城市配電網設備元件故障對供電可靠性影響及改進措施

陳顯江

(廣東電網公司肇慶廣寧供電局，廣東 肇慶 526300)

隨著我國經濟的飛速發展與人民的生活水平提高，社會廣泛使用高新科技產生與信息化設備，對供電可靠性要求越來越高。配電系統可靠性是電力系統可靠性的不可分割部分，對人們產生、生活有著直接的影響，受到社會普遍關注。與發電和輸變電組成的電力系統可靠性不同，配電可靠性作為電力系統的終端，沒有系統的描述和表示方法，卻又是直接與用戶聯系，一旦發生故障或者是直接檢修，都會造成供電中斷。據肇慶供電局2012年不完全的統計，城市用戶停電80%以上是城市配電環節故障引起的。顯然，配電系統已成為了影響供電可靠性的最重要部分。隨著電力市場改革深入，電力企業逐漸面向用戶，以用戶為中心，需要逐步改造城市配電網，從節約成本角度出發，減少配電網絡元件及設備故障，建立配電可靠性評估程序，保證供電質量，贏得用戶對電力企業的信任，提高經濟效益和社會效益。

一 配電網元件可靠性分析

在城市配電網中，最為復雜的配電設備與裝置當數配電網絡元件。這些元件的連接復雜，操作、檢修以及發生故障都對供電可靠性產生重要的影響。在實際工作中，變壓器、斷路器、線路串聯系統中，常常發現線路的故障率比別的元件要高，而且修復時間長。

二 常見的電力設備元件故障原因分析

近年來，隨著廣東電網公司不斷加強各供電局的基礎管理工作，鼓勵、支持地方供電局引大量引進先進設備，使得電力設備故障率大為降低，保證了供電可靠性，但在10kv電網變壓器、架空線路、電纜線路、斷路器等設備故障還是比較常見，占整個配電網故障的80%以上。通過收集城市配電網故障的大量的歷史數據分析，認為主要原因有三種:

(一)絕緣老化以至被擊穿

絕緣擊穿是造成配電網停電的重要原因之一。絕緣配置是一個經濟技術綜合優化的問題。長期以來，我國配電網受經濟因素影響較大，因此綜合限壓措施、供電可靠性、絕緣強度與基建費用、運行費用等等經濟技術因素進行綜合的優化。絕緣老化主要是設備絕緣的固體與液體長期受到外界因素的影響發生不可逆轉的變化。城市配電設備大多數都暴露在戶外，長期受到紫外線、酸堿鹽塵、臭氧等外界因素的影響，逐漸老化。再加上未能及時發現老化，采取措施，直至發生故障才檢修，這樣大大降低了供電的可靠性。

(二)過電壓引起故障

在城市配電網中，絕緣水平普遍較低，往往容易受到雷擊或者其他因素影響出現過電壓引起設備故障，影響供電可靠性。配電網過電壓引起設備故障主要有三方面和原因:一是雷害事故。雷擊過電壓造成配電網設備損壞是設備故障的重要原因，通常有有直擊雷和感應雷過電壓兩種。直擊雷是直接擊中電力設備或者線路，這類事故對設備的損壞程度不大。而感應雷過電壓是雷擊地面巨大的雷電流，通過雷電流磁場耦合的形式在電力設備上產生過電力，并在電網中傳播，在防雷措施不當或者絕緣薄弱地方就會產生反擊、閃絡，從而引起電力設備故障;二是弧光過電壓引起設備故障。配電網系統的弧光過電壓是各種接地故障產生電弧并且反復熄滅、重燃，從而產生比額定電壓高出數倍的過電壓，引起設備故障;三是鐵磁諧振過電壓引起設備故障。配電變壓器、互感器等設備的鐵心磁化特性為非線性導致了電感參數也是呈非線性，在一定條件下發生鐵磁諧振，從而產生不同頻率的諧振過電壓引起設備故障。當然，除了上述三種常見過電壓引起電力設備的故障外，還有傳遞過電壓、斷線過電壓、定相過電壓等也會危及到設備的運行。要保證供電可靠性，就必須要多個過電壓共同抑制。

(三)外力破壞引起故障

所謂的外力破壞是指來自電力系統以后的因素對連續供電進行破壞。外力破壞電力設備設施引起的停電事故也不城市配電網供電可靠性不可忽悠的因素。按引起事故的原因，可以分為人為原因和非人為原因。人為原因主要是施工、偷盜行為、車輛破壞;非人為原因如風箏和結婚彩帶等雜物、小動物進入等等。以廣東電網公司某供電局2010年外力破壞統計如表1所示。

表1 廣東電網公司某供電局2010年外力破壞停電統計

由上表可以看出，施工破壞是外力破壞最主要的因素，施工破壞包括違章建房、違章施工等等，占總比例為45．2%，而且平均停電時間為10．45小時，嚴重影響供電可靠性。

三 配電網供電可靠性的改進措施

(一)防止元件老化故障

配電系統多數元件暴露在戶外，容易受到環境的影響，引起故障因素很多。改進配電網供電可靠性，對于設備元件應當是以防為止。例如，針對大風或暴雨等自然災害引起設備元件故障，應當加強沿線防護通道的治理，采取大截面的導線，及時前個影響線路運行的樹木等;對于一些容易受到化學污染和鹽塵地區應當更換耐泄漏電流痕跡的絕緣導線，使用如硅滑脂等防水型物質對絕緣子的表面進行處理，同時還安裝耐酸鹽堿的線路護套。針對接觸物引起設備故障，采取在鄰近交叉路口等一些電桿上噴涂反光漆，及時移除影響交通的電線桿等的一些加強性的措施;為了防止導線接觸故障，還可以采用實心棒式絕緣子代替懸式絕緣子，安裝導線防護管，使用絕緣導線，加防護罩連接點裸露的導線等等有效的措施。重點加強高壓用戶的管理，加強他們的設備巡視檢，發現問題及時解決，防止停電事故擴大化，消除安全隱患。

(二)改進城市配電網的絕緣技術

隨著城市化進程的推薦，城市規模越來越大，城市綠化水平也越來越高。近年來，因城市空氣氮氧化物、粉塵環境導致線路老化，容易受到城市綠化樹碰線而發生污閃事故。因此，城市配電網改造過種中，改進配電網電氣設備的絕緣技術，提高線路絕緣水平是非常必要的。改進城市配電網的絕緣技術，應該從增加線路絕緣水平和廣泛應用架空絕緣電纜兩種方法。增加線路絕緣水平由于成本低，可操作性強，應當放在首要考慮因素之中。其實將廣泛使用架空絕緣電纜作為改進城市配電網絕緣技術的必要補充，相比地下電纜線路的建設成本，架空絕緣電纜未嘗不是一種經濟的選擇，而且可以徹底解決架空線路絕緣水平低的問題，從而提高供電的可靠性。

(三)采用合理的中性點接地方式抑制過電壓

由于我國66kV及以下的配電網采用中性點不接地系統，允許2小時帶故障運行的時間。如此一來，城市配電網負荷密度增加時，電容電流過大，就容易引起因電弧不熄滅發生的過電壓。目前城市配電網故障多見發生也就是這種單相接地故障。因此，必須采取必要的措施抑制過電壓，縮小事故范圍。在實踐中，中性點經消弧線圈接地的方式主要有隨調式和預調式兩種。隨調式是在瞬時性單相接地故障發生的瞬間，通過消弧線圈來補償電容電流，這種補償效果較好，但速度不夠快速，通常是用于網絡復雜電容電流變化較大的情況;而預調式即是瞬時性單相接地故障發生時，通過消弧線圈迅速補償而使故障電流小于規定值，保證供電不中止，通常是用于電容電流變化不大的情況。

(四)防止外力破壞，保證供電可靠性

由表1分析可知，外力破壞主要是施工、車輛、偷盜、小動物進入等破壞引起來。針對施工破壞，應當加強與建設單位溝通，在電纜敷設處設置醒目的標志，必要是派出專人進行協調;針對車輛破壞，應當盡量避免路口布桿，或者在些容易被撞桿的地方加裝車擋，設置醒目的標志，必要時建立保護欄網;針對偷盜破壞，要運用法律手段，加大打擊電力設備偷盜行為的，同時要在社會廣泛宣傳電力設施保護條例，普遍法制教育，提高全民對供電設施安全的保護意識;針對小動物入，應當在接點與轉角桿處更換絕緣線路，防止鳥害、異物造成的相間短路等等。

四 結語

目前我國城市配電網的供電可靠性與發達國家相比，還有一定的差距，而且直接面向電力客戶，關系到電力企業經濟效益和社會效益，是一項民心工程。提高供電可靠性措施的研究具有很強的現實意義。城市配電網供電可靠性影響因素較多，如絕緣老化、過電壓、外力破壞等等。通過對原因分析，有針對性地實施改造方案，為電力用戶提供優質電能。

［1］王毅．廣州城區配電網供電可靠性評估［J］電力系統及其自動化學報．2011/04

［2］宋運亭等．國內外城市配電網供電可靠性對比分析［J］電網技術．2008/23

［3］李曉斌．配電網的檢修方案與優化措施［j］產業與科技論壇．2012/11