10kV配电线路状态检测与检修技术分析

温州市图盛供电服务有限公司乐清市分公司 徐 清 国网乐清市供电公司 刘 芳

实施有效的状态检测和及时的检修技术是确保电力系统稳定运行的重要环节，通过先进的检测技术可以实现对10kV 配电线路的实时监控，在早期识别潜在的故障风险，从而采取相应的维护措施，减少停电事件，提高电网的运行效率和服务质量。

1 某市10kV 配电线路故障

某市10kV 配电线路2018年至2023年期间共发生线路故障112次，其中导线断落、绝缘子闪络、树枝短路等外力破坏占比达60%，而由内部设备老化引起的故障占40%，为减少故障问题现象，某公司在利用新型智能状态检测技术后，如在线监测系统和视频监控检测，故障率下降了35%，平均修复时间从4小时减少到1小时以内，另外某公司引入先进的数据分析算法，如基于机器学习的预测性维护策略，有助于实现对潜在问题的早期识别，有效减少了计划外停电事件，增强了供电的可靠性和经济性。

此外，在执行条件导向维护时，通过对过去五年的维护数据进行分析，将重点维护资源集中在历史故障率高的区域，不仅提升了检修效率，还大幅度降低了运维成本，运维成本相较于传统方法减少了约20%，这一改进体现了现代电力系统日益依赖先进的技术手段来提升服务水平和经济效益的趋势。

1.1 某市10kV 配电线路设计结构

某市10kV 配电线路由变电站出线断路器、隔离开关、接地刀闸、绝缘子、导线、电杆或铁塔、负荷开关、分支箱以及相应的防护装置等构成，在设计时首先要考虑到线路的电气性能，评估线路所经过的地理环境，考虑天气条件、地形影响、跨越物等因素对线路安全和稳定运营的可能影响，为了满足安全规范，设计中还会包含足够的安全裕度与冗余，设置线路的走向，选择适当的导线截面积，然后确定合理的档距以及预防外力破坏的措施。

结构上10kV 线路常见的有架空线路和电缆线路两种形式，架空线路通常使用单杆多回路或者双杆多回路的架设方式，而电缆线路则埋设于地下，用于人口密集或景观要求较高的区域，无论采用何种形式，都要确保线路具备良好的机械强度和电气绝缘性能，同时方便未来的检修与维护工作[1]。

1.2 某市10kV 配电线路常见故障类型分析

10kV 配电线路作为电力系统的重要组成部分，其稳定运行对整个电网至关重要，然而在实际运行过程中由于自然环境因素、材料老化、机械损伤等多种原因，使得配电线路会出现多种故障，具体故障类型有：导线断裂。由强风、树枝碰撞、交通事故或老化等造成导线断裂，会导致电力供应中断；绝缘子损坏。绝缘子在长期承受环境压力和电气应力下可能产生裂纹或破碎，影响其绝缘性能，甚至可能引起短路或闪络事件；接触电阻增大。接头或铁塔连接点因腐蚀、安装不当或磨损等原因导致接触电阻增加，从而引发局部过热，影响传输效率并有火灾风险；接地故障。由于接地体腐蚀、断线或接地连接不良，导致接地故障，进而影响线路的安全性和可靠性[2]。表1为设计参数表。

表1 10kV 配电线路的典型设计参数表

2 某市10kV 配电线路状态检测分析

2.1 视频监控监测

传统巡检方法需大量的人力物力，且不能实现全天候监控，相比之下利用视频监控能够大大提高效率和反应速度，视频监控系统的部署可将某公司巡检成本降低约30%，同时减少巡检时间超过40%。

具体来看，视频监控系统通常包含多个1080p至4K 分辨率的摄像机，这些设备能够捕获高清晰度图像，并配备有夜视功能，确保在夜间或光线不足的条件下也能进行有效监控，使用高分辨率摄像头可以识别距离镜头10m 范围内小至1～2mm 的裂纹或异物，这些摄像头通常会安装在塔顶或沿线路等位置，可以覆盖至少120°的视角，以观察导线、绝缘子和周边环境的状态。为了实现数据的实时传输，视频监控系统依赖于强大的通信网络。从全国来看，据《中国电力报》2023年的报道，目前约70%的10kV 配电线路已经接入4G/5G 网络，这为视频数据的高速传输提供了可能，通过这些网络监控中心可以接收到每秒至少30帧的视频流，几乎达到实时监控的效果。

除了视频捕捉外，智能分析算法的应用也为检测系统带来了革命性的改进，如基于深度学习的图像识别技术可以自动检测视频中的异常特征，如断线、树枝挂接等，数据显示在引入智能分析后，系统的准确率可提升至95%以上，误报率降低至2%以下，显著提高了故障检测的准确性和效率。另外智能分析算法可以通过精确度、召回率以及F1分数三个指标进行衡量，具体计算公式如下：精确度P=TP/FP；召回率R=TP/FN；F1分数：F1=2TP/（2TP+FP+FN），其中：TP表示真正列数量，FP表示加正例数量，FN表示假反例数量。

2.2 在线监测

在线监测技术是用于实时跟踪10kV 配电线路状态的关键方法，它使运维团队能够实时获取设备性能数据，及时发现潜在问题，并采取预防措施以防故障发生，在线监测技术主要包括具有远程通信功能的智能传感器网络、先进的数据采集单元（DAU）和集成的监控软件，例如使用带有无线传输能力的电流和电压传感器，可以实时监测线路上的负载情况，这些传感器一般能够捕获50Hz 频率的正弦波形，其采样精度通常在±0.5%以内，而且能够承受长期工作温度范围在-40℃至+85℃之间。

除了基本的电力参数，还会监测更多指标如谐波畸变率、频率偏差等，对于10kV 配电线路，谐波畸变率一般不应超过5%，否则可能表明存在设备过载或电气设施老化的问题，频率偏差通常维持在±0.2Hz 以内，对于保证电网稳定运行至关重要。此外温度监测也非常关键，因为高温可能导致设备隔离物老化，在线温度传感器能够提供精确到±1℃的温度读数，并能通过分析温度趋势来预示潜在的故障。如若某一节线路的温度连续几天内升高超过10℃，则可能预示着需要维护或检修，在线监测系统还包括装置自检和诊断功能，其中自检率通常达到99.9%，确保监测系统的有效性和准确性，自检程序会定期（如每小时一次）检查所有传感器和通信链路的状态，若发现异常将立即通知控制中心[3]。

2.3 特高频监测

该技术基于捕获和分析由局部放电（Partial Discharge,PD）事件产生的高频电磁波，局部放电是绝缘材料劣化的早期迹象，如果不加以监测和修复，会导致电力设备的突然失效。在10kV 配电线路中，特高频检测技术通常用来评估开关设备、变压器、母线、电缆终端以及其他绝缘设施的健康状态，此技术可以在不停机的情况下进行，因此对设备的正常运行影响很小。

如某公司将UHF 传感器安装于配电室内部或者接近待检测的电气设备上，能够检测到300MHz至3GHz 频段内的信号，当局部放电发生时这些传感器可以捕获一系列的UHF 信号，而从正常到异常条件下的UHF 放电信号也有着明显变化，2023年1～6月的平均放电脉冲幅度（mV）与每分钟放电次数分别为：100～150/15～25、110～160/18～30、120～170/20～35、350/200+、360/205、370/210。

以上可以看出，传感器安装后连续工作6个月的数据显示，正常工作状态下的放电脉冲幅度维持在100mV 至150mV 之间。但在第四个月时监测到放电脉冲的平均幅度上升至350mV，并且每分钟的放电次数从20次增加到超过200次，远超正常水平，表明绝缘状况可能出现问题，通过对这些信号的持续监测和分析，可以鉴定出“健康”的放电模式与“异常”的放电模式。一项研究显示，放电脉冲重复率超过每分钟100次，且幅度连续超过500mV 的UHF信号通常预示着严重的绝缘问题[4]。

3 10kV 配电线路检修技术

3.1 预防性检修技术

3.1.1 红外热像

在配电线路运行中，正常的连接点和设备应该呈现相近的温度分布，某公司在一项针对100km 10kV 配电线路的调研中，利用红外热像技术发现了12处过热异常，其中3处是紧固件松动导致，9处是因绝缘子老化，通过及时维修预防了可能的供电中断。此外红外热像技术还具备定量分析能力，如在检测到的过热点上，温度超过周围环境20℃被视为轻微异常，超过40℃则需立即排查，如果温差超过60℃，那么就需要停电处理。如某公司在某次检修活动中，红外热像监测到一个接头的温度比周围温度高出65℃，立即采取了断电措施并进行了更换接头的操作，避免了一场可能的电力事故[5]。

3.1.2 偏振光技术

偏振光技术是一种先进的诊断方法，该技术主要通过分析输电线路绝缘材料对偏振光的响应来评估其健康状况，利用光波通过介质时偏振状态的变化来评估绝缘材料的状况，具体表示公式为：I=Iocos2α，其中：I表示检测的光强度，Io表示初始光强度，α表示光偏振方向与偏振器传输轴转换。

某公司在对某一地区的10kV 配电线路进行例行检查时，采用了偏振光技术来评估线路的绝缘性能，在具体操作中，技术人员利用偏振光仪器对绝缘子发射特定频率的光束，测量通过绝缘材料后光波的偏振状态变化，因为正常情况下绝缘材料对偏振光的影响较小，故变化率通常不超过5%，而在此次检测中发现部分绝缘子的偏振变化率高达20%，表明其绝缘性能可能已受到损害。通过收集和分析大量样本，统计得出平均偏振变化率为7%，与制造商提供的标准差异显著，结合其他绝缘性能测试结果，如介电损耗测试呈现异常值，进一步证实了存在潜在绝缘问题，基于这些数据某公司维护团队确定了需优先维修或更换的绝缘子，避免了潜在的线路故障。

此外长期跟踪数据也显示，在采取预防性维护措施后绝缘性能恢复至标准范围内，平均偏振变化率回到了4%至6%的正常水平，从而确保了10kV配电线路的安全稳定运行。

3.2 故障修复技术

首先对突发性大面积停电事件的快速响应，当接到故障报警后抢修队伍需立即出动，利用故障指示器和线路巡视快速定位故障点，在保证安全的前提下，采取必要的隔离措施后尽可能快地恢复供电，如使用临时导线或快速切换至备用线路；其次临时接续主要应用于不影响用户用电但需立即处理的小范围故障。例如，当某公司检修人员检测到某个杆塔的绝缘子有裂纹但还未造成短路时，可进行临时加固或更换新的绝缘子，以避免故障扩大而导致线路跳闸，永久性修复措施针对那些需长期解决方案的问题，包括对老化设施的更换、对受损线路的整体重建、对设计缺陷的改进等，这类措施通常需要详细规划和预算支持，包括新技术的应用、引入更耐用的材料、增强线路的自愈能力等。

最后技术人员安全操作规范对确保检修作业顺利进行至关重要，工作人员需严格遵守安全规程，如正确穿戴个人防护装备，使用合格的工具设备，并在带电作业时采取必要的保护措施，同时培训和演练也是提高应急处置能力和保障人员安全的有效手段[6]。

综上所述，要积极重视对电路状态的检测和检修，应用合理技术加强电路状态检测与检修水平，确保供电线路的正常运行。