10kV線路常見故障原因及查找方法分析

夏曉峰 金融

上海市南電力（集團）有限公司 上海 201800

引言

本文通過深入了解故障的形成原因和相應(yīng)的查找方法，能夠更好地識別和解決線路故障，提高電力系統(tǒng)的可靠性和安全性。在故障原因方面，將重點探討過載、短路、地線故障、絕緣故障、電氣設(shè)備故障以及外力破壞等幾個常見的原因。了解這些故障原因及查找方法，可以幫助電力工程師和維護(hù)人員更加全面地了解10kV線路的故障和異常情況，并能夠有效地采取措施以解決各種問題。通過提高故障診斷和修復(fù)的能力，可以最大限度地減少停電時間，確保電力系統(tǒng)的可靠運行。

1 10kV線路常見故障原因

1.1 電力負(fù)荷過重

當(dāng)供電區(qū)域的用電需求大幅增長時，電力負(fù)荷會超出原設(shè)計容量。例如，新建工業(yè)區(qū)、商業(yè)中心或居民區(qū)的開發(fā)，以及電氣化項目的推進(jìn)，都可能導(dǎo)致電力負(fù)荷的增加。電力負(fù)荷在不同的時間段和區(qū)域可能存在不均衡，造成某些線路承受較大負(fù)荷而其他線路負(fù)荷較輕。如果不能有效地平衡負(fù)荷，某些線路可能會超負(fù)荷運行，引發(fā)故障。如果輸電線路的設(shè)計能力不足或未來負(fù)荷增長考慮不充分，就容易導(dǎo)致線路電力負(fù)荷過重。

當(dāng)供電區(qū)域發(fā)生用電負(fù)荷變化時，如新增用電設(shè)備或調(diào)整用電方式，如果配網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)整不及時，可能導(dǎo)致某些線路電力負(fù)荷過重。非法用電行為，如擅自接入電力設(shè)備、盜用電等，也會導(dǎo)致電力負(fù)荷增加，超出線路的設(shè)計能力。

1.2 外部環(huán)境影響

外部因素如大風(fēng)、冰雪、雷擊等天氣條件或人為因素，例如施工作業(yè)、樹木倒塌等，都可能導(dǎo)致線路設(shè)備受損、絕緣子擊穿或?qū)Ь€斷裂等故障。長時間運行和環(huán)境因素會導(dǎo)致絕緣材料老化、劣化，使線路絕緣能力下降，造成絕緣失效和故障發(fā)生。線路設(shè)備如斷路器、隔離開關(guān)、電纜接頭等可能存在設(shè)計缺陷、制造質(zhì)量問題或長期運行損耗等，導(dǎo)致設(shè)備本身故障或失效。

1.3 設(shè)備老化和損壞

線路設(shè)備長時間運行會受到電流、電壓、溫度等因素的影響，容易導(dǎo)致材料疲勞和老化。電氣設(shè)備在正常運行過程中，存在一定程度的電弧、熱量和振動等，這些因素對設(shè)備的絕緣材料、金屬部件和連接處產(chǎn)生一定的損傷和磨損。線路設(shè)備所處的環(huán)境條件也會對設(shè)備造成影響。比如高溫、低溫、潮濕、鹽霧等惡劣環(huán)境條件下，設(shè)備可能因為材料老化、腐蝕、絕緣擊穿等情況而損壞。

不合理的制造工藝或設(shè)備安裝過程中的錯誤操作，可能導(dǎo)致設(shè)備在加工、組裝或安裝時存在隱患，從而在運行時出現(xiàn)故障。設(shè)備本身的設(shè)計缺陷，比如材料選擇不當(dāng)、結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、電路參數(shù)設(shè)置錯誤等，都可能導(dǎo)致設(shè)備在運行中容易發(fā)生故障。如果線路設(shè)備長期運行在過載狀態(tài)下，超過了其額定容量和設(shè)計要求，將導(dǎo)致設(shè)備溫升過高、電氣參數(shù)異常，最終損壞設(shè)備。

2 10kV線路故障要點

2.1 故障預(yù)防

定期對10kV線路進(jìn)行巡視，及時發(fā)現(xiàn)可能存在的隱患，并進(jìn)行維護(hù)和修復(fù)。巡視的范圍包括線路支架、絕緣子、導(dǎo)線及接地裝置等。保持設(shè)備的干凈整潔，清除積塵和異物，避免灰塵和雜質(zhì)對設(shè)備絕緣性能的影響。定期對各個設(shè)備進(jìn)行電氣性能測試，如電阻測試、絕緣電阻測試、耐壓試驗等，檢測設(shè)備的工作狀態(tài)，確保其正常運行。

加強對環(huán)境因素的防范措施，尤其是在惡劣的氣候條件下，如高溫、低溫、濕度大、鹽霧等情況下，采取相應(yīng)的防護(hù)措施，保護(hù)設(shè)備不受環(huán)境侵害。嚴(yán)格遵守設(shè)備的額定容量和設(shè)計要求，禁止將設(shè)備長時間運行在超負(fù)荷狀態(tài)下，避免設(shè)備的溫升過高和電氣參數(shù)異常。定期對設(shè)備進(jìn)行檢修和保養(yǎng)，更換老化損壞的零部件，確保設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)。加強對運維人員的培訓(xùn)，提高其對設(shè)備故障預(yù)防的認(rèn)識和技能。同時建立健全的管理制度，明確責(zé)任分工，確保故障預(yù)防工作的落實。利用智能監(jiān)測技術(shù)，如紅外熱像儀、在線監(jiān)測、故障診斷等系統(tǒng)，實時監(jiān)測線路設(shè)備的運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)潛在問題，并及時采取措施解決，有效預(yù)防故障的發(fā)生。

2.2 定期檢測

對10kV線路的支架、絕緣子、導(dǎo)線、接地裝置等進(jìn)行視覺檢查，查看是否有破損、腐蝕、松動等異常情況。使用紅外熱像儀對線路設(shè)備進(jìn)行無損檢測，檢測設(shè)備的溫度分布圖，發(fā)現(xiàn)高溫點或異常溫度變化，可能是線路故障的潛在原因。對線路設(shè)備進(jìn)行電阻測試、絕緣電阻測試以及耐壓試驗，檢測各個設(shè)備的電氣性能是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。通過遙測監(jiān)控系統(tǒng)，實時獲取線路設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，如電流、電壓、功率因數(shù)等，判斷設(shè)備是否正常運行，是否存在異常情況。

利用超聲波檢測技術(shù)，對線路設(shè)備進(jìn)行超聲波掃描，檢測設(shè)備內(nèi)部是否存在放電或絕緣損傷，預(yù)防潛在故障的發(fā)生。對接地裝置和接觸件進(jìn)行接觸電阻測量，判斷接地裝置是否良好連接，是否存在接觸不良的情況。對線路設(shè)備進(jìn)行防雷檢測，檢查避雷器、避雷線等是否正常運行，是否需要更換或維修。定期整理、歸檔維護(hù)記錄和歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和故障統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)線路設(shè)備的異常變化和故障頻率，為預(yù)防措施的制定提供依據(jù)。

2.3 運行監(jiān)測

通過安裝電流互感器和電壓互感器，實時監(jiān)測10kV線路的電流和電壓情況?？梢耘袛嘣O(shè)備是否正常運行、負(fù)荷是否合理分布以及是否存在過載或欠載等問題。使用溫度傳感器或紅外熱像儀，對線路設(shè)備的關(guān)鍵部位進(jìn)行溫度監(jiān)測。異常的溫度變化可能意味著設(shè)備故障或不正常工作，需及時發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)措施。通過絕緣監(jiān)測裝置對線路設(shè)備的絕緣狀況進(jìn)行實時監(jiān)測。檢測絕緣電阻、介質(zhì)損耗因數(shù)等參數(shù)，判斷絕緣性能是否正常，防止絕緣擊穿或絕緣損壞引起故障。

記錄并統(tǒng)計電網(wǎng)的有功功率、無功功率、功率因數(shù)等參數(shù)，分析電能使用情況、負(fù)荷變化趨勢，以及可能引起故障的異常波動。通過采集和分析電流、電壓、頻率等參數(shù)的波形圖，識別和分析電氣設(shè)備的故障特征，如閃絡(luò)、諧波、電弧等異?，F(xiàn)象，及時采取維修措施。利用故障錄波和故障顯示系統(tǒng)，對線路故障進(jìn)行在線定位。根據(jù)故障表象、信號傳輸時間等方法，精確定位故障點，縮短搶修時間。建立線路故障監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，通過設(shè)定合理的閾值和報警規(guī)則，對實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)異常情況及時發(fā)送報警信息，提醒維護(hù)人員采取措施。

3 10kV線路故障查找方法

3.1 線路巡視

巡視人員需要仔細(xì)觀察10kV線路上的設(shè)備、桿塔、絕緣子等部件，尋找是否有明顯的損壞、變形或其他異常情況。特別要留意跳閘器、隔離開關(guān)、斷路器等關(guān)鍵設(shè)備和絕緣子串的狀態(tài)。巡視人員可以用手輕輕接觸設(shè)備外殼或部件表面，檢測是否有明顯的熱量或震動。異常的溫度和振動可能是設(shè)備故障的跡象。

在巡視過程中，巡視人員應(yīng)傾聽設(shè)備運行時是否有不正常的噪音，如電弧聲、放電噪音、機械振動聲等。這些聲音通常是設(shè)備故障或異常情況的征兆。一些設(shè)備故障可能伴有特殊氣味的釋放，如電氣設(shè)備的焦糊味、灼燒味等，巡視人員需要留意周圍空氣中是否存在異常的氣味。

使用紅外熱像儀對10kV線路設(shè)備進(jìn)行掃描，可以得到設(shè)備表面溫度的分布圖像。異常的熱斑可能意味著設(shè)備存在問題，如松動接觸、負(fù)載不均衡等。安裝故障指示器在線路上，這些指示器可以自動監(jiān)測電流和電壓波形，一旦發(fā)生故障，會立即產(chǎn)生可見或聽覺信號，幫助定位故障點。查看歷史的設(shè)備維護(hù)記錄、巡視報告以及前期巡視記錄，尋找是否有類似故障的先例或線索，并重點關(guān)注容易出現(xiàn)問題的設(shè)備或地點。

3.2 電力設(shè)備測試

使用合適的測試儀器，測量10kV線路的電壓、電流、功率因數(shù)等參數(shù)，以確定設(shè)備的工作狀態(tài)是否正常。例如，可以使用數(shù)字電能表、示波器等設(shè)備進(jìn)行測量。使用絕緣電阻測試儀對設(shè)備的絕緣狀態(tài)進(jìn)行測試，檢測絕緣電阻是否達(dá)到要求。這可以幫助排查絕緣擊穿、絕緣老化等問題。檢查設(shè)備的接線端子或連接器是否有松動、腐蝕等情況?？梢允褂媒佑|電阻測試儀器來測量接點電阻，確保接觸良好。

使用示波器或功率質(zhì)量分析儀等設(shè)備對電壓、電流波形進(jìn)行測量和分析，以查找波形異?；蛑C波問題，關(guān)注電壓降低、電流不平衡等現(xiàn)象。對電力設(shè)備如變壓器、互感器等進(jìn)行變比測試，以確定變比是否符合設(shè)計要求。比率測試儀能幫助發(fā)現(xiàn)變比偏差和變壓器檔位切換問題。對有載分接開關(guān)進(jìn)行操作測試，驗證分接開關(guān)的正常切換和穩(wěn)定性?？梢允褂脺y角儀或特殊的測試設(shè)備來檢測分接轉(zhuǎn)換過程中的電流中斷時間和跳閘時間等參數(shù)。使用紅外熱像儀對設(shè)備表面進(jìn)行掃描，查找是否存在溫度異常的區(qū)域。溫度異?？赡鼙砻髟O(shè)備存在電阻、接觸不良或過載等問題。記錄故障發(fā)生時的電壓和電流波形，使用故障錄波儀或數(shù)字保護(hù)裝置提供的故障錄波功能進(jìn)行分析，以確定故障類型和發(fā)生位置。

3.3 超聲波檢測技術(shù)

利用超聲波檢測技術(shù)可以幫助發(fā)現(xiàn)線路設(shè)備中的隱患。超聲波檢測可以探測到設(shè)備的絕緣狀態(tài)、局部放電等問題，從而及早發(fā)現(xiàn)并修復(fù)潛在故障。超聲波檢測技術(shù)是一種常用的線路故障查找方法，適用于10kV線路的故障排查。超聲波檢測技術(shù)利用超聲波在物質(zhì)中傳播的特性，通過檢測和分析超聲波信號的變化，來確定線路中存在的故障位置。

通過在關(guān)鍵部位安裝溫度傳感器，實時監(jiān)測線路的溫度變化。溫度異?？赡苁菍?dǎo)線過載、接觸不良或者設(shè)備老化等問題的表現(xiàn)，及時監(jiān)測可以避免潛在的故障風(fēng)險[4]。

監(jiān)測線路的電流變化情況，及時發(fā)現(xiàn)過流或短路等異常情況，并采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理?？梢酝ㄟ^電流互感器、電流傳感器等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測。

對線路的供電電壓進(jìn)行監(jiān)測，確保電壓在正常范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。若發(fā)現(xiàn)供電電壓過高或過低，需要及時采取措施調(diào)整電壓，以保證線路設(shè)備的正常運行。

配置故障監(jiān)測終端和報警系統(tǒng)，通過監(jiān)測設(shè)備和智能算法分析數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)線路故障或異常情況，并及時報警通知相關(guān)人員進(jìn)行處理。

3.4 紅外熱像儀檢測

紅外熱像儀是一種非接觸式的故障檢測工具，可以通過紅外圖像識別出線路設(shè)備中的熱點，即潛在的故障點。通過使用紅外熱像儀檢測線路設(shè)備，可以更加準(zhǔn)確地定位故障，提高故障排除的效率。

準(zhǔn)備工作：在進(jìn)行紅外熱像儀檢測之前，需要確保設(shè)備運行在正常工作條件下，例如正常負(fù)荷、正常環(huán)境溫度等。

檢測程序：按照線路的布置和連接關(guān)系，逐一掃描設(shè)備表面，利用紅外熱像儀獲取設(shè)備的紅外熱像圖像。

分析圖像：通過觀察紅外熱像圖像，注意異常的熱點、溫度升高、過熱區(qū)域等，這些異?？赡苁蔷€路故障的跡象。

故障診斷：根據(jù)紅外熱像圖像的分析結(jié)果，結(jié)合設(shè)備運行狀態(tài)和經(jīng)驗判斷，確定故障的類型和位置。

需要注意的是，紅外熱像儀檢測只能檢測到設(shè)備表面溫度異常，不能直接確定設(shè)備內(nèi)部的具體故障原因。因此，在使用紅外熱像儀檢測時，還需要結(jié)合其他測試方法和專業(yè)人員的經(jīng)驗進(jìn)行綜合分析和判斷。

4 結(jié)束語

10kV線路作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，其故障原因的分析和查找方法的探討對于保障電力供應(yīng)的穩(wěn)定性至關(guān)重要。應(yīng)充分意識到線路負(fù)荷、外部環(huán)境等因素可能對線路產(chǎn)生影響，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)防。同時，合理利用線路巡視、電力設(shè)備測試、超聲波檢測技術(shù)以及紅外熱像儀檢測等方法，能夠幫助更快速、準(zhǔn)確地排查線路故障，提高電力系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。