10kV 配电运行中故障的产生原因及防范

黄文明

(国网厦门供电公司)

0 引言

在城市化建设进程不断加快, 社会经济快速发展的环境下, 我国社会电力用量不断提升, 各区域的配电线路体系压力不断加大, 社会对供电质量提出更高要求。而由于配电网长期处于露天环境下, 容易受到多种因素的干扰, 影响其运行质量, 容易产生故障问题, 所以, 为了避免其在长时间运行下, 产生高负荷运转, 加之受外界因素影响严重而出现故障问题, 加强故障防范相当重要。

1 案例分析

某供电企业中, 共含有72 条10kV 配电线路,其总长度超过1700km, 供电用户专线共有12 条,共包括1900 多台的基础配电变压器。根据相关调查数据显示, 该供电企业在某年的全部10kV 配电线路中, 共发生80 次跳闸故障问题, 其中, 公共配电线路发生故障共74 次, 供电用户配电线路故障共6 次。

通过对该供电企业的故障产生原因进行分析,发现由于设备本身出现故障问题共有5 次, 由于用户使用不当产生故障的共有7 次, 由于受外力破坏产生故障的共有13 次, 而受到自然因素影响的故障共有54 次, 由此可见, 10kV 配电运行中, 故障产生的主要原因在于设备本身、外力破坏和自然因素方面。

2 10kV 配电运行中故障产生原因

2.1 设备线路引发的故障

10kV 配电线路中, 可能会存在设备连接不稳固、线夹、引线不牢固的问题, 使其在经过一段时间的运行后, 极容易出现短路或短路问题, 产生线路故障。另外, 配电运行过程中, 电线杆基础不稳定、电线拉线不紧、拉线受损等问题, 都容易使得电线杆倾斜,部分区域设备陈旧、避雷针老化、熔断器质量低等,都容易带来线路故障问题。在用电高峰期内, 变压器和配电线路负荷超标严重, 在过载状态下, 变压器线圈、绝缘构件等部位老化速度加快, 变压器绝缘性下降, 容易被击穿产生故障危害。

2.2 自然因素导致的故障

10kV 配电线路运行中, 自然因素是造成故障问题的主要原因之一。由于配电网安装区域气候、地理条件等均有所不同, 而其对线路本身产生不同影响,地区的温度、湿度等因素均影响其运行效果, 部分配电网线路较长, 甚至存在跨区域的现象, 因此统一控制难度较大, 加之受外部环境因素的不确定性影响,很容易因此产生较为严重的故障问题。例如, 在夏季, 常出现雷电暴雨天气, 线路受其周围环境、建筑物的影响, 很容易出现损坏或破坏绝缘子的问题, 甚至在雷电袭击下还可能引发火灾; 在冬季, 线路受暴雪影响可能产生冰挂, 使得线路的外界载荷加大, 极容易引发线路断线的问题[1]。

2.3 外力破坏造成的故障

10kV 配电运行范围较广, 其线路本身设置较为复杂, 可能存在跨区、跨省等现象, 而其线路周围势必也会经过公路、堆积物等区域, 造成外力破坏。将线路安装于公路两旁, 其可能受到交通运输的影响,路上出现违规车辆等, 产生交通事故, 对电线杆进行撞击, 很可能会出现断杆问题。老城区改造过程中,建筑结构规模扩大, 城市基础建设期间, 地下项目建设增多, 而部分施工方未对其进行充分了解, 随意开挖, 很可能对地下的配电线路造成破坏。另外, 基建项目施工过程中, 施工人员技术不到位、操作不规范, 或线路使用过程中, 用户使用不规范等, 均容易引发故障问题。

3 10kV 配电运行中故障防范措施

3.1 加强设备线路维护维修

10kV 配电运行中, 故障防范的根本在于加强设备线路维护维修, 从多方面提高设备运行质量, 维护其稳定运行。

1) 定期检查配电变压器、避雷器、配电线路绝缘子等多种设备, 注意对配网中所使用到各种金具进行优化设计和质量检查, 及时发现设备缺陷问题并加以完善, 以此提高设备运行水平。对于早期投入的运行设备, 尤其高耗能设备和柱上油开关, 要及时更换。此外, 还可根据实际情况, 适当加装柱上真空开关于配电线路上, 如下图1 所示, 以此缩小线路故障范围, 快速定位故障情况, 减少停电时间和停电覆盖范围。

图1 加装柱上真空开关

2) 优化内部设计细节。就当前的10kV 配电线路运行情况来看, 由于内部设计不足所导致的配电线路故障问题价位常见。因此, 在线路设计过程中, 应当做好配网设计筹划, 优化内部设计过程, 针对10kV 配电线路中的变电站布点和线路网络布设等多方面问题加以科学设计, 提高其合理性。同时, 相关管理人员应当将配电线路中的绝缘设备、绝缘导线、线路开关等构件位置和实际情况详细记录, 结合区域配网体系整体运行情况, 确定线路疏密程度等, 以此为基础, 不断优化设计内部细节。

3) 加大对配网改造优化力度。对于变电站、配网结构等加强改造和优化, 使其布局更加合理, 提高设计质量和施工质量, 使得线路的绝缘能力提升, 促进环网供电的实现, 不断提升配网运行的可靠性和灵活性。

4) 强化设备线路的巡检和负荷监测。对于10kV配电运行中的设备线路等, 进行有计划地针对性巡检, 并进行负荷监测。尤其对于处于用电高峰期的设备线路, 检查其馈线和配变负荷情况, 注意及时调整, 维持负荷平衡, 以防止出现连接线夹、接头等过载发热的情况, 避免设备被烧毁破坏[2]。

5) 强化线路运行管理。首先, 明确管理制度,签订相关责任书, 对于故障问题务必做到彻底排查原因, 对于所排查出的故障务必完全解决, 将故障产生的情况, 如区域跳闸次数、停电市场等与相关责任单位的考核绩效相挂钩。其次, 强化线路现场运行管理, 制定严格的管理制度, 制定相关技术档案, 其中包括配网接线图、塔杆明细表、设备运行记录、交叉跨越等相关信息, 注意对定期巡检情况进行详细记录, 重点记录故障及其处理情况。另外, 还需针对常出现的故障问题, 制定应急预案, 组织相关人员开展业务培训, 提高其能力素质, 结合激励机制, 提高技术人员的工作积极性, 保证巡检到位和故障处理质量。根据应急预案, 开展常态化故障抢救演习, 确保技术人员能够技术完成相关故障排查和抢险工作。

3.2 加强新技术设备应用

新技术设备的应用, 能够有效提高10kV 配电线路的质量, 助力10kV 配电稳定运行, 并提高故障定位排查和防范能力, 维护线路安全运行。

1) GPS 技术的应用。当前, 城市用电负荷不断加大, 10kV 配电网络规模也随之不断扩大, 支路和接点不断增加, 在长时间的运行下, 杆塔上的编号会不断模糊, 信息不清会严重影响巡线和检修工作的高效开展。在此情况下, 应用GPS 技术, 能够有效定位杆塔和配变位置, 保证其定位准确性, 进而提高故障定位和检修效率。

2) 自动化监测。通过自动化技术, 实现配网自动化, 可对配电网进行远程实时监测, 对配电网中的各元件运行情况实时掌握, 以此及时发现故障并对其加以解决。

3) 小电流接地自动选线装置的使用。在10kV配电中, 安装小电流接地自动选线装置, 能够自动化对发生单相接地故障的线路进行选择, 保证选择过程的准确性和高效性, 以转变传统人工选线的方式, 提高故障检修的精准性和效率, 避免对非故障线路的筛选停电, 保证供电稳定性[3]。如图2 所示, 即为小电流接地自动选线装置工作原理:

图2 小电流接地自动选线装置工作原理

4) 线路接地故障指示器的使用。在配电线路的支路接点上, 安装线路接地故障指示器, 能够进一步辅助故障排查人员, 锁定故障范围和故障类型等, 提高故障防范准确性。

5) 真空断路器的使用。在正在改造或新建的配电线路分支或分段中, 使用灭弧性能高、绝缘效果好, 寿命和检测周期长的真空断路器, 能够有效降低线路运行中断路器发生故障的概率。

3.3 加大自然因素预警防范

针对自然因素产生的故障问题, 采取预警防范措施至关重要。对此, 可从以下几方面进行:

1) 提高避雷能力。应当提高绝缘子的耐雷能力, 尤其是针式绝缘子, 更是要提高其耐雷性能。就10kV 配电线路运行情况来看, 悬式绝缘子极少会在雷击的情况下, 出现闪络的故障问题, 而针式绝缘子则更容易受雷击出现故障, 因此, 提高针式绝缘子的耐雷性能, 能够有效提高线路的防雷能力[4]。为更好地实现提升防雷性能, 还可安装线路避雷器, 这种方式更加便捷且成本较低。在变电所10kV 出线端安装金属氧化物避雷器, 并在容易长期受到雷击的线路上安装防雷金具或金属氧化物避雷器, 同时, 也可在变压器的高低压侧, 安装与之电压等级相适应的避雷器, 以起到避雷效果。

2) 避免鸟害破坏。在10kV 配电运行的过程中,鸟害也是对其破坏较为严重的自然因素类型。以往针对鸟害的故障防范措施, 主要使用在电线杆顶部涂抹反光风车或油漆的方式, 以此驱赶鸟类原理线路。现阶段, 随着技术的不断升级和优化, 对于鸟害的防范措施, 可以使用更加先进的技术形式, 使用电子驱鸟装置或磁性驱鸟漆, 或使用铝合金挡板等, 防治鸟害。

3) 加强气象监测和预警。相关部门与气象部门之间保持合作联系, 获得充分信息资料, 及时获取气象信息, 以此为基础, 对供电企业发出预警, 及时采取防范措施, 最大程度地规避风险, 降低气象因素所带来的经济损失。另外, 还可加强对接地网的定期检测, 保证其接地阻值始终符合标准要求。

3.4 强化外力破坏事故管理

外力破坏事故多种多样, 不同类型的破坏手段也产生不同的影响效果, 因此, 针对外力破坏进行管理是一项相对繁杂的工程, 针对几个重点破坏类型进行防范措施分析:

1) 交通事故管理。为避免由于交通事故对电线杆等造成损伤, 进而对线路造成破坏, 可在交通道路上, 使用明显的反光漆涂于杆塔上, 使用反光标志管套在拉线上, 以此引起各行驶车辆的注意, 避免其在运行过程中撞击杆塔或混凝土墩, 维护线路安全。

2) 建筑设施管理。首先, 相关部门应加强与城市规划部门的合作, 以部门配合形式, 做好建筑施工中的安全生产管理, 确保在建筑施工中降低电力事故发生的概率。同时, 在建筑周围, 完善线路杆塔、埋地电缆等标志牌或警告牌, 确保建筑施工不会对线路运行造成破坏。同时, 还应指派专门人员, 巡视检查配电线路情况, 做好线路的清障工作, 确保线路通道满足标准要求规定, 对于防护区内存在的可能影响线路安全运行的建筑或树木及时整顿或清理。对于线路周围的违章建筑, 要及时制止, 并下发通知书, 以此避免其对线路造成危害。

3) 人力破坏管理。为了避免群众对10kV 配电线路实施无意或恶意破坏, 应当加大宣传教育, 以张贴宣传画、散发宣传单、粉刷警示标语等宣传方式,对电力设施相关保护条例进行重点宣传, 提高群众认识, 使其自觉维护线路完整。同时, 为进一步约束群众行为, 还可通过加大执法力度的方式, 对破坏线路运行的人员予以严重的惩罚。此外, 为降低人力破坏, 还不能忽略用户设备管理。对于重大设备缺陷问题, 要及时向用户发放通知书, 对设备故障情况和其容易带来的危害进行详细说明, 以此优化用户的电力设备使用情况, 维护设备运行安全。

4 结束语

综上所述, 在电力网络体系当中, 10kV 配电线路占据重要地位, 其直接影响供电质量, 关乎居民的正常生活。考虑到10kV 配电运行中, 常由于外力破坏、设备线路问题和自然因素等产生故障问题, 所以, 在进行故障防范的过程中, 也应当重点从这三方面采取有效措施, 加强设备线路维护维修、加强新技术设备应用、加大自然因素预警防范、强化外力破坏事故管理等, 维护电网稳定运行。