配电网故障原因分析及防范措施探讨

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  摘要:本文通过对10kV配电运行故障跳闸进行分类统计分析,找出跳闸原因,积极探索防范措施,这对于提高配电网管理水平具有重要意义。
  关键词:10KV配网 故障分析 防范措施
  0 引言
  随着我国经济发展不断加快,产业结构不断优化,经济飞速发展,综合实力明显增强。从表1可以看出岳阳市近五年来的供电负荷增长情况和售电量增长情况,五年来岳阳市的供电负荷增长了83.9%,年平均增长了16.78%,售电量五年来增长了50.05亿kwh,年平均增长了10.01%,这个增长是比较大的,特别是供电负荷翻了近一番。配电网是对用户直接供电的供电设备,10kV配电网发生故障不但给供电企业造成经济损失、而且严重影响了广大居民的正常生产和生活用电。根据我公司配电网络的实际运行状况,本文对岳阳市城配网发生的10kV配电故障跳闸进行了分类统计分析,找出跳闸原因,积极探索防范措施,这对于减少故障停电,提高供电可靠性具有重要意义。
  1 城配网常见故障类型分析
  以下表2中对岳阳市城配网在2003年度故障跳闸类型进行了统计,图1对故障类型进行了比例划分,图2对运行单位设备故障原因进行了细分。从以下图表可以看出,用户管理的设备发生故障引起配电网跳闸所占比例最高达 47次 占34%,运行单位类其次36次占27% ,而在运行单位管理的设备中引起配电网跳闸的主要设备为电缆、电缆头占25%和绝缘子跌落保险占28% ,而用户的配电变压器故障引起的有14次占用户原因30%,电缆或电缆头11次占23%,再其次就是雷暴风雨冰雪等自然灾害引起的配电网故障跳闸18次占14%,外力破坏引起的配电网故障跳闸有14次占11%。
  2 城配网常见故障原因分析
  2.1 用户产权设施造成的故障最高原因主要为: 用户产权电力设施普遍无人管理、不按规定周期进行预防试验,配电房防护措施不完善、电缆沟坍塌积水等问题,设备大都老旧质量低,这些运行已久的设备,其内部绝缘、瓷瓶老化严重,经高温或风吹雨淋后易发生故障。因缺乏维护,内部故障时,分界点的开关不跳闸或高压保险未熔断,甚至有的单位直接将高压保险短接,造成越级跳柱上开关甚至跳变电站开关。
  2.2 配电变压器、避雷器、跌落保险、柱上开关设备方面的原因主要为:配电变压器故障原因大都是由于配电变压器套管漏油、套管密封不严进水而使绝缘受潮损坏或套管的电容芯子制造不良,使内部游离放电,过载造成接线柱发热,高负荷时易过载造成三相绕组烧坏,或操作不当引起弧光短路。避雷器、跌落保险、柱上开关质量较低或运行时间较长未能定期进行校验或更换,击穿后形成线路停电事故。如我单位在90年代末和20年代初网改的ZW型开关现安装有120多台,该开关设计不合理,材料易锈蚀,开关操作机构落后,易出故障。
  2.3 架空配电线路主要故障为断线、接地、短路、缺相、绝缘子劣化破裂原因等:①断线主要由于导线损伤、断股、断裂或严重老化造成,导线损伤、断股会降低导线的机械强度、减少导线的安全载流量,情况严重时就造成导线断裂,架空线因长期裸露在空气中,年份增长氧化越严重,导致截面减小,而10kV线路大都是采用的纯铝绞线,在大风大雨或受冰雪影响引起断线,导线接头发热也容易引起断线,导线接头在长期运行中,常因氧化、腐蚀等原因而产生接触不良,使接头处的电阻远远大于同长度导线的电阻,电流的热效應使接头处导线的温度升高,从而造成接头发热。②线路接地主要是由于树枝碰线、避雷器单相被击穿,一相导线断线落地、跳线风偏造成对杆塔放电。线路单相接地后会造成三相平衡系统受到破坏,非故障相的电压将会升高到原来的 EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT 倍,可能会引起非故障相绝缘的破坏。③线路短路大都是两相短路,因雷击、混线、外力破坏原因造成,如发生两相短路,短路的放电点会形成强烈电弧烧坏导线。如发生三相短路一般是因线路倒杆、三相导线断线混绞或带地线合闸等。④线路缺相主要原因是导线断线后未接地,或保险丝一相烧断,杆塔一相跳线烧断或接头不良就易造成线路缺相,线路缺相后此时送电端三相有电压,但受电端一相无电流,用户的三相设备便无法运转。⑤绝缘子劣化破裂,导致接地或绝缘子脏污引起闪络、放电、绝缘电阻降低,跳线烧断搭到铁担上。
  2.4 电缆故障主要为短路、接地、断线原因:电缆发生短路,一是因电缆本身质量或施工质量原因,二是外力破坏造成,主要是直埋电缆,在其它建设的地面施工中易受到损伤,这占大多数电缆故障;三是电缆过负荷过电压运行,在运行中有高压突然窜入或长期超负荷运行,使绝缘强度受到破坏,将电缆击穿。如岳阳市城区在90年代首批进行网改的电缆、线路设计较小,居民用户用电增长快,甚至有的配电台区去年只有5、60kW,今年就达到近200kW,电缆却大都是35、50、70的,过负荷易烧坏。而以往为节约资金,采取的直埋方式不砌沟、不安管、不做井,容易受损。电缆接地主要是由于电缆某一芯或数芯对地击穿引起。原因是由于电缆腐蚀、铅皮裂纹、绝缘干枯、接头工艺不达标或材料质量不过关造成。电缆断线,主要是因受到机械损伤、地形变化导致电缆被强制受力移动,或电缆短路起火烧断。
  2.5环网柜故障原因为:① 环网柜中配套的一些避雷器击穿、爆炸,造成电缆室内相间短路或者电缆头对环网柜外壳放电。②操作机构故障引起,环网柜由于受潮又长期不操作,机构弹簧、控制回路开关的辅助触点等容易锈蚀,引起机构失灵。③电缆终端头故障引起,由于电缆头本身质量以及施工工艺不过关,以及大截面电缆在安装后逐渐释放应力,在潮湿环境下易放弧击穿。④电缆室支持绝缘子或母线桩头由于处在潮湿等恶劣环境下易发生沿面放电甚至击穿。⑥目前环网柜中主要采用熔断器.负荷开关的组合来对中小容量配电变压器进行保护。熔断器在熔断时顶针不能正常触发机构跳闸造成故障扩大。
  2.6外力破坏造成的故障原因为:①城区大部分线路都架设在公路边,驾驶员违章驾驶,车辆撞到电杆,造成倒杆断线。②城市中基建、市政施工时,对配网造成破坏,一是基面开挖伤及地下敷设电缆;二是施工机械、物料超高超长碰触带电部位或破坏杆塔。③市区规模扩大,原来处于空旷地带中的配电线路正逐步被扩大的城市建筑物延伸包围。部分违章建筑物,直接威胁了线路的安全运行。④动物危害。如鼠、猫、蛇等动物爬到配电变压器上造成相间短路。   2.7 自然灾害造成的故障: 一般是在大风大雨冰雪、雷击时发生的故障。城市中因高楼大厦较多,无形中起到了消雷的作用,所以很少会因雷击发生跳闸,雷击故障大都发生在郊区配电线路,因为架空10kV线路的路径较长,加上郊区沿涂地形较空旷,附近少有高大建筑物,所以在每年的雷季中常遭雷击,其现象有绝缘子击穿或爆裂、断线、避雷器爆裂、配变烧毁等。10kV配电线路相间距离较小,大风易造成相间短路,又因10kV配电线路线径较小,大都是使用的纯铝绞线,因长期氧化在大风大雨或冰雪履盖下易发生断线。
  2.8 树木造成的故障:城市绿化在带来宜人绿色生态城市环境同时,但对配电线路带来的影响不容忽视。在清理树障的过程中,部分单位、居民对清除树障的安全重要性认识不足,不予配合,使线路隐患不能够及时清理,一遇刮风下雨,极易造成导线对树木放电或树枝断落后搭在线上或配变台架上,风雨或冰雪较大时,甚至会发生整棵树倒在线路上,压迫或压断导线,引发线路事故。
  3 10KV配电网故障的防范措施探讨
  3.1 對架空配电线路要做好“六防”工作:
  3.1.1防雷:①每年雨季前,要更换已损坏的绝缘子及劣质瓷瓶,对其防雷装置要进行检查、维修、定期测试其接地电阻。②安装线路防雷绝缘子应是一个经济、简单、有效的措施。我单位在2011年安装了一批防雷绝缘子,效果比较明显,特别有对比的是,在一条双回共杆线路上,一回为公用线路,一条为专变用户线路,在公用线路上安装了防雷绝缘子后,同杆的专线绝缘子和线路受到了雷击断线,而公用线路毫发无损。③在变电所10kV出线端装设金属氧化物避雷器以及在变压器高低压侧装设相应电压等级的避雷器都是有效的方法。
  3.1.2防暑:高温季节前,要做好对导线弧垂、交叉跨越距离的检查和调整工作,防止弧垂过大导致事故,要对安全距离不够的树竹进行砍伐。在高温高负荷时要对大负荷线路和设备要加强红外线测温,并注意各连接点和接头的温度变化情况。
  3.1.3防冰冻:冬季前要重点砍伐树木,防止冰雪时压断树木倒在线路或设备上。
  3.1.4防风:多风季节前,在线路两侧剪除过近的树枝,检查杆基,必时回要加固。
  3.1.5防汛:雨季前,要对易受河水、湖水等冲刷或因挖土造成杆基不稳的电杆采取加固措施。
  3.1.6防污:在易发生污闪事故的季节到来之前,结合状态检修停电检修对绝缘子进行劣质绝缘子检测和清扫,在污染严重的地段应选用防污绝缘子。
  3.1.7架空配电线路除做好以上“六防”措施外,特别要求的是跳线不得进行绑扎,应使用穿刺型防弧金具,这样安装方便,密封性能好,金具高压电极与绝缘导线紧密接触,多次耐受电弧烧灼,运行安全可靠。另外要分段加装柱上真空开关,缩小故障范围,减少停电面积和停电时间,有利于快速查找故障。
  3.2 对电缆事故的预防措施:主要是应提高设计标准,无论是10kV还是0.4kV原则上都应采取隧道或砌沟埋沙盖板方式,在特殊地形影响无法采取隧道或砌沟的方式下才能采取直埋方式,直埋也必须采取穿管埋沙盖板,且所有电缆接头必须做井,电缆管沟井都要设计有防水措施,电缆地面要设置醒目的标志,特别注意的是要保证施工工艺合符要求。
  3.3对环网柜的对策措施:①适当加高环网柜、电缆分支箱的基础高度,露出地面尺寸应不得小于0.5m,并在基础四周安装通风孔洞,这样即对防潮通风有好处,电缆安装又比较方便,工艺质量易得到控制,又由于户外环网柜长期运行在室外,环境相当恶劣,建议环网柜的外壳采用不锈钢材料制作。②加强电缆的固定,不能使电缆连接处的套管承受扭力,电缆要在连接套管的正下方垂直进入并且牢固固定,不能让电缆下部处于斜扭状态。③注意安装时的工艺要求,安装时要克服接线端子平面从倾斜到平行的扭转力,对于T型或肘型电缆接头,要使用力矩扳手,按照产品安装施工工艺规定的力矩值对螺栓进行紧固。④加强对运行中环网柜的温度的监测。由于环网柜是相对封闭的开关柜,在运行中不能打开,因此在运行中应使用红外成像测温仪可以测量环网柜电缆小室的前面板温度,观察和周围备用电缆仓位或轻载仓位是否存在明显的温度差,在电缆连接处可设置温度传感器,实时检测接头处的温度变化。⑤ 在电缆室应设计安装加热器等除湿装置,还可加装故障报警装置,其任一负载或传感器损坏或开路,相应报警灯应显示。
  3.4针对外破应采取的措施:①提高设计标准,如加高杆塔,尽量减少直埋电缆。②为杜绝或减少车辆碰撞杆塔事故,可以在交通道路的杆塔上涂上醒目的反光漆,或设置防撞混凝土墩,并刷上反光漆,在拉线上加套反光标志管。③健全线路杆塔、电缆警告牌、标志牌等。④做好线路的清障工作。针对违章建筑进行解释、劝阻、并及时报经信委电力执法部门下达隐患整改通知书,以明确责任。
  3.5 加强运维管理工作:①应加大配网建设改造力度,尽量减少长距离供电线路,使配网结构、变电站布置趋于合理,提高线路的绝缘化水平,实现“手拉手”环网供电,提高配网运行方式的灵活性。对于柱上油开关、高耗能配变等早期投运的老旧设备,逐步淘汰。②在负荷高峰期要开展负荷监测和红外测温工作,并密切注意馈线、配变的负荷情况,及时调整负荷平衡,避免接头、连接线夹等因过载发热烧毁。③加强用户设备管理工作。对新上用户的设备质量严格把关,T接点要安装负荷开关,尽量做到用户设备故障不出门,对用户的重大设备缺陷要及时下发整改通知书。
  3.7 应用新技术新设备:①实现配网自动化,对配电网进行实时监测,随时掌握网络中各元件的运行工况,及时消除故障。②安装小电流接地自动选线装置,此装置能够自动选择出发生单相接地故障线路,时间短,准确率高,改变传统人工选线方法,对非故障线路减少不必要的停电,提高供电可靠性,防止故障扩大。③在配电线路T接点支路上装设线路接地故障指示器,用以辅助故障范围及性质的指示。④在新建或改造的配电线路中的分段、分支开关要采用绝缘和灭弧性能好,检修周期长,高寿命无油化的真空断路器,以减少线路断路器的故障。
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