邱小帆

摘 要：通過對10 kV架空線路的故障原因進(jìn)行分析，詳細(xì)闡述了故障的判斷和查找方法，提出了預(yù)防線路跳閘的對策，以提高電網(wǎng)配電線路的運(yùn)行水平和供電的可靠性。

關(guān)鍵詞：架空線路；裸導(dǎo)線；絕緣子；配網(wǎng)故障

中圖分類號：TM726.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0050-02

配電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)進(jìn)程的不斷加快和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化，我國電力系統(tǒng)的供電量也在逐年增長，對城市配電網(wǎng)的可靠運(yùn)行要求越來越高。10 kV配電系統(tǒng)能否安全、經(jīng)濟(jì)、可靠地運(yùn)行，對城市配電網(wǎng)的正常運(yùn)行十分重要。架空線路經(jīng)常會出現(xiàn)雷擊跳閘和斷線等故障，進(jìn)而給企業(yè)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，給人民群眾的日常生活帶來很大的不便。下文就10 kV架空線路配電運(yùn)行中的事故進(jìn)行分析，并初步探索有效的預(yù)防措施。

1 配網(wǎng)故障現(xiàn)狀

以國家電網(wǎng)企業(yè)共同編制的《用戶供電可靠性管理工作手冊》（第二版）作為依據(jù)，對供電工作的可靠程度進(jìn)行深入分析。以2012年的調(diào)查情況為例，全面分析電網(wǎng)故障的原因和相關(guān)責(zé)任。某地10 kV架空線路發(fā)生的故障情況統(tǒng)計情況

氣候因素是指由大風(fēng)、大雨或雷電等自然天氣，由氣候因素造成的故障大約占線路總故障的33.235%；外力因素是指由動物、樹木等外界干擾因素，此類造成的故障大約占線路總故障的3.457 2%；還有11.731 6%的故障停電是由運(yùn)營施工管理不當(dāng)造成的，通常表現(xiàn)為施工質(zhì)量不合格和施工管理不完善。

從圖1中可以看出，超過一半的電網(wǎng)故障停電都是由氣候等外力因素引起的。對配網(wǎng)故障停電進(jìn)行分類研究，可得知41.904 8%的配電網(wǎng)故障停電是由導(dǎo)線發(fā)生斷股、單項(xiàng)接地不合理、相間發(fā)生短路、對樹放電現(xiàn)象和斷線等因素引起的。以上故障原因中，斷線引發(fā)的故障占總故障數(shù)量的17.626%.

對絕緣導(dǎo)線和裸導(dǎo)線的特點(diǎn)進(jìn)行全面分析，可知裸導(dǎo)線上出現(xiàn)的故障通常都是由外部因素引發(fā)的，例如，金屬線容易受到樹木、鳥蟲等外界因素的干擾，從而引發(fā)跳閘。絕緣電路較少受到外界因素的干擾，這是因?yàn)槠渚邆漭^好的絕緣層，可以對大多數(shù)外部干擾因素進(jìn)行防范。然而，隨著雷雨天氣的增多，雷擊斷線引發(fā)的配網(wǎng)故障停電現(xiàn)象也越來越多，相關(guān)調(diào)查顯示，絕緣導(dǎo)線在運(yùn)行過程中發(fā)生的裸導(dǎo)線故障數(shù)占故障總數(shù)的15.3%；絕緣導(dǎo)線雷擊電線故障占總故障數(shù)的36.8%，其中，雷擊斷線率占到了雷擊電線故障的96.8%.

研究發(fā)現(xiàn)，相對于裸導(dǎo)線來說，架空絕緣線路發(fā)生雷擊斷線故障的概率更高，這主要是因?yàn)榻^緣導(dǎo)線的絕緣層會對經(jīng)受過雷擊閃絡(luò)的工頻續(xù)流弧根移動現(xiàn)象產(chǎn)生阻礙，而裸導(dǎo)線在出現(xiàn)閃絡(luò)時其弧根可以在點(diǎn)動力或外部條件下進(jìn)行有效移動，例如，其會受到風(fēng)力的影響進(jìn)行移動，從而避免集中在一個地點(diǎn)發(fā)生導(dǎo)線燒蝕。

2 故障分析

對2012年電網(wǎng)配網(wǎng)10 kV架空線路的故障進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，引發(fā)線路跳閘和故障停電的原因多種多樣，主要包括氣候因素和線路機(jī)械損傷因素。其中，氣候因素包括雷電、暴風(fēng)、暴雨等天氣，線路機(jī)械損傷則通常由施工安裝質(zhì)量、檢修試驗(yàn)和閃絡(luò)等多種因素造成的。

2.1 雷擊故障分析

配網(wǎng)很容易遭受雷電等惡劣天氣的干擾，進(jìn)而出現(xiàn)跳閘或斷線等現(xiàn)象，這主要是因?yàn)楸焕讚艉蟮呐渚W(wǎng)會受到很強(qiáng)的感應(yīng)過電壓的影響，在線路上發(fā)生作用的感應(yīng)電壓能夠達(dá)到300～400 kV，甚至在400 kV以上?，F(xiàn)階段，該區(qū)域配網(wǎng)中應(yīng)用的絕緣子主要有兩種，分別是針式絕緣子P-15和支柱絕緣子PS-20，利用兩種絕緣子對架空線路的雷擊跳閘率進(jìn)行計算。

受到波形1.2/50 μs的雷電沖擊波的作用，P-15絕緣子的一半閃絡(luò)電壓幅值為150 kV，PS-20絕緣子的一半閃絡(luò)電壓幅值為200 kV，由于該地區(qū)屬于多雷區(qū)域，因此雷暴日可選擇90 d進(jìn)行計算。

絕緣水平較低是因?yàn)榧芸站€路受感應(yīng)過電壓的影響造成

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。對表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知，在不同雷電流幅值下，其雷擊發(fā)生跳閘的比率都相對較高；10 kV架空線路的總長度約為100 km，如果雷電流幅值達(dá)到100 kA，則應(yīng)使用P-15絕緣子的線路理論對雷擊跳閘次數(shù)進(jìn)行計算，結(jié)果顯示，每年發(fā)生的雷擊跳閘次數(shù)為0.419 6次。對計算結(jié)果進(jìn)行研究可知，在使用PS-20線路時，每年發(fā)生的雷擊跳閘次數(shù)比較少，因此應(yīng)盡量提高線路的絕緣水平，從而減少感應(yīng)過電壓對配電線路的影響。雷電在分布上具有明顯的分散性，實(shí)際情況中線路雷擊故障少于理論數(shù)據(jù)，但可以通過相關(guān)數(shù)據(jù)的計算，來了解雷電發(fā)生的頻率，進(jìn)而分析雷電的具體分布對配網(wǎng)和線路產(chǎn)生的危害。

2.2 機(jī)械損壞故障分析

架空線路中的機(jī)械損壞一般有以下兩種情況。

2.2.1 絕緣線路的損壞

在安裝或檢修中，操作不當(dāng)或其他原因都會造成導(dǎo)線的損壞，其中，絕緣線路損壞的概率特別大，這是因?yàn)榻^緣導(dǎo)線在承載線路機(jī)械的拉力負(fù)荷時，起主要作用的是絕緣層。

如果線路的絕緣層在施工或檢修過程中受到損壞，就會對導(dǎo)線的正常運(yùn)行造成不良影響，主要表現(xiàn)為：①造成絕緣層緊縮，受損部分的長度發(fā)生改變，進(jìn)而導(dǎo)致導(dǎo)線的絕緣能力降低，失去應(yīng)有的防潮能力。②造成絕緣體外皮部分的導(dǎo)線斷裂，此時，其原本承擔(dān)的受力會完全轉(zhuǎn)嫁到線芯部分，導(dǎo)致架空線路的導(dǎo)線應(yīng)力直線下降。由于在大風(fēng)天氣時，導(dǎo)線的擺動幅度大、頻率高，因此導(dǎo)線的振動點(diǎn)容易產(chǎn)生金屬疲勞，如果持續(xù)時間過長，就會造成芯鋁的拉伸、形變，進(jìn)而發(fā)生線路斷裂。③造成該點(diǎn)的輸送容量降低。如果絕緣容量得不到及時調(diào)整，就會造成導(dǎo)線局部發(fā)熱。鋁制導(dǎo)線長期暴露在空氣中，會容易出現(xiàn)污穢閃絡(luò)的現(xiàn)象，加上鋁制導(dǎo)線在被雨水沖刷侵蝕后易發(fā)生氧化反應(yīng)，很容易使導(dǎo)線原有的功能逐漸退化，甚至喪失，線路也極易發(fā)生斷裂現(xiàn)象。

2.2.2 導(dǎo)線的燒斷或局部燒蝕

工頻電流是引發(fā)導(dǎo)線燒斷或局部燒蝕的主要原因。暴露在空氣中的裸導(dǎo)線容易受到樹木和外部環(huán)境的影響，出現(xiàn)短接現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)工頻電弧，如果導(dǎo)線缺乏必要的絕緣層，工頻電弧就喪失阻隔物，從而發(fā)生滑動現(xiàn)象，并引起導(dǎo)線的局部燒蝕。由于此片區(qū)域的絕緣線路相對較少，因此發(fā)生燒蝕反應(yīng)的頻率相對來說也比較高。機(jī)械應(yīng)力的作用經(jīng)過長時間的積累會導(dǎo)致導(dǎo)線的斷裂。

綜上所述，雷電過電壓會直接造成跳閘或斷線等線路機(jī)械故障，施工和檢修操作也會間接造成機(jī)械線路的損壞。此外，配網(wǎng)線路中使用的絕緣導(dǎo)線的絕緣化率低也會導(dǎo)致線路機(jī)械故障的發(fā)生。

3 防護(hù)措施

3.1 雷擊故障防護(hù)措施

解決由雷擊斷線造成的配網(wǎng)故障的措施主要有：①利用穿刺性防弧金具對配網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)，同時，適當(dāng)安裝一些避雷裝置，以減少雷電的傷害。②通過科學(xué)的線路選擇，保證其具備良好的耐雷擊性。應(yīng)用新型絕緣子和其他一些防熔斷裝置，減少外界因素對導(dǎo)線的影響。③通過電弧放電通道，盡可能減少或避免斷線現(xiàn)象的發(fā)生，但這種方法很容易對線路的絕緣性能造成不利影響。相關(guān)人員一般會使用氧化鋅避雷裝置來解決裸導(dǎo)線線路的跳閘問題，但如果安裝的是獨(dú)立接地電阻，就會使這種裝置難以發(fā)揮出其應(yīng)有的作用。

為了解決現(xiàn)存的線路故障，減少雷擊跳閘發(fā)生的次數(shù)，企業(yè)可以將一些新研發(fā)的雷擊閃絡(luò)保護(hù)器應(yīng)用在線路的絕緣導(dǎo)體上和裸導(dǎo)線架空線路的防雷工作中。這種保護(hù)器一般是由引弧電極、氧化鋅避雷器本體和支撐橫擔(dān)這三個部分組成的。該裝置可以保持線路與避雷器本體之間的間隙，從而有效延長避雷裝置的使用周期；也可以充分利用自然條件設(shè)置接地電阻，使避雷裝置阻礙工頻電弧的流動，減少雷擊跳閘現(xiàn)象發(fā)生的頻率。

此外，還有一些故障保護(hù)裝置采用的是可調(diào)節(jié)的連接支柱，這類裝置也能夠?qū)﹄娋W(wǎng)線路進(jìn)行一定的保護(hù)，但其安裝工作對安裝人員的技能要求相對較高。

在安裝金屬氧化物避雷器前，每隔200 m在配網(wǎng)線路上安裝一組避雷器，能夠大大降低感應(yīng)雷事故的發(fā)生，減少幅度高達(dá)81%.在架空變臺、耐張桿、直線桿、高電壓線路交叉跨越桿處和其他絕緣相對薄弱的區(qū)域安裝類似的保護(hù)裝置，也可以對線路起到良好的保護(hù)效果，其安裝密度應(yīng)該控制在200～300 m之間。

3.2 機(jī)械損壞防護(hù)措施

要想解決由線路施工工作和檢修工作不到位所引發(fā)的線路斷線問題，就一定要高度重視施工管理工作，并不斷采取新的措施對施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范和完善，盡可能在設(shè)備投入使用之前對其進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量驗(yàn)收。絕緣導(dǎo)線在施工架設(shè)方法上相對比較特殊，因此一定要注意保護(hù)好導(dǎo)線的絕緣層，并在施工工作中加強(qiáng)絕緣層的防護(hù)工作，避免其與地面或者施工現(xiàn)場的各種附件發(fā)生碰撞或摩擦。

DL/T 5220—2005《10 kV及以下架空配電線路設(shè)計規(guī)程》中明文規(guī)定“架空絕緣線路的檔距不得大于50 m”。由于絕緣線在同心度上相對比較欠缺，因此在進(jìn)行緊線處理時要注意力度的控制，防止過度拉扯。緊線完畢后，要注意觀察同檔內(nèi)不同導(dǎo)線的馳度應(yīng)力是否相同，如不相同，則應(yīng)及時進(jìn)行調(diào)整。絕緣導(dǎo)線線路的直徑比裸導(dǎo)線的線徑要大，因此我們在使用普通導(dǎo)線固定金具時，要選擇型號較大的產(chǎn)品，同樣的，使用連接金具時也應(yīng)盡量挑選型號大的。必須高度重視耐張桿附近的線路接線工作，科學(xué)選擇接線點(diǎn)，并夾緊耐張線和導(dǎo)線外皮，從而保證耐張線和導(dǎo)線外皮的連接狀況，減少導(dǎo)線的退皮現(xiàn)象，保證導(dǎo)線的絕緣性能。

要對施工工作進(jìn)行定期巡查，及時發(fā)現(xiàn)故障，并第一時間上報故障情況，使專業(yè)工作人員能夠及時對故障進(jìn)行處理，減少斷線故障造成的損失。

4 結(jié)束語

綜上所述，10 kV配電線路故障是由多種原因造成的，其中，氣候、外力和管理因素是配網(wǎng)故障發(fā)生的主要原因?？梢圆捎美纂娺^電壓防護(hù)措施降低線路的雷擊跳閘率，提高供電的可靠性。只有加強(qiáng)對電網(wǎng)的管理，合理利用防范措施，才能有效減少電力事故，確保供電的安全。

參考文獻(xiàn)

[1]楊琦.10 kV配電線路故障分析及對策[J].科技與企業(yè)，2013（02）.

[2]陳陣.論10 kV絕緣線防雷措施的思考[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009（05）.

〔編輯：王霞〕