農網配電線路設備狀態評估方法的探討

李 禾

(南京農業大學工學院，江蘇南京210031)

0 引言

近幾年，為適應新農村建設的需要，國家相關部門高度重視農村電網建設工作，把農村電網的發展作為配電網建設的重點工作，采取了一系列措施，取得了很好的成效。在農村電網建設中，不僅需要完善農村電網規劃，加強配電線路設備的選型及安裝中的質量管理，還需要加強日常的運行維護。因此，本文主要探討農網配電線路設備狀態評估方法，通過收集大量的配網設備信息，采用有效的監測手段和分析診斷技術［1］，準確掌握設備狀態，建立符合配網設備狀態檢修要求的管理體制，確保農網配電設備安全、可靠地運行。

1 運行狀態的劃分

線路設備按其運行狀態一般可分為正常狀態、注意狀態、異常狀態、嚴重狀態四種狀態類型［2］。

1.1 正常狀態

表示線路設備各狀態量處于穩定且在規程規定的標準限值以內，全部技術指標符合要求，可以正常運行。

1.2 注意狀態

表示線路設備有部分狀態量變化趨勢朝接近標準限值方向發展，但未超過標準限值，個別非主要元件或個別非重要參數有偏差，但暫時尚不致影響安全運行或影響較少，仍可以繼續運行，應加強運行中的監視。

1.3 異常狀態

表示線路設備已有部分重要狀態量接近或略微超過標準值，個別主要元件或個別重要參數有偏差，但暫時尚不致影響安全運行或影響較少，應監視運行，并適時安排檢修。

1.4 嚴重狀態

表示線路設備已有部分重要狀態量嚴重超過標準值，主要元件或重要參數偏差較大，影響安全運行，需要盡快安排檢修。

2 運行狀態量的確定

線路設備運行狀態量是指線路設備各元件在運行中呈現出的電氣絕緣和機械強度的變化量;當某一變化量達到狀態穩定破壞或幾種變量耦合達到狀態穩定破壞的臨界值時，線路設備安全運行的條件發生變化，事故可能隨時發生［2］。

2.1 危急狀態量

指線路元件損傷已嚴重破壞了線路的電氣絕緣和結構機械強度，使線路安全裕度喪失殆盡，隨時可能引發事故的運行狀態，定為Ⅳ級。

2.2 嚴重狀態量

指線路元件損傷已嚴重影響了線路的電氣絕緣和結構機械強度，使線路安全裕度嚴重喪失，缺陷短期發展可能引發事故的運行狀態，定為Ⅲ級。

2.3 注意狀態量

指線路元件損傷已部分影響了線路的電氣絕緣和結構機械強度，線路安全裕度已經降低，缺陷長期發展可能誘發事故的運行狀態，定為Ⅱ級。

2.4 一般狀態量

指線路元件損傷對線路的電氣絕緣和結構機械強度影響較小，但線路安全裕度開始呈現降低趨勢，缺陷長期發展可能誘發事故的運行狀態，定為Ⅰ級。

3 評估單元的劃分

農網配電線路設備按電壓等級分為高壓10kV和低壓0.4kV。

3.1 10kV線路設備評估單元的劃分

(1)架空線路以條為單元，單元劃分為主干線和有命名的分支線路。同桿架設的多回路按多個單元劃分。評估元件為該條線路中的電桿、基礎、導線、橫擔及抱箍、絕緣子、金具及附件、拉線及附件、接地裝置、開關、線路避雷器、電容器、10kV柱上計量箱CT等。

(2)變壓器及附屬設備以臺為單元劃分，應包括變壓器高壓側的開關或跌落式熔斷器。

3.2 0.4kV線路設備評估單元的劃分

(1)低壓總配電柜(箱)以臺架為單元，一個臺架的配電柜(箱)為一個單元。評估元件為開關、閘刀、熔斷器、剩余電流動作保護器、計量裝置、電容器、電力負荷控制裝置、配變監控終端(綜合測控裝置)、母線、避雷器、接地裝置、柜(箱)體和相關附件等，包括土建和照明。

(2)低壓架空線路以低壓出線條數為單元，一條低壓出線為一個單元。評估元件為該條線路中的電桿、基礎、導線、橫擔及抱箍、絕緣子、金具及附件、拉線及附件、接地裝置、避雷器、電容器、配電箱等。

(3)接戶(戶聯)裝置以低壓出線條數為單元，一條低壓線路上的接戶(戶聯)裝置為一個單元。評估元件為配電箱、支架、絕緣子、導線、接地裝置、表計、計量表箱等。

4 評估元件的權重

各元件可根據重要性賦以不同的權重值，如表1所示為10kV架空線路設備各元件的權重取值。變壓器及附屬設備、0.4kV線路設備各元件的權重，可根據各自的具體情況和特點，在權重范圍內取值，但須保證每個評估單元中各元件權重之和為1［2］。

表1 10kV架空線路設備評估單元各元件權重值分配

0.2 8接地裝置 0.05≤P≤0.1 9開關 0.05≤P≤0.1 10 線路避雷器 0.05≤P≤0.1 11 電容器 0.05≤P≤0.1 12 10kV柱上計量箱CT 0.05≤P≤0.1 7拉線及附件 0.1≤P≤

5 元件狀態量的描述

以下以10kV架空線路設備各元件為例進行狀態量的描述，變壓器及附屬設備、0.4kV線路設備，可結合各自的具體情況和特點進行狀態量的描述。

5.1 電桿

(1)電桿傾斜度和撓度狀態描述:線路名稱，桿號，傾斜和撓曲方向(順線或橫線方向)，傾斜和撓曲距離，傾斜率和撓度(傾斜和撓曲距離/桿頂至地面的垂直高度 ×100%)［3］;

(2)電桿裂紋狀態描述:線路名稱，桿號，電桿類型，裂紋條數，裂紋位置，裂紋方向(縱向或橫向)，裂縫寬度，裂紋長度［4］;

(3)電桿保護層狀態描述:線路名稱，桿號，電桿類型，脫落、疏松、空洞、露筋等位置、面積及深度［5］。

5.2 基礎

(1)基礎上拔或下沉狀態描述:線路名稱，桿號，基礎上拔或下沉情況［6］;

(2)基礎封土缺失狀態描述:線路名稱，桿號，封土缺失位置及方向，缺失土量［6］;

(3)基礎防碰撞設施狀態描述:線路名稱，桿號，防碰撞設施情況，基礎周邊環境描述［6］。

5.3 導線

(1)導線斷股及損傷狀態描述:線路名稱，導線型號，導線相別，斷股及損傷位置距最近電桿的水平距離，斷股股數及損傷長度［7］;

(2)絕緣導線絕緣層狀態描述:線路名稱，導線型號，導線相別，絕緣層開裂位置距最近電桿的水平距離，開裂長度［8］［9］;

(3)導線接頭狀態描述:線路名稱，導線型號，導線相別，接頭距最近電桿水平距離，接頭溫度，導線溫度［10］［11］;

(4)導線馳度狀態描述:線路名稱，導線型號，三相馳度誤差［6］;

(5)導線凈空距離狀態描述:線路名稱，導線型號，導線過引線、引下線對電桿構件、拉線、電桿間的凈空距離，每相導線過引線、引下線對鄰相導線、過引線、引下線的凈空距離;導線引下線對低壓線間的距離［6］;

(6)導線懸掛物狀態描述:線路名稱，懸掛物名稱，懸掛位置(相序)，距最近電桿水平距離，懸掛物對臨相帶電體最小距離。

5.4 橫擔及抱箍

(1)橫擔運行位置狀態描述:線路名稱，桿號，橫擔上下傾斜值，橫擔左右偏歪值［6］;

(2)橫擔及抱箍銹蝕狀態描述:線路名稱，桿號，橫擔及抱箍銹蝕表面積［6］。

5.5 絕緣子

(1)瓷絕緣子狀態描述:線路名稱，桿號，相別，絕緣子型號，釉面剝落面積，金屬件銹蝕表面積［12］;

(2)鋼化玻璃絕緣子狀態描述:線路名稱，桿號，相別，絕緣子型號，鋼化玻璃絕緣子自爆片數，金屬件銹蝕表面積［13］;

(3)復合絕緣子狀態描述:線路名稱，桿號，相別，絕緣子型號，傘裙、護套破損或龜裂程度，金屬件銹蝕表面積［14］。

5.6 金具及附件

(1)金具及附件銹蝕狀態描述:線路名稱，桿號，相別，金具名稱型號，嚴重銹蝕表面積［15］;

(2)金具及附件變形狀態描述:線路名稱，桿號，相別，金具名稱型號，變形情況［15］;

(3)絕緣穿刺線夾狀態描述:線路名稱，桿號，相別，線夾型號規格，外殼絕緣部件開裂情況［16］。

5.7 拉線及附件

(1)拉線丟失狀態描述:線路名稱，桿號，拉線用途，拉線位置，拉線規格，拉線線夾型號，丟失數量［6］;

(2)拉線斷股狀態描述:線路名稱，桿號，拉線用途，拉線位置，拉線規格，斷股數量［6］;

(3)拉線及附件銹蝕狀態描述:線路名稱，桿號，拉線用途，拉線位置，拉線規格，拉線及附件銹蝕情況［6］;

(4)拉線基礎狀態描述:線路名稱，桿號，拉線位置，基礎封土缺失位置及方向，缺失土量［6］。

5.8 接地裝置

(1)接地裝置接地引下線狀態描述:線路名稱，桿號，接地引下線連接情況，接地引下線銹蝕情況［6］;

(2)接地裝置接地體狀態描述:線路名稱，桿號，接地體外露情況［6］;

(3)接地裝置接地電阻狀態描述:線路名稱，桿號，接地電阻值［17］。

5.9 開關

(1)開關外殼狀態描述:線路名稱，桿號，開關型號，外殼銹蝕情況，外殼接地情況［6］;

(2)開關套管狀態描述:線路名稱，桿號，開關型號，套管破損情況，套管閃絡放電痕跡［18］;

(3)開關固定狀態描述:線路名稱，桿號，開關型號，水平傾斜值［6］;

(4)開關指示狀態描述:線路名稱，桿號，開關型號，開關位置指示情況，SF6氣體壓力(密度)指示值［19］;

(5)跌落式熔斷器狀態描述:線路名稱，桿號，跌落式熔斷器型號，熔絲管變形和彎曲情況，熔絲管觸頭間接觸情況，熔絲管軸線與地面垂線夾角［20］。

5.10 線路避雷器

(1)線路避雷器外觀狀態描述:線路名稱，桿號，避雷器型號，固定避雷器的金具銹蝕情況，避雷器外套表面裂紋、碰傷和閃絡痕跡［6］;

(2)線路避雷器引線及接地引下線狀態描述:線路名稱，桿號，避雷器型號，引線及接地引下線連接情況［6］。

5.11 電容器

(1)電容器外殼狀態描述:線路名稱，桿號，電容器型號，外殼膨脹變形或漏油情況，外殼銹蝕情況，外殼接地情況［6］;

(2)電容器套管狀態描述:線路名稱，桿號，電容器型號，套管破損情況，套管閃絡放電痕跡［6］;

(3)電容器接頭狀態描述:線路名稱，桿號，電容器型號，接頭發熱情況［6］。

5.12 10kV柱上計量箱CT

(1)10kV柱上計量箱CT外殼狀態描述:線路名稱，桿號，10kV柱上計量箱CT型號，外殼損壞情況，外殼接地情況［6］;

(2)10kV柱上計量箱CT套管狀態描述:線路名稱，桿號，10kV柱上計量箱CT型號，套管破損情況，套管閃絡放電痕跡［6］。

6 線路運行狀態評估

6.1 線路評估周期

應定期開展線路運行狀態評估工作，每年不少于1次。

6.2 評分權重的原則

(1)線路設備狀態評估

線路設備評估單元由各個評估元件構成，以評估元件為評估基礎。根據各種元件得分、線路設備評估單元得分情況，可評估為“正常狀態”、“注意狀態”、“異常狀態”、“嚴重狀態”四種狀態。

(2)元件狀態量權重值

根據元件狀態量對線路安全運行的影響程度，從輕到重分為四個等級，對應的權重分別為權重1、權重2、權重 3、權重4，其系數為 1、2、3、4。權重 1、權重2與一般狀態量對應，權重3、權重4與重要狀態量對應，元件狀態量扣分值見表2［2］。

表2 元件狀態量扣分值

(3)元件狀態量分值計算原則

元件狀態量扣分是針對每個評估元件而言，每個評估元件總分為100分，根據各元件狀態量級別及狀態量權重值進行扣分，扣分值(A)等于該元件狀態量的基本扣分值(Y)乘以元件狀態量權重值(R)(見表2)，各元件總扣分上限為100分。元件狀態量正常時不扣分。線路設備元件(以電桿、基礎為例)狀態量的評估標準見表3。

表3 線路設備元件狀態量評估標準

(4)計分方法

以10kV架空線路的評估單元(分成12種評估元件)為例。

1)單個元件某一狀態量的扣分值為A:

A=Y×R

式中:Y為元件狀態量的基本扣分值;

R為元件狀態量的權重值。

2)單個元件各狀態量的總扣分值B:

式中:M為單個元件扣分狀態量項數。

3)單個元件的得分值C:

C=100-B

4)評估單元某種元件得分平均值D:

6.3 線路設備元件評估

式中:N為評估單元的某種元件的數量。

5)評估單元的某種元件最終得分E:

E=D×P

式中:P為該單元的某種元件權重值，見表1。

6)評估單元最終得分F:

線路設備元件評估狀態的分值范圍如表4所示［2］。

表4 線路設備元件評估狀態分值范圍表

6.4 線路設備單元評估

線路設備單元評估狀態的分值范圍如表5所示［2］。

表5 線路設備單元評估狀態分值范圍表

(1)當評估單元的各種元件得分均為正常狀態時，則該評估單元評估為正常狀態。

(2)當任一種評估元件得分為注意狀態、異常狀態或嚴重狀態時，線路單元評估為其中最嚴重的狀態。

7 結語

隨著宏觀經濟的發展，人民生活水平的不斷提高，農村電網不僅需要加強規劃和建設，更需要加強管理和服務。配電線路設備是向農村用戶供電的重要環節，在農村電網中起著重要作用。研究農網配電線路設備狀態評估方法，有助于掌握農網配電線路設備實時運行狀態，同時科學地進行檢修需求決策，合理安排檢修項目、檢修間隔和檢修工期，有效降低檢修成本，提高設備基礎管理水平和健康水平。為農村電網提供優質電能，滿足新農村建設對電力的需求。

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