淺析企業10 kV 高壓線路及設備故障原因與防范措施

李 峰

（太鋼不銹鋼股份有限公司焦化廠， 山西 太原 030003）

10 kV 供配電線路屬于電網末端， 它直接與用戶相連， 是整個電網系統中十分重要的一部分。 工礦企業大多采用10 kV 線路進行供電， 供電質量的好壞和高壓設備能否穩定運行直接影響企業的生產效率和經濟效益的高低。 影響供電質量和高壓電氣設備的安全穩定運行涉及到諸多因素， 大致包括管理因素和環境因素， 其中環境因素又包括10 kV 配電線路的自身因素、 自然因素、 人為因素等。 因此， 應制定高壓線路及設備安全運行的管理措施，規范運行維護人員的標準化操作并且提高運維人員的安全意識。 通過科學的管理措施， 如標準化作業和周期性絕緣耐壓試驗， 可避免絕大多數高壓線路和高壓設備故障的發生， 從而提升企業10 kV 線路供電質量和確保高壓設備穩定運行。

1 10 kV 高壓線路及設備故障原因分析

1.1 影響10 kV高壓線路及設備穩定運行管理因素

“ 兩票” 制度是指工作票制度和操作票制度。在《 電力安全工作規程》 里有明確要求。 工作票有第一種工作票、 第二種工作票、 帶電作業工作票、事故搶修票等。 操作票要把操作步驟和操作位置寫清楚， 采用手指口述的方法， 一人“ 唱票”， 一人執行操作。“ 兩票”制度可以有效確保檢修安全和操作安全。

1.1.1 未按規定對電纜耐壓試驗造成電纜絕緣擊穿

某降壓站值班員發現站內10 kV II 段母線B 相實接地。 根據接地選檢判斷為焦化2# 線接地， 電力調度讓焦化廠檢查內部分路有無故障， 要求其并倒電退出焦化2# 線。 并倒電后降壓站10 kV II 段母線接地故障消除， 經檢查焦化2# 線電纜有一條故障退出。 焦化2# 線電纜中間頭連接管相間短路故障是本次事故的主要原因。 故障點是中間頭連接管的主絕緣擊穿， 300 mm2銅電纜， 電纜粗， 連接管易受壓變形， 在通過大電流時， 電纜絕緣層易受熱老化， 且電纜直埋， 散熱效果差。 由于未按照規定的周期對高壓電纜進行絕緣耐壓試驗， 導致電纜絕緣性能降低未能及時發現， 最終發生電纜接地短路事故。 圖1 為電纜中間頭發熱導致絕緣老化發生接地短路。

圖1 電纜中間頭發熱導致絕緣老化發生接地短路

1.1.2 因高壓電機絕緣損壞造成的停機事故

2022 年， 某公司電力調度通知降壓站供電側有接地現象， 要求崗位人員進行排除檢查， 現場操作人員把3# 高壓線退出， 并倒用2# 高壓線， 發現接地現象轉移至2# 高壓線。 判斷此次接地可能是因現場高壓設備故障引起， 隨即對現場高壓泵進行檢查， 通過對現場設備進行檢查分析， 現場2# 高壓泵電機有接地現象。 電機解體檢查發現： 定子繞組槽絕緣損壞， 造成接地故障。 圖2 為局部過熱導致高壓泵電機故障和故障部位。

圖2 局部過熱導致高壓泵電機故障和故障部位

此次故障的原因是由于沒有嚴格落實設備的點檢定修制度， 對現場高壓設備沒有進行定期維修、檢查， 因高壓電機定子溫度相應測溫元件損壞， 導致其未及時反饋高壓設備的溫升情況， 造成了此次事故的發生。

1.1.3 未嚴格執行《 電業安全工作規程》 和“ 兩票” 制度造成的線路失電

2020 年， 某公司停產進行系統檢修， 檢修負責人在辦理完第一種工作票后， 按照工作票的技術措施逐一對10 kV 高壓設備進行安全措施的落實工作。 隨后通知工作班組人員進行10 kV 高壓設備檢查吹掃作業。 作業完畢后， 該作業項目的檢修負責人在沒有確認現場高壓設備個人保安線是否拆除的情況下， 簽字送電， 造成高壓柜速斷保護動作， 變電所運行人員未確認現場情況再次送電， 造成電網波動， 事故擴大， 所幸未造成人員傷亡。 圖3 為變壓器清掃作業中在變壓器二次側裝設個人保安線。

該模塊可以實現對茶園的環境溫濕度、光照強度、土壤含水量及溫度的采集，并通過GPRS把采集到的信息實時發送回監控中心。根據茶園信息采集的需求，選擇AM2303數字溫、濕度傳感器檢測大氣溫、濕度，采用數字光強度模塊BH1750FVI對光照強度進行檢測；選擇PH-TW土壤溫度傳感器采集土壤溫度，選擇SWR2型土壤水分傳感器采集土壤水分含量，以上兩個模塊都是模擬輸出，需要外接一個ADC0832轉換成數字信號，輸入到單片機進行相應的運算處理。

圖3 變壓器清掃作業中在變壓器二次側裝設個人保安線

此次故障的直接原因是檢修負責人與變電所運行人員沒有正確履行自己的崗位職責， 沒有按照《 電業安全工作規程》 要求的內容全程監護高壓檢修作業并在工作結束后對檢修部位進行檢查確認。變電所運行人員在沒有確認高壓柜速斷保護的原因情況下， 一味聽從檢修負責人要求， 再次送電導致電網波動事故擴大。 綜上所述， 嚴格執行和落實《電業安全工作規程》 和“ 兩票” 制度十分必要。

1.2 影響10 kV高壓線路及設備穩定運行的因素

造成10 kV 配電線路故障的因素有很多， 主要包括以下3 種。 一是電纜及設備等自身因素， 包括高壓電纜質量不良、 高壓柜無五防、 高壓柜斷路器質量差等； 二是人為因素， 包括施工質量、 施工方式造成的隱性隱患對后期高壓設備運行的影響等；三是自然因素， 包括惡劣天氣環境下對高壓設備和架空線路的影響[2]。

1.2.1 電纜及設備等自身因素

高壓電纜及高壓設備本身的質量好壞是導致10 kV 高壓系統發生故障的原因之一。 有些企業為了節約成本， 采購價格低廉的高壓電纜或高壓柜。當投入運行后， 部分電纜會隨著使用時間推移造成不同程度的絕緣老化， 如果該企業沒有完善的管理制度， 對高壓電纜失管， 會造成高壓電纜擊穿或者短路放炮的情況[3]。

1.2.2 人為因素

高壓電纜在安裝敷設線路的過程中受到長度的影響， 阻力變大， 在采用機械對電纜進行硬牽引過程中， 極易對電纜絕緣造成隱性傷害， 這種隱患在使用過程中隨著時間推移， 慢慢變成了故障點。 由于10 kV 配電線路較長， 所以不可避免的會受到人類生產活動的影響。 例如， 部分企業未經審批違規在高壓電纜周圍使用吊車、 挖機等， 會不小心挖斷電纜， 或者碰觸到高空的高壓電纜， 從而造成線路故障。 另外一個重要的人為因素是運行人員的工作不到位， 在日常巡檢時沒有做到認真負責， 導致出現隱患的線路沒有及時發現并及時檢修， 為線路安全運行埋下隱患。 同時， 如果檢修人員的檢修水平過低， 檢修質量差， 也會引發10 kV 系統故障。

1.2.3 自然因素

鳥類搭巢、 高壓設備運行地理環境、 天氣自然環境等影響也會造成10 kV 系統發生故障。 鳥類在搭巢的過程中， 一般都會選擇一些聯絡線較為密集的區域或橋架內部， 極易引發配電線路短路， 從而引發高壓柜跳閘。 極端天氣等自然因素的影響也是造成10 kV 配電線路故障的重要原因， 在惡劣天氣下， 極易發生配電線路故障。 例如雷擊、 覆冰、 大風等， 雷擊會引發跳閘和線路短路， 覆冰會損害到配電線路甚至造成線路斷線， 如果遇到大風等惡劣天氣， 一些接地物， 例如樹枝等會觸碰到電線， 從而與大地形成通路造成接地故障。 同時， 機械外力對埋在地下的高壓電纜也會造成不同程度的傷害，埋在地下的高壓電纜會受到環境的變化在地下受到外力作用發生絕緣損壞， 從而引發短路事故。 為了節約成本， 需要通過儀器對絕緣損壞的地下電纜進行放電試驗來確認故障點的位置， 找到對地放電的故障點后需對故障點制作電纜中間接頭來恢復其功能。 某些企業在處理高壓電纜中間接頭過程中， 沒有對高壓電纜中間接頭質量進行把控， 隨著長期土壤濕度的影響， 接頭部位容易產生微弱局放現象，長期碳化后導致絕緣性能降低， 再次發生電纜接地故障。

2 10 kV 高壓線路及設備故障防范措施

2.1 針對10 kV系統制定完善的管理制度

1） 電氣系統作業， 必須嚴格執行《 電業安全工作規程》 和“ 兩票” 制度， 強化管理人員對崗位“ 兩票” 作業的過程監督， 確保“ 兩票” 作業各項動作有效落實， 保證電力系統安全穩定運行。

2） 建立10 kV 運行人員的24 h 巡查制度， 每2 h進行一次巡查作業， 并細化高壓柜、 母聯柜、 PT柜等高壓設備及電纜豎井的點檢標準， 確保10 kV 供電系統狀態受控。

3） 制定缺陷消除跟蹤制度， 實現10 kV 供電系統隱患早發現早處理， 把小隱患滅殺在萌芽狀態， 提高10 kV 供電系統的健康水平， 確保10 kV 供電系統穩定運行。

4） 建立10 kV 高壓電纜和高壓柜的耐壓預試臺賬， 根據設備的重要程度及有無備用等現場實際情況階梯進行耐壓預試， 并科學安排周期， 確保10 kV高壓設備在預示周期內運行。

5） 強化檢修質量， 制定檢修作業標準， 落實檢修責任， 檢修負責人在檢修完畢后， 經專業技術人員驗收后方可投入使用， 確保檢修質量可控。

6） 組織變電所運行管理人員進行必要的技能培訓， 提升運行人員的綜合素質和專業技能， 同時制定切實可行的考核獎懲制度， 提升職工崗位操作技能， 保證各類操作安全受控。

2.2 針對環境變化導致的10 kV 系統故障采取的防范措施

2.2.1 針對惡劣天氣影響10 kV 系統的防范措施

為了盡可能減少惡劣天氣對于配電設施的影響， 相關部門可從以下3 個方面進行預防。 首先，提高室外絕緣子的耐雷擊水平， 可以采用耐張點的懸式絕緣子， 此類絕緣子很少在雷雨天氣被擊中，能夠保證配電設施的安全[4]。 其次， 就是要安裝線路避雷器， 在10 kV 的輸電端口配置金屬氧化物的避雷器、 在線路較長的地方安裝金屬氧化物避雷器以及在變壓器的高低壓側安裝金屬氧化物的避雷器， 能夠有效避免被擊中的概率， 保證輸電線路的安全。 最后， 就是在線路周圍安裝穿刺型金具， 能夠提升高溫耐受能力， 運行安全， 值得推廣。

2.2.2 針對人為因素導致10 kV 系統故障防范措施

通過完善專業管理內容， 制定切實可行的考核激勵制度和10 kV 高壓系統設備管理制度， 確保10 kV 高壓設備運行受管受控， 從而可以避免因外部施工、 巡檢不到位、 施工質量低、 檢修質量差等其他因素導致的10 kV 高壓設備故障。

3 結束語

綜上所述， 本文對10 kV 高壓線路和設備常見故障原因進行了分析， 并提出了相應的預防措施。在企業日常生產經營中， 10 kV 高壓系統在運行過程時不可避免的會出現一些故障， 主要通過制定切實可行、 科學合理的管理制度來防范故障的發生。通過提升專業技術人員和管理人員的管理水平， 使運行人員標準化作業并形成體系， 才能在各個方面減少10 kV 高壓系統故障發生的概率， 最大限度滿足企業的用電需求， 保障高壓設備的安全運行， 實現企業經濟效益最大化。