示）、V形接線（如圖1（b）和圖1（c）所示）、差接法（如圖1（d）所示）。其中Y形接線常用于三相四線制電路；V形接線比較適用于三相三線制電路；差接法對相間短路故障反映較為靈敏，適用于10?kV配電線路的相間短路保護或高壓電機的保護。

線路的相間短路保護通常采用階段式電流保護。階段式電流保護一般由3個階段構成，第Ⅰ階段為瞬時電流速斷保護，第Ⅱ階段為限時電流速斷保護，第Ⅲ階段為定時限過電流保護。

3個階段的電流保護各有優缺點，為了取長補短，常常將上述3種保護組合在一起，構成階段式電流保護。3個階段可以根據實際情況進行取舍。圖2是機電型瞬時電流速斷保護接線圖。

4.2.2??針對雷擊事故合理設置防雷保護

首先，根據當地氣象部門提供的資料，以及線路的走向和電壓等級，容易發生雷擊的區域和地點，合理選擇科學的防雷方案，安裝相應的防雷設施。例如：一般雷擊發生在線路轉折點或者臨近水源的易擊桿上，因此，在上述易擊桿上應該安裝避雷器，并注意控制避雷器的數量，左右不能超過3組。另外，還可以采用增加避雷器數量的方式提升避雷效果，通過增加多組低電阻接地裝置，調整避雷器保護間距、將接地裝置埋置于深層土壤中等方式也可以滿足大部分避雷要求。其次，將具有較高絕緣線的保護間隙安裝到配電線路中，當發生雷擊事故時，保護間隙被雷電瞬間擊穿，雷電流通過保護間隙流入大地，將雷電進行消減，從而使雷電對配電線路的影響降到最低，達到防雷效果，保護配電線路的安全[6]。

4.2.3??針對接地故障做好規劃設計

接地故障由于一般不會發生跳閘現象，因此排查起來較為困難。傳統配電線路接地故障的查找方法是將各條支路依次斷開，逐一排查；或者利用試電筆和萬能表進行測試。這些方法不僅費時費力，而且往往因為配電線路所處地區的復雜情況而無法開展工作。新的方法是利用微機選線裝置來自動尋找。因此，應該在配電線路設計過程中充分考慮接地故障的問題，選擇合適的產品。架空線路敷設符合電氣安裝規范，遠離樹木繁茂的區域，從而有效預防接地故障的發生。另外，可以對現有配電線路進行改造，利用機器人技術在原有裸露的導線上噴鍍絕緣層，提高安全性能，減少接地故障。

5??結語

根據資料顯示，近年來我國用電需求逐年上升，供電正常和運行可靠直接關系國計民生。配電線路是電力供應的重要組成部分，受到人、設備、環境、管理等因素的影響，而常常出現各種故障，因此應該從管理和技術兩個層面出發，采取積極有效的措施減少配電線路的故障，保障電力供應，提升電力管理水平，為社會經濟的快速發展奠定堅實的基礎。

參考文獻

[1]?丁巖松.1～0?kV配電線路常見故障分析及預防措施[J].電工技術，2021（2）：83-84.

[2]?吳曉東.10?kV架空絕緣線路雷擊斷線綜合防護措施及布置優化研究[D].濟南：山東大學，2020.

[3]?趙鵬豪，劉宏虹.配電線路常見故障分析及預防措施[J].百科論壇電子雜志，2020（18）：3013.

[4]?方勝偉.基于供電可靠性指標的配電網雷擊防護系統優化研究[D].濟南：山東大學，2020.

[5]?金驛洲.常見電力配電線路運行故障及其解決措施[J].數碼世界，2020（4）：263.

[6]?傅俊平.電力配電線路的運行故障維修措施[J].集成電路應用，2021，38（4）：90-91.