10kV配電線路狀態檢測與檢修技術分析

溫州市圖盛供電服務有限公司樂清市分公司 徐 清 國網樂清市供電公司 劉 芳

實施有效的狀態檢測和及時的檢修技術是確保電力系統穩定運行的重要環節，通過先進的檢測技術可以實現對10kV 配電線路的實時監控，在早期識別潛在的故障風險，從而采取相應的維護措施，減少停電事件，提高電網的運行效率和服務質量。

1 某市10kV 配電線路故障

某市10kV 配電線路2018年至2023年期間共發生線路故障112次，其中導線斷落、絕緣子閃絡、樹枝短路等外力破壞占比達60%，而由內部設備老化引起的故障占40%，為減少故障問題現象，某公司在利用新型智能狀態檢測技術后，如在線監測系統和視頻監控檢測，故障率下降了35%，平均修復時間從4小時減少到1小時以內，另外某公司引入先進的數據分析算法，如基于機器學習的預測性維護策略，有助于實現對潛在問題的早期識別，有效減少了計劃外停電事件，增強了供電的可靠性和經濟性。

此外，在執行條件導向維護時，通過對過去五年的維護數據進行分析，將重點維護資源集中在歷史故障率高的區域，不僅提升了檢修效率，還大幅度降低了運維成本，運維成本相較于傳統方法減少了約20%，這一改進體現了現代電力系統日益依賴先進的技術手段來提升服務水平和經濟效益的趨勢。

1.1 某市10kV 配電線路設計結構

某市10kV 配電線路由變電站出線斷路器、隔離開關、接地刀閘、絕緣子、導線、電桿或鐵塔、負荷開關、分支箱以及相應的防護裝置等構成，在設計時首先要考慮到線路的電氣性能，評估線路所經過的地理環境，考慮天氣條件、地形影響、跨越物等因素對線路安全和穩定運營的可能影響，為了滿足安全規范，設計中還會包含足夠的安全裕度與冗余，設置線路的走向，選擇適當的導線截面積，然后確定合理的檔距以及預防外力破壞的措施。

結構上10kV 線路常見的有架空線路和電纜線路兩種形式，架空線路通常使用單桿多回路或者雙桿多回路的架設方式，而電纜線路則埋設于地下，用于人口密集或景觀要求較高的區域，無論采用何種形式，都要確保線路具備良好的機械強度和電氣絕緣性能，同時方便未來的檢修與維護工作[1]。

1.2 某市10kV 配電線路常見故障類型分析

10kV 配電線路作為電力系統的重要組成部分，其穩定運行對整個電網至關重要，然而在實際運行過程中由于自然環境因素、材料老化、機械損傷等多種原因，使得配電線路會出現多種故障，具體故障類型有：導線斷裂。由強風、樹枝碰撞、交通事故或老化等造成導線斷裂，會導致電力供應中斷；絕緣子損壞。絕緣子在長期承受環境壓力和電氣應力下可能產生裂紋或破碎，影響其絕緣性能，甚至可能引起短路或閃絡事件；接觸電阻增大。接頭或鐵塔連接點因腐蝕、安裝不當或磨損等原因導致接觸電阻增加，從而引發局部過熱，影響傳輸效率并有火災風險；接地故障。由于接地體腐蝕、斷線或接地連接不良，導致接地故障，進而影響線路的安全性和可靠性[2]。表1為設計參數表。

表1 10kV 配電線路的典型設計參數表

2 某市10kV 配電線路狀態檢測分析

2.1 視頻監控監測

傳統巡檢方法需大量的人力物力，且不能實現全天候監控，相比之下利用視頻監控能夠大大提高效率和反應速度，視頻監控系統的部署可將某公司巡檢成本降低約30%，同時減少巡檢時間超過40%。

具體來看，視頻監控系統通常包含多個1080p至4K 分辨率的攝像機，這些設備能夠捕獲高清晰度圖像，并配備有夜視功能，確保在夜間或光線不足的條件下也能進行有效監控，使用高分辨率攝像頭可以識別距離鏡頭10m 范圍內小至1～2mm 的裂紋或異物，這些攝像頭通常會安裝在塔頂或沿線路等位置，可以覆蓋至少120°的視角，以觀察導線、絕緣子和周邊環境的狀態。為了實現數據的實時傳輸，視頻監控系統依賴于強大的通信網絡。從全國來看，據《中國電力報》2023年的報道，目前約70%的10kV 配電線路已經接入4G/5G 網絡，這為視頻數據的高速傳輸提供了可能，通過這些網絡監控中心可以接收到每秒至少30幀的視頻流，幾乎達到實時監控的效果。

除了視頻捕捉外，智能分析算法的應用也為檢測系統帶來了革命性的改進，如基于深度學習的圖像識別技術可以自動檢測視頻中的異常特征，如斷線、樹枝掛接等，數據顯示在引入智能分析后，系統的準確率可提升至95%以上，誤報率降低至2%以下，顯著提高了故障檢測的準確性和效率。另外智能分析算法可以通過精確度、召回率以及F1分數三個指標進行衡量，具體計算公式如下：精確度P=TP/FP；召回率R=TP/FN；F1分數：F1=2TP/（2TP+FP+FN），其中：TP表示真正列數量，FP表示加正例數量，FN表示假反例數量。

2.2 在線監測

在線監測技術是用于實時跟蹤10kV 配電線路狀態的關鍵方法，它使運維團隊能夠實時獲取設備性能數據，及時發現潛在問題，并采取預防措施以防故障發生，在線監測技術主要包括具有遠程通信功能的智能傳感器網絡、先進的數據采集單元（DAU）和集成的監控軟件，例如使用帶有無線傳輸能力的電流和電壓傳感器，可以實時監測線路上的負載情況，這些傳感器一般能夠捕獲50Hz 頻率的正弦波形，其采樣精度通常在±0.5%以內，而且能夠承受長期工作溫度范圍在-40℃至+85℃之間。

除了基本的電力參數，還會監測更多指標如諧波畸變率、頻率偏差等，對于10kV 配電線路，諧波畸變率一般不應超過5%，否則可能表明存在設備過載或電氣設施老化的問題，頻率偏差通常維持在±0.2Hz 以內，對于保證電網穩定運行至關重要。此外溫度監測也非常關鍵，因為高溫可能導致設備隔離物老化，在線溫度傳感器能夠提供精確到±1℃的溫度讀數，并能通過分析溫度趨勢來預示潛在的故障。如若某一節線路的溫度連續幾天內升高超過10℃，則可能預示著需要維護或檢修，在線監測系統還包括裝置自檢和診斷功能，其中自檢率通常達到99.9%，確保監測系統的有效性和準確性，自檢程序會定期（如每小時一次）檢查所有傳感器和通信鏈路的狀態，若發現異常將立即通知控制中心[3]。

2.3 特高頻監測

該技術基于捕獲和分析由局部放電（Partial Discharge,PD）事件產生的高頻電磁波，局部放電是絕緣材料劣化的早期跡象，如果不加以監測和修復，會導致電力設備的突然失效。在10kV 配電線路中，特高頻檢測技術通常用來評估開關設備、變壓器、母線、電纜終端以及其他絕緣設施的健康狀態，此技術可以在不停機的情況下進行，因此對設備的正常運行影響很小。

如某公司將UHF 傳感器安裝于配電室內部或者接近待檢測的電氣設備上，能夠檢測到300MHz至3GHz 頻段內的信號，當局部放電發生時這些傳感器可以捕獲一系列的UHF 信號，而從正常到異常條件下的UHF 放電信號也有著明顯變化，2023年1～6月的平均放電脈沖幅度（mV）與每分鐘放電次數分別為：100～150/15～25、110～160/18～30、120～170/20～35、350/200+、360/205、370/210。

以上可以看出，傳感器安裝后連續工作6個月的數據顯示，正常工作狀態下的放電脈沖幅度維持在100mV 至150mV 之間。但在第四個月時監測到放電脈沖的平均幅度上升至350mV，并且每分鐘的放電次數從20次增加到超過200次，遠超正常水平，表明絕緣狀況可能出現問題，通過對這些信號的持續監測和分析，可以鑒定出“健康”的放電模式與“異常”的放電模式。一項研究顯示，放電脈沖重復率超過每分鐘100次，且幅度連續超過500mV 的UHF信號通常預示著嚴重的絕緣問題[4]。

3 10kV 配電線路檢修技術

3.1 預防性檢修技術

3.1.1 紅外熱像

在配電線路運行中，正常的連接點和設備應該呈現相近的溫度分布，某公司在一項針對100km 10kV 配電線路的調研中，利用紅外熱像技術發現了12處過熱異常，其中3處是緊固件松動導致，9處是因絕緣子老化，通過及時維修預防了可能的供電中斷。此外紅外熱像技術還具備定量分析能力，如在檢測到的過熱點上，溫度超過周圍環境20℃被視為輕微異常，超過40℃則需立即排查，如果溫差超過60℃，那么就需要停電處理。如某公司在某次檢修活動中，紅外熱像監測到一個接頭的溫度比周圍溫度高出65℃，立即采取了斷電措施并進行了更換接頭的操作，避免了一場可能的電力事故[5]。

3.1.2 偏振光技術

偏振光技術是一種先進的診斷方法，該技術主要通過分析輸電線路絕緣材料對偏振光的響應來評估其健康狀況，利用光波通過介質時偏振狀態的變化來評估絕緣材料的狀況，具體表示公式為：I=Iocos2α，其中：I表示檢測的光強度，Io表示初始光強度，α表示光偏振方向與偏振器傳輸軸轉換。

某公司在對某一地區的10kV 配電線路進行例行檢查時，采用了偏振光技術來評估線路的絕緣性能，在具體操作中，技術人員利用偏振光儀器對絕緣子發射特定頻率的光束，測量通過絕緣材料后光波的偏振狀態變化，因為正常情況下絕緣材料對偏振光的影響較小，故變化率通常不超過5%，而在此次檢測中發現部分絕緣子的偏振變化率高達20%，表明其絕緣性能可能已受到損害。通過收集和分析大量樣本，統計得出平均偏振變化率為7%，與制造商提供的標準差異顯著，結合其他絕緣性能測試結果，如介電損耗測試呈現異常值，進一步證實了存在潛在絕緣問題，基于這些數據某公司維護團隊確定了需優先維修或更換的絕緣子，避免了潛在的線路故障。

此外長期跟蹤數據也顯示，在采取預防性維護措施后絕緣性能恢復至標準范圍內，平均偏振變化率回到了4%至6%的正常水平，從而確保了10kV配電線路的安全穩定運行。

3.2 故障修復技術

首先對突發性大面積停電事件的快速響應，當接到故障報警后搶修隊伍需立即出動，利用故障指示器和線路巡視快速定位故障點，在保證安全的前提下，采取必要的隔離措施后盡可能快地恢復供電，如使用臨時導線或快速切換至備用線路；其次臨時接續主要應用于不影響用戶用電但需立即處理的小范圍故障。例如，當某公司檢修人員檢測到某個桿塔的絕緣子有裂紋但還未造成短路時，可進行臨時加固或更換新的絕緣子，以避免故障擴大而導致線路跳閘，永久性修復措施針對那些需長期解決方案的問題，包括對老化設施的更換、對受損線路的整體重建、對設計缺陷的改進等，這類措施通常需要詳細規劃和預算支持，包括新技術的應用、引入更耐用的材料、增強線路的自愈能力等。

最后技術人員安全操作規范對確保檢修作業順利進行至關重要，工作人員需嚴格遵守安全規程，如正確穿戴個人防護裝備，使用合格的工具設備，并在帶電作業時采取必要的保護措施，同時培訓和演練也是提高應急處置能力和保障人員安全的有效手段[6]。

綜上所述，要積極重視對電路狀態的檢測和檢修，應用合理技術加強電路狀態檢測與檢修水平，確保供電線路的正常運行。