配網(wǎng)設(shè)備的狀態(tài)檢修及運(yùn)維管理分析

云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司曲靖會澤縣供電局 李 峰

按照電壓等級劃分，目前我國在用的配電網(wǎng)主要可分為35～110kV 的高壓配電網(wǎng)、6～10kV 的中壓配電網(wǎng)以及220/380V 的低壓配電網(wǎng)，其功能和作用主要是持續(xù)供給各個配電站電力能源，以滿足終端用戶的電力能源需求。但在配網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行過程中，受到自然氣候、不可抗力、人為破壞以及運(yùn)行荷載等因素的影響，設(shè)備極易出現(xiàn)跳閘、過熱、破損、漏油、放電、異響等故障，尤其是跳閘故障頻率呈現(xiàn)出持續(xù)上升態(tài)勢。這不僅影響配網(wǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行，同時也給供電部門增加了檢修成本。基于此，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)定期對配網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，對引起跳閘故障的原因進(jìn)行剖析，并制訂一套科學(xué)、精準(zhǔn)、高效的設(shè)備狀態(tài)檢修與運(yùn)維管理方案，將配網(wǎng)設(shè)備發(fā)生故障的概率降到最低點(diǎn)。

1 配網(wǎng)線路跳閘故障原因分析

1.1 2019年全年跳閘故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)

某供電局變電站內(nèi)10kV 配網(wǎng)線路2019年全年共發(fā)生跳閘故障141次，通過對引發(fā)跳閘故障的主要原因進(jìn)行分析，因雷擊造成的跳閘次數(shù)居于首位，其次是樹障、外力破壞、斷線、設(shè)備故障、負(fù)荷波動、小動物攀爬、大風(fēng)、異物懸掛、用戶誤操作、未發(fā)現(xiàn)異常等。其中由雷擊引發(fā)的跳閘故障多達(dá)41次、占總跳閘次數(shù)的29%，未發(fā)現(xiàn)異常共32次、占總跳閘次數(shù)的22.9%，線路設(shè)備故障共28次、占總跳閘次數(shù)的19.8%。重合閘成功動作109次、重合成功率達(dá)到77.3%，未重合成功32次。由此可看出，在這些跳閘事故中，利用重合閘裝置解決跳閘故障的效果相對較高，不僅節(jié)省了檢修成本也提高了供電安全穩(wěn)定性[1]。

1.2 自然災(zāi)害

在引發(fā)配網(wǎng)線路跳閘故障的原因當(dāng)中，雷擊災(zāi)害造成跳閘故障的次數(shù)最多，尤其對配網(wǎng)線路來說，多數(shù)線路仍然處于架空狀態(tài)，所處的區(qū)域多為野外空曠區(qū)，如雷電感應(yīng)造成設(shè)備承受對地電壓超出其耐受范圍便會引發(fā)接地短路，進(jìn)而引發(fā)跳閘事故。特別在進(jìn)入汛期以后，雷擊這種不可抗力的自然災(zāi)害發(fā)生頻率較高，其中雷擊線路的三種情況表現(xiàn)為直擊雷、繞擊雷與感應(yīng)雷，由于10kV 配網(wǎng)線路避雷針的配設(shè)并未全線貫通，因此線路跳閘故障受到直擊雷與感應(yīng)雷的破壞頻率較高。

其次是強(qiáng)風(fēng)或臺風(fēng)等惡劣天氣的影響，如風(fēng)力過大容易卷起地表的雜物，導(dǎo)致這些雜物與裸露在外的設(shè)備搭接在一起而造成線路短路[2]；最后是強(qiáng)降雨自然災(zāi)害的影響，配網(wǎng)設(shè)備在經(jīng)過長時間的雨水沖淋后，設(shè)備內(nèi)部極易產(chǎn)生大量的積水，進(jìn)而極易引發(fā)設(shè)備絕緣擊穿故障，特別對地勢低洼的線路桿塔，一旦受雨水浸泡而出現(xiàn)傾斜和倒塌事故，那么出線跳閘故障的概率也將陡然上升。

1.3 施工質(zhì)量因素

在安裝變壓器或者繼電器時，由于現(xiàn)場施工人員違反操作規(guī)程或與安裝標(biāo)準(zhǔn)不相符，配電設(shè)備間的安全距離就會出現(xiàn)問題。另外如配電箱內(nèi)部接線混亂或長期處于受潮狀態(tài)，那么配網(wǎng)線路也極易出現(xiàn)跳閘故障。

1.4 配網(wǎng)設(shè)備故障

配網(wǎng)設(shè)備故障主要包括兩方面原因：設(shè)備本身質(zhì)量不過關(guān)。市場上的配網(wǎng)設(shè)備型號五花八門，而每一個生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)技術(shù)水平都存在較大差異，這就使得配網(wǎng)設(shè)備在運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，進(jìn)而引發(fā)線路跳閘事故；由于設(shè)備使用年限較長、設(shè)備內(nèi)部的元器件老化嚴(yán)重，在這種情況下線路本身的絕緣性將大幅降低，避雷裝置功效喪失、線路外表面磨損嚴(yán)重或金屬元器件嚴(yán)重銹蝕等，都是引發(fā)跳閘故障的癥結(jié)所在。

1.5 外力破壞

近年來我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展態(tài)勢，在這一形勢之下，道路橋梁施工、房建工程項目也逐年增多，而這些項目在實(shí)施過程中極易觸及配網(wǎng)設(shè)備或者線路，導(dǎo)致線路嚴(yán)重受損，進(jìn)而引發(fā)跳閘事故。另外一些不法分子為了牟取私利，往往冒著法律風(fēng)險去盜取配網(wǎng)線路或者設(shè)備，一旦盜取成功配網(wǎng)線路極易全線癱瘓[1]。

2 新技術(shù)在配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修與運(yùn)維管理中的應(yīng)用

2.1 基于電壓、時間原理饋線故障隔離技術(shù)

基于電壓、時間原理保護(hù)配合的饋線故障隔離技術(shù)，其柱上開關(guān)選用失壓脫扣型負(fù)荷開關(guān)。如圖1所示，當(dāng)配網(wǎng)線路處于異常運(yùn)行狀態(tài)時，如A 點(diǎn)出線運(yùn)行故障，變電站出線開關(guān)將迅速關(guān)閉保護(hù)而執(zhí)行跳閘動作，在這種情況下各分段開關(guān)失壓保護(hù)動作開關(guān)斷開，而柱開1與柱開2在檢測過程中，發(fā)現(xiàn)線路首端存在電壓，便可快速執(zhí)行關(guān)合動作。這些動作在執(zhí)行期間如線路故障依然存在，變電站出線開關(guān)將再一次出現(xiàn)跳閘動作，此時的柱開2迅速閉鎖，變電站出線開關(guān)則再一次合閘，這就說明柱開2前線路實(shí)現(xiàn)了成功送電，由此可快速對故障位置進(jìn)行判斷，即柱開2與柱開3之間存在故障[2]。

圖1 柱上開關(guān)選用失壓脫扣型負(fù)荷開關(guān)

2.2 基于電流、時間原理的饋線隔離技術(shù)

圖2 開關(guān)按定值開斷故障

為降低配電線路的故障率，技術(shù)人員也可采用基于電流、時間原理的饋線故障隔離技術(shù)，該技術(shù)在應(yīng)用過程中，需在配電線路路柱上開關(guān)帶過電流脫扣線圈，然后根據(jù)電流保護(hù)整定原則，對各個開關(guān)設(shè)置保護(hù)定值。一旦線路出現(xiàn)短路故障，各個開關(guān)根據(jù)預(yù)告設(shè)置的定值開斷故障。如圖所示，當(dāng)支線1#開關(guān)出現(xiàn)短路故障、短路電流將持續(xù)增加，如果電流超過支線1#開關(guān)過電流保護(hù)的整定值、那么開關(guān)將自動跳閘，這時，配電線路出現(xiàn)的短路故障將不會引響主干線路的安全性與可靠性。

2.3 配電變壓器防雷技術(shù)

為了保障配電變壓器可靠性，技術(shù)人員可在低壓側(cè)設(shè)置低壓避雷器，與此同時需要確保配電變壓器的外殼與高壓側(cè)變壓器、低壓側(cè)中性點(diǎn)保持接地狀態(tài)，即“四點(diǎn)工一地”。另外，應(yīng)對接地電阻值進(jìn)行有效控制，保證電阻值能夠始終達(dá)到100kVA 以上，并將容量配電變壓器的接地電阻控制在4Ω 以下，如果選用的配電變壓器的電阻值在100kVA 以下，那么接地電阻應(yīng)當(dāng)控制在10Ω 以下，這樣可有效防止雷電的侵害。

2.4 柱上開關(guān)防雷技術(shù)

為了降低因雷擊自然災(zāi)害造成的路閘故障概率，技術(shù)人員可在10kV 配電網(wǎng)當(dāng)中安裝柱上開關(guān)與刀閘，這種技術(shù)能夠為配電線路創(chuàng)造一個安全穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境，而且無故障率也顯著提升。具體的操作方法是在開關(guān)或刀閘的兩側(cè)安裝避雷器，當(dāng)出現(xiàn)雷雨天氣時這一裝置能夠提高線路的抗雷擊能力，進(jìn)而將跳閘概率降到最低點(diǎn)[3]。

2.5 電纜分支箱防雷技術(shù)

除了上述兩種防雷技術(shù)外，技術(shù)人員也可采用電纜分支箱防雷技術(shù)，該技術(shù)選用的避雷器具有防爆脫離功能，而且避雷器的材質(zhì)選用的是免維修無間隙金屬氧化鋅，這種材質(zhì)的避雷裝置防雷效果好，安全性高、安裝便捷、檢修速度快，比如在10kV 配電線路中較為常用的避雷裝置為HY5WS-12.7/50型避雷器。

3 配風(fēng)設(shè)備運(yùn)維管理策略

3.1 明確崗位職責(zé)，加大培訓(xùn)力度

專業(yè)技術(shù)人才與管理人才是保證配電網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保障，因此電力部門應(yīng)當(dāng)針對現(xiàn)有配網(wǎng)設(shè)備檢修與運(yùn)營維護(hù)人員的崗位職責(zé)權(quán)限，建立一個科學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)部培訓(xùn)體系，并通過集中培訓(xùn)、專家講座以及遠(yuǎn)程互動的方式，使參訓(xùn)人員能夠熟練掌握配網(wǎng)設(shè)備的故障排除方法，以及運(yùn)營維護(hù)管理內(nèi)容。為了檢驗培訓(xùn)效果，電力部門可通過實(shí)踐考核的方式，讓每一名參加培訓(xùn)的人員進(jìn)行現(xiàn)場操作，對違反操作規(guī)程或者不熟悉操作步驟的人員，應(yīng)當(dāng)遵循“能者上、平者讓、庸者下”的用人原則，進(jìn)而給專業(yè)技術(shù)水平高、個人綜合素養(yǎng)高、現(xiàn)場協(xié)調(diào)管理能力強(qiáng)的人才提供更多展示自我才能的機(jī)會。

以配電網(wǎng)自動化測控單元測試考核為例，被考核人員需要熟知該試驗所需的設(shè)備儀器種類，即三相交流測量電源、模擬量發(fā)生器、狀態(tài)信號模擬器、裝有測試軟件的計算機(jī)、遙控執(zhí)行指示器、數(shù)字萬用表、三相標(biāo)準(zhǔn)功率表以及配網(wǎng)自動化測控單元等。在考核過程中，被考核人員應(yīng)當(dāng)明確配電網(wǎng)自動化測控單元的連接原理。

3.2 改善配網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境

運(yùn)行環(huán)境對配網(wǎng)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，尤其在雷雨天氣，如果配網(wǎng)設(shè)備周圍存在導(dǎo)電體，那么將直接給整個配電網(wǎng)絡(luò)造成致使打擊。比如配網(wǎng)設(shè)備周邊存在大量的枝葉繁茂的樹木，一旦出現(xiàn)雷電天氣，雷電在與樹木接觸的同時將直接影響配電網(wǎng)的安全性。因此，在架設(shè)配電網(wǎng)絡(luò)之前，首先應(yīng)當(dāng)清理配網(wǎng)設(shè)備周邊的障礙物，如果遇到樹木，可采取改道、改線的措施來避開樹障。如果遇到池塘、水庫等導(dǎo)電體，就將電力傳輸導(dǎo)線更換成為絕緣導(dǎo)線，這樣可有效規(guī)避聯(lián)電事故的發(fā)生。

另外，在架設(shè)電纜上桿過程中應(yīng)當(dāng)采取以下技術(shù)措施，來防止電纜發(fā)生損壞、腐蝕的現(xiàn)象：第一，在位于架空引下線與電纜接頭的位置應(yīng)當(dāng)加裝槽扣式硅橡膠電纜接頭絕緣防護(hù)套，這樣可防止電纜裸露接點(diǎn)處受到鹽霧、污垢、酸雨而產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象；第二，為了保護(hù)電纜外絕緣層，施工人員應(yīng)當(dāng)在電纜與緊固抱箍的固定間隔位置加裝槽扣式硅膠臺變電纜保護(hù)罩，以防止該位置出積污、積水的情況；第三，為了有效避免電磁環(huán)流對電纜造成破壞，施工過程中應(yīng)在電纜地線加裝獨(dú)立電阻，以阻斷電磁環(huán)流的傳輸通道，進(jìn)而給電纜提供一個安全穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境[3]。

3.3 加大日常檢查頻次

配網(wǎng)設(shè)備由多種電氣元件組成，在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，受到多重因素的制約和影響，極易引發(fā)各種不同類型的故障和事故，為此，檢修人員以及管理人員應(yīng)當(dāng)高度重視日常檢測與檢查工作的重要性，在原有檢查次數(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)配網(wǎng)設(shè)備的安裝與使用時間以及運(yùn)行狀態(tài)，適當(dāng)增加日常檢查頻次，以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行過程中存在的故障與問題。工作人員在履行日常檢查職責(zé)時，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步明確檢查要點(diǎn)、具體內(nèi)容以及故障處理措施，以便于可現(xiàn)場對各類故障進(jìn)行排除。

以電容器這種元器件為例，在日常檢查過程中，工作人員應(yīng)當(dāng)明確電容器的具體檢查內(nèi)容：首先檢查接口處是否存在出現(xiàn)發(fā)熱的情況，然后觀察電容器是否存在漏油的情況，如果存在上述故障，應(yīng)當(dāng)及時進(jìn)行斷電處理，以提高檢修作業(yè)的安全性。再比如檢查電流互感器這一元器件時，檢查內(nèi)容包括互感器是否存在過熱現(xiàn)象、運(yùn)行過程中是否存在雜音和異響，如果明確了這些檢查內(nèi)容，那么故障排除工作也將收到事半功倍的效果[4]。

另外，由于配網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行頻率高，持續(xù)運(yùn)行時間長，加之受到外界自然氣候因素的影響，導(dǎo)致設(shè)備的使用壽命大打折扣。在這種情況下，檢修人員在檢查配網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)過程中，應(yīng)當(dāng)及時對設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行分析與判斷，一旦發(fā)現(xiàn)配網(wǎng)設(shè)備出現(xiàn)異響或者漏洞等現(xiàn)象，需要第一時間予以處理，以保障設(shè)備能夠正常運(yùn)行。如果通過故障排除以后，發(fā)現(xiàn)配網(wǎng)設(shè)備仍然處于異常運(yùn)行狀態(tài)，那么則需要對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行更換。

綜上，配網(wǎng)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到整個配電網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在實(shí)際工作中，故障檢修人員應(yīng)明確自身的崗位職責(zé)權(quán)限，在對配網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查與維護(hù)的同時，積極應(yīng)對隨時可能發(fā)生的突發(fā)性事故，以提高配網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)維管理績效，為終端用戶提供更加安全的人性化服務(wù)。