配网供电可靠性因素及措施探讨

赖晓曼

摘 要：电网供电可靠性是指电力系统持续供电的能力，它反映了电力系统对国民经济、生产中电能需求的满足能力，是考量电力系统电能质量的一个重要指标，是衡量一个国家经济发展程度的重要标准之一。研究供电可靠性，就是研究如何用最科学、最经济、最安全的方式，充分挖掘发输变电设备的能力，确保向全网所有用户持续不间断地供给电压、频率合格的电源，进而实现全方位的安全管理以及质量管理。

关键词：配网；供电可靠性

中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）21-0130-03

电网供电可靠性是电力系统持续供电的能力， 它对经济发展和生产时刻产生影响，因此有必要对影响配网供电可靠性的相关因素进行分析，进而有针对性的采取相关提高配网供电可靠性的措施。

1 影响供电可靠性的因素

1.1 中性点接地方式

中性点接地方式是供电系统运行中一个重要的综合性课题，如何接地最终会影响继电保护配置、绝缘配合情况、人身安生以及绝缘配合等。在我国，35 kV及以下配电网的中性点主要采用不接地运行的方式，但随着国民经济发展以及电力工业的快速增长，城乡电网的完善，一些影响系统绝缘寿命以及供电可靠性的现象时有发生，包括：由于绝缘损坏、弧光接地以及导线遭雷击故障引起的过电压、熔丝熔断，此外，还有大量的瞬时性单相接地故障。因此，如何选择接地方式，是影响供电可靠性指标的一个重要决定。

目前，我国配网采用的中性点接地方式主要有三种：中性点经消弧线圈接地、中性点经小电阻接地、中性点不接地等方式。其中，中性点不接地优点在于结构简单，供电可靠性高；缺点是无法有效地抑制弧光过电压，当发生单相接地时，正常相的最大过电压值可能超过3.5倍的相电压，因此与继电保护配合起来有一定的难度，并且其容易发展成为两相短路。由于其适用于电容电流小于10 A的电网，同时允许单相接地运行2 h，经济成本较为低廉，在我国得到大量的采用。经小电阻接地运行方式下，优点是：弧光过电压水平得到了大幅度的限制，同时，单相接地故障情况下，正常相的最大过电压幅值降为1.732倍相电压；缺点是其供电可靠性较低，同时，要有足够多的备用线路，确保故障线路被迅速切除后的负荷，投资较大，经济成本高。消弧线圈接地运行方式的优点是供电可靠性较高、安全性高、通信干扰小、人身安全有保障；其缺点是抑制过电压的能力较低、降低保护选择性，人工调谐难度高。但是，随着消弧技术的提高，接地选线、可控硅技术等的引入，经消弧线圈拉地的优越性越来越明显。

1.2 电网接线

目前，35 kV及以下电压等级的电网接线方式一般采用单电源辐射接线、普通环形接线、牵手环形接线。

其中，单电源辐射接线线路末端没有连接其它电源，线路仅靠一个电源供电。这种接线方式结构简单，成本较低，运行维护较易，但是供电可靠性低，多用于农网及小城市。

普通环形接线是指在同一个变电站的低压母线中，将不同的双回配电线路的中段或是尾段连接起来，形成一个环形供电网络。一般这两回线是在不同的低压母线上供电，这种情况，当一段低压母线停电时，不会影响用电情况；只有当整个变电上失压时，才可能造成用户停电。与辐射形接线相比，该种接线投资较高，但当供电线路需要检修时，计划停电管理较为容易，停电范围小，造成的用户平均停电时间也较小，适用于大、中型城市市郊。

牵手式环形供电中，通过为一条线路提供双端电源，采用环形设计、开网运行的管理模式，使得任一端停电的情况下都要以给另一端进行供电。其结线方式是通过将不同的变电站中同一电压等级母线所供电的两回主干线进行连接，形成“牵手”供电的方式。

在这种接线模式下，主干线被划分为不同的分段点，通过在分段点安装SF6、真空断路器等设备，确保在这些分段点之间任意一段停电检修时，不影响其它分段的供电。总的来说，牵手式环形供电的优点是：停电检修方便，缩小停电范围，减短停电时间，对用户影响小。最重要的是，这种接线方式的成本并不一定比普通环形接线高。但其要求这两个不同的变电站的变压器要有足够的容量，确保转供情况下能够负担转移过来的负荷。根据运行经验，一般情况下，要求相关变电站的主变容量要有足够高的裕度——约为30%左右，对于牵手环形接线来说，这个备用容量是足够的。

一般情况下，牵手环形接线根据断开点的设置，有两种运行方式：一种是将断开点设置在两个变电站的其中一个出线端，也就是在将出口断路器断开，使其处于热备用状态；这种供电方式在变电站主变、母线故障时，可以迅速地转移供电负荷，供电可靠性高，但是相应的线损比较大，不甚经济。另一种是在两回主干线的中间分段点进行隔离，分由两端供电，这种供电方式线损较小，当输电线路发生故障时，停电影响范围较小，但其要求配网能实现远动以及自动化功能，否则，当出现故障需要转移负荷时，需要有一个运行人员倒闸操作时间。

2 设备故障率

电气设备是电力系统中的基本组成单元，而配电设备则是配电系统中的基础。因此，配电设备、元件运行状态的可靠性，直接决定着供电可靠性的程度。降低设备故障率，就是提高供电可靠性。造成设备故障的原因一般有：过电压、绝缘水平、外力破坏等。

2.1 过电压

过电压主要有内外过电压，35 kV及以下电网绝缘水平低，雷击、感应雷或是其它因素导致的过电压是设备故障的主要因素。

雷击是影响配网设备安全的主要因素；雷击时，对配网设备造成损伤的情况一般有：雷直击于配电架空线路或是其它元件，这种情况概率小，但破坏力大；另一种是雷电落在设备附近，由于产生极大的电流，通过电磁耦合感应，在附近的设备上产生过电压。这种过电压对绝缘强度不够或是防雷措施不够的设备产生闪络、反击，最终导致设备损坏。

内部过电压主要是指铁磁谐振过电压，由于配网中变压器、互感器等元件主要是感性元件，而电缆、架空线路以及部用户设备等容性元件之间磁化特性的非线性。使得在某种特定条件下产生谐振，进而引起过电压。

此外，弧光过电压也是危及设备安全的原因之一，发生接地故障时，如果接地点电弧反复熄灭，重燃，则该过程会产生数倍于正常电压的过电压。

2.2 绝缘配置及绝缘老化

设备的故障率很大程度也取绝于其绝缘配置以及绝缘老化的情况。

其中，绝缘配置主要是一个成本优化问题，根据相关规范计算可能出现在不同电压等级、不同元件上的相对地过电压、相间过电压、操作过电压等，配合相应的限压措施、选择适当的绝缘强度，最后综合可能的基建、运维成本、供电可靠性等边界条件进行选择。其中，工作电压是决定绝缘子串个数的条件，根据该工作电压下，元件所处环境的污秽程度确定及爬电比距，单个绝缘子的高度，最终计算出所需的绝缘子个数，再考虑机械负载等因素，最终按照各种过电压的条件进行验算。

绝缘老化，就是指电气设备绝缘材料中的固态电解质、液体在长期运行过程中，产生的不可逆物理变化以及化学变化，使得其物理、化学、机械、电气等方面的性能产生劣化的情况。由于配电设备运行环境大都比较恶劣，受到户外酸碱、盐碱、灰尘、紫外线、高温、日晒等的影响，容易产生化学老化，其中由于长期过负荷、接触不良、局部放电等产生的热量是导致绝缘介质老化的主要原因。绝缘老化最主要的问题是其不可逆、发展缓慢，同时缺乏相应的在线监测装置，在其演变成故障后才能进行修理、更换。

2.3 外力破坏

外力破坏可分为盗窃电力设施、施工破坏、车辆破坏，杂物如风筝、布条，以及鸟害等。近年来，外力破坏因素逐渐成为影响电网安全最主要的因素之一。

3 提高供电可靠性的措施

3.1 加强配网管理水平，提高供电可靠性

从目前来看，员工技术水平、责任心、领导重视水平、人员结构是影响配网各项工作开展的主要因素之一。为提高供电可靠性，应从以下几方面着手

3.1.1 建立完善的管理体系

成立专门的可靠性管理机构，进一步配置专业管理人员，统一执行标准，避免多头管、都不管、责任不明确、职责不到位的现象，避免重复工作，两张皮的现象。实行目标化指标化管理，根据企业自身情况，落实企业指示的层层分解，进一步落实具体、确保目标实施的可操作性。

3.1.2 落实基础工作

要实行有效的管理措施，基础台帐的健全是最基本的保证。目前对大多数配网来说，基础台帐不健全是普遍的情况。在农网，对相关设备的日常巡视、测试工作、维护保养等工作都无法到位，对设备的锈蚀、老化、污秽、漏油、接地电阻超标以及接地线断裂等情况都无法及时处理。这种情况严重制约了供电可靠性的达标。只有提高人员技术水平、配置足量人员、进一步落实台帐工作，才能解决基础工作无法到位的问题。

3.2 开展状态检修、综合作业以及带电作业，缩短停电时间

通过开展状态检修，落实综合作业以及带电作业，有利于进一步提高供电可靠性。其中，状态检修是与传统的“计划性检修”相区别的，根据设备评价以及风险评估结果，结合设备实际运行情况开展的检修手段，在确保设备尽可能健康地、长时间地处于运行状态的情况下，只有当设备结构以及性能到达破坏的临界情况，才停运检修。

综合作业就是指在设备停电期间，根据停电时间、设备情况，全面统筹、合理安排，对停电元件开展各项必须的工作。其需要合理的计划安排、全面到位的全期准备——包括人、物、工具等。

带电作业则是避免设备停电，确保其正常供电的重要举措。在配网中，带电作业的内容可分为带电测试、带电检修、带电检查；其对象有清扫和更换绝缘子、水冲洗绝缘子、断接引线、检测绝缘子、滤油及加油等。由于带电作业能够实现对作业对象的不停电操作，减少事故处理停电时间，提高供电可靠性，因此其具有相当高的社会效益以及经济效益。

3.3 采取降低设备故障率的措施

提高供电可靠性，必须降低设备故障率。随着科技的进步、经济的发展，大量国内外先进设备的出现，各种新型技术理论的提出及纳入实践，配网在建设过程中可以有更多的选择。在选型过程中，应该挑选技术成熟可靠的、适合我国配网发展的、经济性安全性高的设备。同时可采取以下的方法。

3.3.1 正确选择中性点接地方式

无论是主网还是配网，单相接地故障都是其主要故障类型。在我国，中性点不接地运行方式的配网单相接地故障情况下允许其带故障2 h运行。但是，随着配网的发展，负荷不断增大，架空线路被电缆线路所取代，系统的电容电流不断增大，在单相接地故障下，容易产生连续的弧光接地过电压，为此，接地方式应有所改变，采用能够抑制电弧重燃的中性点经消弧线圈接地的运行方式。

3.3.2 合理选择绝缘配置，加强配网绝缘水平

随着城市化水平的提高，城市绿化要求也随之提高，线树矛盾日益突出；同时，汽车、工业排出的高氮氧化合物、粉尘等也对设备绝缘形成考验。为此，首先考虑增加线路绝缘水平：通过在绝缘子串中增加“零值绝缘子”的储备，加强线路绝缘水平。其次，进一步推广架空绝缘电缆的应用，与电缆线路的经济成本相比，架空电缆可以利用、改造原有线杆，因此是一种经济合理的选择。

3.3.3 建立配网综自系统

随着现代配网的发展，传统的配网设备以及管理办法已经无法满足日益增长的需求。通过建立配网综合自动化系统，对原有配电网络进行技改，实现配网的自动化。当配网发生异常、接地短路时，综自系统可以将短路段进行隔离排除，确保完好段自动恢复供电，同时减少故障查找时间。

3.3.4 防止外力破坏电力设备

采取防范外力破坏的相关措施。对于容易造成车辆破坏的区段，避免在路口立杆，如果必须在路口立杆的话，则应该在电杆及路旁易撞杆的地方采用围栏并增加车挡等措施。同时要做好安健环的标志，以提醒过往车辆注意避让。对于施工破坏，应在电缆沟敷设的地方设置明显的标志，同时要加强与施工单位的沟通，如有必要，应采取现场专人监视、配合协调。对于偷盗电力设施的行为，一是要加强电力法规的宣传普及；二是要在相关电力设施处加强教育警示牌；三是要做好与执法部门沟通，发现有偷盗行为，配合执法部门进行打击。最重要的是通过法律途径处理该类行为。对于鸟类的危害，将关键线段的联络线进行技改，升级为绝缘线，同时，适当采取驱鸟措施。

总之，配电网作为直接面向客户的终端，供电可靠性应该引起电力部门的重视。提高配电网供电可靠性措施，具有非常重大的现实意义，必须给以足够的重视。

参考文献：

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