10 kV架空线路常见故障及对策分析

邱小帆

摘 要：通过对10 kV架空线路的故障原因进行分析，详细阐述了故障的判断和查找方法，提出了预防线路跳闸的对策，以提高电网配电线路的运行水平和供电的可靠性。

关键词：架空线路；裸导线；绝缘子；配网故障

中图分类号：TM726.3 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）11-0050-02

配电线路是电力系统的重要组成部分。随着我国经济建设进程的不断加快和产业结构的不断优化，我国电力系统的供电量也在逐年增长，对城市配电网的可靠运行要求越来越高。10 kV配电系统能否安全、经济、可靠地运行，对城市配电网的正常运行十分重要。架空线路经常会出现雷击跳闸和断线等故障，进而给企业带来严重的经济损失，给人民群众的日常生活带来很大的不便。下文就10 kV架空线路配电运行中的事故进行分析，并初步探索有效的预防措施。

1 配网故障现状

以国家电网企业共同编制的《用户供电可靠性管理工作手册》（第二版）作为依据，对供电工作的可靠程度进行深入分析。以2012年的调查情况为例，全面分析电网故障的原因和相关责任。某地10 kV架空线路发生的故障情况统计情况

气候因素是指由大风、大雨或雷电等自然天气，由气候因素造成的故障大约占线路总故障的33.235%；外力因素是指由动物、树木等外界干扰因素，此类造成的故障大约占线路总故障的3.457 2%；还有11.731 6%的故障停电是由运营施工管理不当造成的，通常表现为施工质量不合格和施工管理不完善。

从图1中可以看出，超过一半的电网故障停电都是由气候等外力因素引起的。对配网故障停电进行分类研究，可得知41.904 8%的配电网故障停电是由导线发生断股、单项接地不合理、相间发生短路、对树放电现象和断线等因素引起的。以上故障原因中，断线引发的故障占总故障数量的17.626%.

对绝缘导线和裸导线的特点进行全面分析，可知裸导线上出现的故障通常都是由外部因素引发的，例如，金属线容易受到树木、鸟虫等外界因素的干扰，从而引发跳闸。绝缘电路较少受到外界因素的干扰，这是因为其具备较好的绝缘层，可以对大多数外部干扰因素进行防范。然而，随着雷雨天气的增多，雷击断线引发的配网故障停电现象也越来越多，相关调查显示，绝缘导线在运行过程中发生的裸导线故障数占故障总数的15.3%；绝缘导线雷击电线故障占总故障数的36.8%，其中，雷击断线率占到了雷击电线故障的96.8%.

研究发现，相对于裸导线来说，架空绝缘线路发生雷击断线故障的概率更高，这主要是因为绝缘导线的绝缘层会对经受过雷击闪络的工频续流弧根移动现象产生阻碍，而裸导线在出现闪络时其弧根可以在点动力或外部条件下进行有效移动，例如，其会受到风力的影响进行移动，从而避免集中在一个地点发生导线烧蚀。

2 故障分析

对2012年电网配网10 kV架空线路的故障进行分析，结果显示，引发线路跳闸和故障停电的原因多种多样，主要包括气候因素和线路机械损伤因素。其中，气候因素包括雷电、暴风、暴雨等天气，线路机械损伤则通常由施工安装质量、检修试验和闪络等多种因素造成的。

2.1 雷击故障分析

配网很容易遭受雷电等恶劣天气的干扰，进而出现跳闸或断线等现象，这主要是因为被雷击后的配网会受到很强的感应过电压的影响，在线路上发生作用的感应电压能够达到300～400 kV，甚至在400 kV以上。现阶段，该区域配网中应用的绝缘子主要有两种，分别是针式绝缘子P-15和支柱绝缘子PS-20，利用两种绝缘子对架空线路的雷击跳闸率进行计算。

受到波形1.2/50 μs的雷电冲击波的作用，P-15绝缘子的一半闪络电压幅值为150 kV，PS-20绝缘子的一半闪络电压幅值为200 kV，由于该地区属于多雷区域，因此雷暴日可选择90 d进行计算。

绝缘水平较低是因为架空线路受感应过电压的影响造成

Discussion on Electric Power Metering Marketing Automation System Applications

Tian Guodong

Abstract： With the extent of peoples power marketing power system automation made increasing demands， energy measurement methods also need to further reform and change， and is widely used in the power of marketing automation power metering systems， help to promote electricity companies healthy development. On the main part of the energy measurement and automation systems are mainly used in electric power marketing are discussed and analyzed for the relevant departments or officers.

Key words： electricity； marketing； energy metering； automation

的。对表1中的数据进行分析可知，在不同雷电流幅值下，其雷击发生跳闸的比率都相对较高；10 kV架空线路的总长度约为100 km，如果雷电流幅值达到100 kA，则应使用P-15绝缘子的线路理论对雷击跳闸次数进行计算，结果显示，每年发生的雷击跳闸次数为0.419 6次。对计算结果进行研究可知，在使用PS-20线路时，每年发生的雷击跳闸次数比较少，因此应尽量提高线路的绝缘水平，从而减少感应过电压对配电线路的影响。雷电在分布上具有明显的分散性，实际情况中线路雷击故障少于理论数据，但可以通过相关数据的计算，来了解雷电发生的频率，进而分析雷电的具体分布对配网和线路产生的危害。

2.2 机械损坏故障分析

架空线路中的机械损坏一般有以下两种情况。

2.2.1 绝缘线路的损坏

在安装或检修中，操作不当或其他原因都会造成导线的损坏，其中，绝缘线路损坏的概率特别大，这是因为绝缘导线在承载线路机械的拉力负荷时，起主要作用的是绝缘层。

如果线路的绝缘层在施工或检修过程中受到损坏，就会对导线的正常运行造成不良影响，主要表现为：①造成绝缘层紧缩，受损部分的长度发生改变，进而导致导线的绝缘能力降低，失去应有的防潮能力。②造成绝缘体外皮部分的导线断裂，此时，其原本承担的受力会完全转嫁到线芯部分，导致架空线路的导线应力直线下降。由于在大风天气时，导线的摆动幅度大、频率高，因此导线的振动点容易产生金属疲劳，如果持续时间过长，就会造成芯铝的拉伸、形变，进而发生线路断裂。③造成该点的输送容量降低。如果绝缘容量得不到及时调整，就会造成导线局部发热。铝制导线长期暴露在空气中，会容易出现污秽闪络的现象，加上铝制导线在被雨水冲刷侵蚀后易发生氧化反应，很容易使导线原有的功能逐渐退化，甚至丧失，线路也极易发生断裂现象。

2.2.2 导线的烧断或局部烧蚀

工频电流是引发导线烧断或局部烧蚀的主要原因。暴露在空气中的裸导线容易受到树木和外部环境的影响，出现短接现象，进而引发工频电弧，如果导线缺乏必要的绝缘层，工频电弧就丧失阻隔物，从而发生滑动现象，并引起导线的局部烧蚀。由于此片区域的绝缘线路相对较少，因此发生烧蚀反应的频率相对来说也比较高。机械应力的作用经过长时间的积累会导致导线的断裂。

综上所述，雷电过电压会直接造成跳闸或断线等线路机械故障，施工和检修操作也会间接造成机械线路的损坏。此外，配网线路中使用的绝缘导线的绝缘化率低也会导致线路机械故障的发生。

3 防护措施

3.1 雷击故障防护措施

解决由雷击断线造成的配网故障的措施主要有：①利用穿刺性防弧金具对配网进行防护，同时，适当安装一些避雷装置，以减少雷电的伤害。②通过科学的线路选择，保证其具备良好的耐雷击性。应用新型绝缘子和其他一些防熔断装置，减少外界因素对导线的影响。③通过电弧放电通道，尽可能减少或避免断线现象的发生，但这种方法很容易对线路的绝缘性能造成不利影响。相关人员一般会使用氧化锌避雷装置来解决裸导线线路的跳闸问题，但如果安装的是独立接地电阻，就会使这种装置难以发挥出其应有的作用。

为了解决现存的线路故障，减少雷击跳闸发生的次数，企业可以将一些新研发的雷击闪络保护器应用在线路的绝缘导体上和裸导线架空线路的防雷工作中。这种保护器一般是由引弧电极、氧化锌避雷器本体和支撑横担这三个部分组成的。该装置可以保持线路与避雷器本体之间的间隙，从而有效延长避雷装置的使用周期；也可以充分利用自然条件设置接地电阻，使避雷装置阻碍工频电弧的流动，减少雷击跳闸现象发生的频率。

此外，还有一些故障保护装置采用的是可调节的连接支柱，这类装置也能够对电网线路进行一定的保护，但其安装工作对安装人员的技能要求相对较高。

在安装金属氧化物避雷器前，每隔200 m在配网线路上安装一组避雷器，能够大大降低感应雷事故的发生，减少幅度高达81%.在架空变台、耐张杆、直线杆、高电压线路交叉跨越杆处和其他绝缘相对薄弱的区域安装类似的保护装置，也可以对线路起到良好的保护效果，其安装密度应该控制在200～300 m之间。

3.2 机械损坏防护措施

要想解决由线路施工工作和检修工作不到位所引发的线路断线问题，就一定要高度重视施工管理工作，并不断采取新的措施对施工标准进行规范和完善，尽可能在设备投入使用之前对其进行严格的质量验收。绝缘导线在施工架设方法上相对比较特殊，因此一定要注意保护好导线的绝缘层，并在施工工作中加强绝缘层的防护工作，避免其与地面或者施工现场的各种附件发生碰撞或摩擦。

DL/T 5220—2005《10 kV及以下架空配电线路设计规程》中明文规定“架空绝缘线路的档距不得大于50 m”。由于绝缘线在同心度上相对比较欠缺，因此在进行紧线处理时要注意力度的控制，防止过度拉扯。紧线完毕后，要注意观察同档内不同导线的驰度应力是否相同，如不相同，则应及时进行调整。绝缘导线线路的直径比裸导线的线径要大，因此我们在使用普通导线固定金具时，要选择型号较大的产品，同样的，使用连接金具时也应尽量挑选型号大的。必须高度重视耐张杆附近的线路接线工作，科学选择接线点，并夹紧耐张线和导线外皮，从而保证耐张线和导线外皮的连接状况，减少导线的退皮现象，保证导线的绝缘性能。

要对施工工作进行定期巡查，及时发现故障，并第一时间上报故障情况，使专业工作人员能够及时对故障进行处理，减少断线故障造成的损失。

4 结束语

综上所述，10 kV配电线路故障是由多种原因造成的，其中，气候、外力和管理因素是配网故障发生的主要原因。可以采用雷电过电压防护措施降低线路的雷击跳闸率，提高供电的可靠性。只有加强对电网的管理，合理利用防范措施，才能有效减少电力事故，确保供电的安全。

参考文献

[1]杨琦.10 kV配电线路故障分析及对策[J].科技与企业，2013（02）.

[2]陈阵.论10 kV绝缘线防雷措施的思考[J].科技创新导报，2009（05）.

〔编辑：王霞〕