10 kV配電網運行中的常見故障與解決措施

［摘 要］文章分析了10 kV 配電網運行中的常見故障，并提出了應用配電網自動化系統、完善10 kV 線路網結構等有效的應對方法，從而顯著提高配電網的運行效率。通過實施這些策略，能夠及時準確地識別和解決故障，預防故障的發生，確保電力供應的連續性。

［關鍵詞］10 kV 配電網；常見故障；解決措施

［中圖分類號］TM73 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）02–0022–03

1 10 kV配電網線路常見故障類型

1.1 線路接地故障

10 kV 配電網中，線路接地故障是一種常見的故障類型，該故障發生時會對電網的穩定運行造成嚴重影響。這類故障主要是由于配電線路在運行過程中發生絕緣損壞，導致導線與地面或接地物體之間發生接觸。接地故障容易導致電流泄漏，引發安全隱患，嚴重時還會導致電網部分或全部停電。接地故障在所有10 kV 配電網故障中占有較大的比例，且修復工作相對復雜，需要精確地定位故障點并進行維修。

1.2 相間短路故障

相間短路故障發生時會造成嚴重的電網運行問題。相間短路故障通常是由于兩條或多條相線之間發生直接電氣連接所引起的，這種情況多發生在極端天氣條件下，導致導線斷裂、相鄰導線接觸，或者是樹枝、外來物體侵入線路間隙。此類故障的出現會造成瞬時大電流流過電網，對電網設備造成嚴重損害，甚至可能引起火災或其他次生災害。相間短路故障不僅對電網的穩定性構成威脅，還會對用戶造成巨大的經濟損失。根據電網運行數據顯示，相間短路故障伴隨著電流的急劇增加，其峰值電流可以達到正常運行電流的數倍甚至更高，導致保護裝置動作，造成大范圍停電。此外，相間短路故障的修復過程比較復雜，需要精確定位故障點，并采取相應的措施進行修復。

1.3 諧波問題

電網諧波問題會導致電網污染、正弦電壓波形畸變，以及電力系統的用電設備異常等問題。例如，電纜會因諧波產生過熱現象，危及其正常功能與壽命。變壓器過熱問題也會因諧波累積而起，威脅其穩定運行。無功補償裝置在諧波的作用下易受損害，影響電力系統的穩定性與效率。

2 1 0 kV配電網運行中的常見故障原因

2.1 季節性故障

10 kV 配電網在運行中面臨的季節性故障多種多樣，具體表現形式因季節而異。在臺風等惡劣天氣條件下，廣告牌倒塌或大片塑料雜物被風吹起，直接影響配電線路的安全運行。這類事故通常導致線路短路甚至斷路，嚴重時還會引發火災或其他次生災害。冬季時，氣候寒冷加之風力增強，容易導致輸電桿倒塌或電線斷裂，尤其是在風力過大且伴有降雪的天氣中，絕緣材料出現閃絡故障的概率顯著增加。這種情況下，配電網的運行穩定性受到嚴重威脅，不僅影響供電可靠性，還可能對周圍設施和人員安全造成威脅。進入雨季，由于降雨量的增加，農網電桿桿基多數為土埋，經常遭受雨水沖刷和浸泡，易導致電桿傾斜甚至倒塌，造成嚴重的供電中斷。另外，雨水增加還可能引發導線與金具之間的短路放電現象，增加配電網故障的風險。在雷雨季節，由于雷電活動頻繁，線路容易受到雷擊，造成絕緣閃絡故障、斷線甚至避雷器爆裂和變壓器損壞，對配電網的穩定運行構成嚴重威脅。

2.2 外力破壞

10 kV 架空線路在運行過程中，易受到鳥類在導線上筑巢或棲息，以及人們放風箏等活動中雜物落在導線上的影響，常導致電路短路或接地故障。這類故障通常導致變電站10 kV 開關保護動作掉閘，進而影響電網的穩定供電。此外，在城市建設快速發展過程中，新建樓房或拆遷時，施工單位挖掘機操作不當，時有發生挖斷主線或分支線電纜的情況。電纜被挖斷將直接導致供電中斷，嚴重影響電網的穩定運行。

2.3 施工技術問題

10 kV 配電網中，常見的問題包括桿塔基礎不夠牢固、拉線電桿未安裝或拉線松弛。這些問題在雨水沖刷或長時間浸泡等外界因素影響下會導致桿基下沉或土壤松軟，最終引起電桿傾斜，進而造成線路故障。在配電網的安全性評估中，桿塔基礎的穩定性被視為關鍵因素之一。此外，引線、線夾、刀閘等連接部位若未能牢固連接，運行一段時間后，可能會因接觸不良，導致燒損，進而引發線路故障。同時，長期運行的設備若未定期進行檢查，其性能會逐漸下降，也會增加線路發生故障的概率。此類問題通常是施工過程中監管不嚴、技術操作不規范所致。

3 10 kV配電網運行中故障的解決措施

3.1 應用配電網自動化系統

配電網自動化系統集成配電SCADA（監控與數據采集系統）、配電網調度管理及饋線自動化、拓撲分析等多種應用功能，可為配電網的高效、可靠運行提供有力支撐。通過對配電網的實時監控，SCADA系統能夠及時發現并處理故障，從而減少停電時間。SCADA 系統還可以實現遠程控制斷路器或刀閘的分合操作，快速隔離故障區域，提高供電可靠性。配電網調度管理系統通過對配電網絡的實時監測和數據分析，能夠有效地調度電網資源。系統集成的饋線自動化功能進一步提高故障處理的效率，并可通過自動切換線路或調節負荷，確保故障發生時的最小影響范圍。此外，拓撲分析功能可通過分析配電網的連接結構，幫助運維人員快速準確地定位故障點，從而極大縮短故障檢修時間。拓撲分析還可以預測潛在的故障點，為預防性維護提供數據支持。配電網自動化系統中還廣泛應用了紅外測溫儀器及故障感知預警設備。這些設備安裝在線路通道、環網柜、分支箱等關鍵位置，能夠實時監測設備狀態，提前發現異常溫升或潛在故障，實現故障的早期預警。通過實時的數據采集和分析，配電網自動化系統可以有效地減少故障發生的頻率，減輕故障帶來的影響。同時，系統的智能化管理使得配電網運維更加高效，為實現智能電網提供了堅實的技術支撐。

3.2 完善10 kV線路網結構

通過實施雙供與多供模式，并形成標準接線，能顯著提升10 kV 配電網的整體性。10kV 架空線路宜環網布置，開環運行，采用柱上負荷開關將線路多分段，適度聯絡（圖1）。在雙供與多供模式下，10 kV配電網通過兩條或多條獨立的供電路徑向用戶提供電力，從而在一條路徑發生故障時，其余路徑仍能保持供電。這種配置極大地增強了電網應對故障的能力，減少了因單一故障點造成的大范圍停電情況。此外，標準接線的實施進一步確保了電網的穩定運行，提高了電網運維的效率。為了進一步提高10 kV 線路的技術裝備水平，不斷提升其輸送功率，主干線路中應當增設分段開關和支線開關。這些開關的安裝使得線路運行更加靈活，可以根據需要快速調整供電路徑或隔離故障區域，最大限度地減少停電范圍。這種結構優化使得電網能夠在各種不確定因素下維持穩定運行，極大地提高了電網對故障的應對能力。增設的分段開關和支線開關不僅提高了電網的調度靈活性，還降低了故障恢復時間，減少了故障對用戶的影響。通過這些措施，電網運維人員可以更有效地管理電網，保證電力系統的高效運行。

3.3 應用中性點柔性接地及故障相主動降壓消弧裝置

中性點柔性接地及故障相主動降壓消弧裝置是一種先進的故障處理設備。這種設備主要用于提高配電網對單相接地、斷線、弧光放電等故障的快速響應和處理能力，從而提升電網的整體穩定性。中性點柔性接地通過在中性點直接外加零序電壓源，能夠主動調控中性點位移電壓。這一過程的核心是將故障點電壓有效抑制至300 V 以下，顯著低于電弧重燃電壓。中性點柔性接地的應用能夠在電弧發生初期迅速進行干預，從而有效防止電弧的持續和擴大，減少對電網及設備的損害。故障相主動降壓消弧裝置的引入，為配電網提供了一個快速有效的故障處理手段。該裝置在檢測到故障發生時，能夠在100～300 ms 內完成故障補償，極大地縮短了故障處理時間，可有效避免故障擴散，減少因故障可能造成的大范圍停電影響。此外，中性點柔性接地及故障相主動降壓消弧裝置還可以減少故障對電網中其他設備的影響，特別是對敏感設備的保護。電力系統中性點接地方式如圖2 所示。

3.4 采用先進的新技術

采用先進的新技術是提升10 kV 配電網運行效率和降低故障率的重要措施。這些技術的應用能夠提高配電網的智能化水平，增強其故障處理能力。例如，利用GPS 系統對配電變壓器和桿塔進行定位，可以實現配電網的精確監控。這種定位系統能夠確保對配電網的每一個關鍵部分都進行有效監測，無論是定時還是在特定情況下都能快速準確地定位到潛在或已經發生的故障點。這種定時、定位的監測方式，使得故障處理變得更加迅速高效。自動選線裝置的應用是解決配電網故障的另一項關鍵技術。當配電網發生單相接地故障時，自動選線裝置能夠迅速切換到備用線路，確保供電的連續性。此外，真空斷路器的使用也是提升配電網可靠性的重要措施。真空斷路器以其無油化的特點，相較于傳統的分支開關，具有更低的故障發生頻率和更高的操作可靠性。這種斷路器在配電網中的應用，可有效減少維護需求，提高整個系統的安全性。

3.5 防范自然災害

通過升級絕緣子，將傳統的針式絕緣子更換為懸式絕緣子，可以有效降低閃絡故障的概率，提高10 kV 配電網線路的防雷能力。懸式絕緣子具有更好的電氣性能和機械強度，能夠在雷電等極端天氣條件下提供更加可靠的保護。此外，提升絕緣子的耐雷能力，能夠增強配電網對雷擊的防御能力，減少雷電引起的故障。配電網中避雷器的使用也是防范自然災害的關鍵措施。避雷器中的金屬氧化物能夠在雷電沖擊時快速響應，保護配電網不受損害。在變壓器兩側、配電網出線端及事故多發處安裝避雷器，能夠有效地吸收和分散雷電流，防止雷電對電網設備造成損害。此外，通過氣象部門提供的天氣預報和災害預警信息，可以提前做好準備，采取相應的預防措施，減輕自然災害對配電網的影響。

4 結束語

10 kV 配電網作為電力供應鏈中至關重要的一環，其運行中可能出現的各種故障及其解決措施是電網運維的重要內容。通過采用先進技術、強化日常維護、優化管理策略及提高應急處理能力，可以顯著降低故障發生的頻率，保障電力的穩定供應，也為社會經濟的發展提供堅實的基礎。未來，隨著電力技術的持續進步和電網智能化的深入發展，10 kV 配電網的故障處理將會更加高效智能。

參考文獻

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