10 kV及以下供配电系统常见故障与应对

马 诚

（西安电子科技大学，陕西 西安 710071）

1 供电系统的配置与运行现状

电力系统包括发电、输电、变电、配电和用电等环节，可简单划分为发电系统、转换与传输系统和用电系统[1]。发电系统既有传统的水力、火力发电系统，又有核能、风力、太阳能以及其他新型能源发电系统。为便于电能输送，还有包括电压提升转换、杆塔及传输线路、高压配电、降压等子系统组成的转换与传输系统。用电系统是供电系统的使用终端，包括10 kV及以下配电设备、降压设备（即变压器）、传输线路、控制设备和常见的各型用电器。

本文所述10 kV及以下供配电系统，是实际生活中最常见、最典型的供配电系统。例如，政府机构、城镇小区、高校、医院以及一般性厂区等，用电设备的额定电压常见为380 V/220 V（煤矿、冶金、造船等使用高电压等级大型设备用电系统除外）。

2 10 kV及以下供配电系统常见故障分析

供配电系统故障多源于超载、过流以及设备故障等，具体表现是高/低压开关跳闸断电。高压跳闸断电影响范围一般较大，甚至影响大片供电区域；低压跳闸断电，影响范围相对较小，造成部分楼宇、区块的停电；电器设备故障断电，一般影响范围有限，仅涉及具体设备。

2.1 高压跳闸断电

高压保护装置（以下简称综自）是高压配电的核心控制设备。所有高压设备的运行状态都依靠综自进行控制。综自的相关范围还应延伸到直流屏，部分系统还有后台监控、小电流故障选线等其他辅助系统。综自通过定值的设定，在可控范围内控制高压开关的分、合状态，为下端负载供电或断电，实现供电系统的稳定运行。直流屏为综自系统提供电源，而直流屏失效也可能引发大型故障。某大型城市330变电站内两段母线直流屏同时停运检修，综自失去电源，期间电缆沟道起火、高压柜拒动导致变压器爆炸，造成大半个城市断电，影响极大。

供电线路负荷超载时会触发综自动作，导致高压断路器或负荷开关跳闸断电。这种情况的常见原因是该回路下的负载无序增加或违规使用电器，造成总负荷失控。个别情况下，设备故障（如大电流时绝缘击穿造成的电流突变）也可导致瞬间电流陡增引起跳闸。例如，某单位新建楼宇不断增加，在未办理电力增容的情况下造成实际负荷持续上升、超限，导致高压跳闸断电。某单位新增大型生产设备，运行后导致系统负载过大而断电。某三相用电设备单相绝缘故障造成局部放电，导致高压跳闸断电。

配电线路发生短路故障时瞬间过流，也会引起高压设备保护性动作、跳闸断电。例如，高压/低压电缆因施工不慎被破坏，短路瞬间触发高压断路器动作而断电。

2.2 变电所低压跳闸断电

低压跳闸断电更为普遍和多发。除了上述类似高压跳闸断电原因外，开关设备的运行状态、线路运行情况、实际负载的电流变化以及三相不平衡等因素影响也会引起跳闸断电[2]。例如，某单位供电系统配备国产低压断路器，标配有三相电流检测与保护和失压、过载、过流等断电保护功能，运行时间已超过15年，近来经常无征兆跳闸断电。经多方检查，故障原因多样，包括有断路器常年运行后性能下降导致的误动作、过流线圈故障、负载变化率过大、三相负载不平衡、电网电压不稳以及上下级断路器分断能力不匹配等多。经一般性必要检测（电缆测试、电流监控、设备检测等）、数据分析以及实际用电设备的综合研判，最终通过更换断路器老化部件、性能调试、拆除失压保护装置更换为失压延时保护装置、调整负载分配、更换正确分断电流的断路器以及加装软启控制等多项措施排除故障，正常运行已达1年多。又如，线路故障案例，某住宅楼的进线电缆敷设至楼头后，采用BX型导线穿钢管入楼，因年久风化，绝缘破损，导致相间短路引起变电所低压分回路跳闸，经重新更换进线后，故障排除。此外，还有诸如低压电缆接线松动接触不良、过热引发相间短路，加之断路器灵敏度不匹配传导至高压柜跳闸，事故影响瞬间扩大。设备故障导致的断电案例，如某变电所低压抽屉柜已运行10余年，因主电路动、静插接件变形导致接触不良造成出线缺相，楼宇总进线开关失压保护跳闸断电。

2.3 用电器设备故障断电

用电器设备故障导致的断电原因更多，典型的如操作失误导致的短路、设备接线错误、设备本身电气故障、设备绝缘劣化引发漏电、设备进水、开关故障、超负荷用电、私接乱拉违章用电、线路或设备老化以及劣用电器等，且经常是多因素叠加酿成事故。例如，工地人员为排污泵接线，因缺乏电工常识，将地线接入火线端子造成跳闸；洗衣机长期使用后内部磨损、漏水，造成漏电跳闸；住户装修时吸顶灯灯盘损伤零、地线绝缘，造成本单元的漏电总空开跳闸。

2.4 其他原因导致的跳闸断电

设置保护定值时，一定要厘清上级、本级、下级设备的量级关系和动作时限，在辖属设备额定值的基础上进行设置。严格遵循变配电规范要求，防止因定值错误引发跳闸断电。例如，某单位在综自更换改造过程中，忽视了新装置可设置两组保护定值，最终使部分设备在较小的、错误的定值保护下运行而引发多次高压设备跳闸；还有单位在改造方案中发生技术疏漏，造成负载分配不合理、分段隔离柜下的电流互感器配置偏小以及相应的保护定值失效等问题，引发本可避免的大范围停电事故。

一个单位的供配电系统，会在持续的生命周期中不断地维护、改造、淘汰、升级或增容，其供配电设备的运行状态、灵敏性和保护功能配置不尽相同。部分高/低压断路器尤其是近年来启用的新型设备，保护功能更全、更灵敏。当市政电源或大功率设备启停造成的电网波动超过一定幅度时，也会引起保护性跳闸动作。实时变化的负载电流变化及其带来的三相不平衡电流，也是引起断路器动作的原因之一。要注意，在下级设备灵敏度不足或保护定值配置错误时，极可能引发设备越级动作进一步扩大事态。这些都是供配电系统正常的保护控制功能，虽不属于故障断电，但实质上影响了供电系统的稳定性。断电影响人民群众的正常生活，一定要预判和预防这类断电现象的发生，防止因信息沟通的滞后以及他人的非专业理解带来不稳定因素。

施工过程中尤其是线路施工，往往会因为工序失当、管理缺位、责任心不足等因素造成线缆的隐性损伤，长期运行后绝缘击穿将造成短路跳闸，严重时会冲击上级高压系统，影响更大范围的供电。

3 10 kV及以下供配电系统常见故障的应对

由于多种原因，动力运行部门的行政领导甚至一线运值、维护人员不是专业技术人员（根据岗位差异，电工须具备不同技能要求的上岗资质），不具备必要的分析、决断和解决能力。因此，断电现象发生后，除了向上级汇报现状外，需收集一切可用的信息，科学判断停电原因，切忌盲目送电。未查明原因前，宁可维持部分回路的断电状态，也不能强送电、试送电而造成事故扩大或形成二次灾害。为便于判别和防止其他带病回路送电，尤其在低压开关的送电操作过程中，一定要把握各回路的操作顺序和节奏。

高压设备跳闸断电时，一定要仔细观察发生保护动作的设备状态和运行位置，分析研究综自的故障信息和数据，综合研判上、下级设备数据和状态，确定故障原因，排除或切除异常和故障回路后，方可谨慎送电。同时，要求设备操作现场（如变电所）、故障维修现场（如故障点）的无关人员退场，排除不必要的干扰，确保处置现场安全、有序。停电原因查明后，严格按照操作规程和安全要求进行处置和操作。

由于配电设备本身故障造成的断电不容易快速确定原因，要根据设备自身的显示以及相关仪表和装置所显示的信息，结合日常运行数据、经验，辅之以必要的检测工具[3]（如万用表、摇表、测试仪等）进行综合判断，从而确定故障原因。

按照用电类别划分，绝大部分用户属于二类及以下用电类别。为降低供电系统的复杂性，减少故障发生概率，避免断电故障的扩大化，在供电的非重点保障区域，不赞成投运自动重合闸功能和异地远程设备操作（尤其是异地远程送电操作）。

4 结 论

供配电系统的故障应对一定要建立在系统管理基础之上，结合日常的变配电设备巡检、维修和改造工作，总结、归纳系统的运行变化规律，包括各仪表、直流屏和断路器面板显示以及电气接点颜色与温度变化等，及时纠正和防止私接乱拉、违章用电，杜绝无序改造，及时发现和更换故障设备，为快速、准确地判断故障原因奠定基础。

在管理方面要配备足够的专业技术力量，安装必要的检测设备，采取必要的技术措施，在满足行政管理目标前提下，独立行使技术管理职能。统筹电气系统项目时，必须征求专业技术人员的意见和建议，结合本单位、本区域用电实际和电网现状，制定科学的系统方案。例如，是否冗余以及冗余设备的数量和位置，是否需要失压保护功能及各种监测装置，设备选型是否便于检修、维护和后期扩充，设备灵敏度级别等。