城市配电网设备元件故障对供电可靠性影响及改进措施

陈显江

(广东电网公司肇庆广宁供电局，广东 肇庆 526300)

随着我国经济的飞速发展与人民的生活水平提高，社会广泛使用高新科技产生与信息化设备，对供电可靠性要求越来越高。配电系统可靠性是电力系统可靠性的不可分割部分，对人们产生、生活有着直接的影响，受到社会普遍关注。与发电和输变电组成的电力系统可靠性不同，配电可靠性作为电力系统的终端，没有系统的描述和表示方法，却又是直接与用户联系，一旦发生故障或者是直接检修，都会造成供电中断。据肇庆供电局2012年不完全的统计，城市用户停电80%以上是城市配电环节故障引起的。显然，配电系统已成为了影响供电可靠性的最重要部分。随着电力市场改革深入，电力企业逐渐面向用户，以用户为中心，需要逐步改造城市配电网，从节约成本角度出发，减少配电网络元件及设备故障，建立配电可靠性评估程序，保证供电质量，赢得用户对电力企业的信任，提高经济效益和社会效益。

一 配电网元件可靠性分析

在城市配电网中，最为复杂的配电设备与装置当数配电网络元件。这些元件的连接复杂，操作、检修以及发生故障都对供电可靠性产生重要的影响。在实际工作中，变压器、断路器、线路串联系统中，常常发现线路的故障率比别的元件要高，而且修复时间长。

二 常见的电力设备元件故障原因分析

近年来，随着广东电网公司不断加强各供电局的基础管理工作，鼓励、支持地方供电局引大量引进先进设备，使得电力设备故障率大为降低，保证了供电可靠性，但在10kv电网变压器、架空线路、电缆线路、断路器等设备故障还是比较常见，占整个配电网故障的80%以上。通过收集城市配电网故障的大量的历史数据分析，认为主要原因有三种:

(一)绝缘老化以至被击穿

绝缘击穿是造成配电网停电的重要原因之一。绝缘配置是一个经济技术综合优化的问题。长期以来，我国配电网受经济因素影响较大，因此综合限压措施、供电可靠性、绝缘强度与基建费用、运行费用等等经济技术因素进行综合的优化。绝缘老化主要是设备绝缘的固体与液体长期受到外界因素的影响发生不可逆转的变化。城市配电设备大多数都暴露在户外，长期受到紫外线、酸碱盐尘、臭氧等外界因素的影响，逐渐老化。再加上未能及时发现老化，采取措施，直至发生故障才检修，这样大大降低了供电的可靠性。

(二)过电压引起故障

在城市配电网中，绝缘水平普遍较低，往往容易受到雷击或者其他因素影响出现过电压引起设备故障，影响供电可靠性。配电网过电压引起设备故障主要有三方面和原因:一是雷害事故。雷击过电压造成配电网设备损坏是设备故障的重要原因，通常有有直击雷和感应雷过电压两种。直击雷是直接击中电力设备或者线路，这类事故对设备的损坏程度不大。而感应雷过电压是雷击地面巨大的雷电流，通过雷电流磁场耦合的形式在电力设备上产生过电力，并在电网中传播，在防雷措施不当或者绝缘薄弱地方就会产生反击、闪络，从而引起电力设备故障;二是弧光过电压引起设备故障。配电网系统的弧光过电压是各种接地故障产生电弧并且反复熄灭、重燃，从而产生比额定电压高出数倍的过电压，引起设备故障;三是铁磁谐振过电压引起设备故障。配电变压器、互感器等设备的铁心磁化特性为非线性导致了电感参数也是呈非线性，在一定条件下发生铁磁谐振，从而产生不同频率的谐振过电压引起设备故障。当然，除了上述三种常见过电压引起电力设备的故障外，还有传递过电压、断线过电压、定相过电压等也会危及到设备的运行。要保证供电可靠性，就必须要多个过电压共同抑制。

(三)外力破坏引起故障

所谓的外力破坏是指来自电力系统以后的因素对连续供电进行破坏。外力破坏电力设备设施引起的停电事故也不城市配电网供电可靠性不可忽悠的因素。按引起事故的原因，可以分为人为原因和非人为原因。人为原因主要是施工、偷盗行为、车辆破坏;非人为原因如风筝和结婚彩带等杂物、小动物进入等等。以广东电网公司某供电局2010年外力破坏统计如表1所示。

表1 广东电网公司某供电局2010年外力破坏停电统计

由上表可以看出，施工破坏是外力破坏最主要的因素，施工破坏包括违章建房、违章施工等等，占总比例为45．2%，而且平均停电时间为10．45小时，严重影响供电可靠性。

三 配电网供电可靠性的改进措施

(一)防止元件老化故障

配电系统多数元件暴露在户外，容易受到环境的影响，引起故障因素很多。改进配电网供电可靠性，对于设备元件应当是以防为止。例如，针对大风或暴雨等自然灾害引起设备元件故障，应当加强沿线防护通道的治理，采取大截面的导线，及时前个影响线路运行的树木等;对于一些容易受到化学污染和盐尘地区应当更换耐泄漏电流痕迹的绝缘导线，使用如硅滑脂等防水型物质对绝缘子的表面进行处理，同时还安装耐酸盐碱的线路护套。针对接触物引起设备故障，采取在邻近交叉路口等一些电杆上喷涂反光漆，及时移除影响交通的电线杆等的一些加强性的措施;为了防止导线接触故障，还可以采用实心棒式绝缘子代替悬式绝缘子，安装导线防护管，使用绝缘导线，加防护罩连接点裸露的导线等等有效的措施。重点加强高压用户的管理，加强他们的设备巡视检，发现问题及时解决，防止停电事故扩大化，消除安全隐患。

(二)改进城市配电网的绝缘技术

随着城市化进程的推荐，城市规模越来越大，城市绿化水平也越来越高。近年来，因城市空气氮氧化物、粉尘环境导致线路老化，容易受到城市绿化树碰线而发生污闪事故。因此，城市配电网改造过种中，改进配电网电气设备的绝缘技术，提高线路绝缘水平是非常必要的。改进城市配电网的绝缘技术，应该从增加线路绝缘水平和广泛应用架空绝缘电缆两种方法。增加线路绝缘水平由于成本低，可操作性强，应当放在首要考虑因素之中。其实将广泛使用架空绝缘电缆作为改进城市配电网绝缘技术的必要补充，相比地下电缆线路的建设成本，架空绝缘电缆未尝不是一种经济的选择，而且可以彻底解决架空线路绝缘水平低的问题，从而提高供电的可靠性。

(三)采用合理的中性点接地方式抑制过电压

由于我国66kV及以下的配电网采用中性点不接地系统，允许2小时带故障运行的时间。如此一来，城市配电网负荷密度增加时，电容电流过大，就容易引起因电弧不熄灭发生的过电压。目前城市配电网故障多见发生也就是这种单相接地故障。因此，必须采取必要的措施抑制过电压，缩小事故范围。在实践中，中性点经消弧线圈接地的方式主要有随调式和预调式两种。随调式是在瞬时性单相接地故障发生的瞬间，通过消弧线圈来补偿电容电流，这种补偿效果较好，但速度不够快速，通常是用于网络复杂电容电流变化较大的情况;而预调式即是瞬时性单相接地故障发生时，通过消弧线圈迅速补偿而使故障电流小于规定值，保证供电不中止，通常是用于电容电流变化不大的情况。

(四)防止外力破坏，保证供电可靠性

由表1分析可知，外力破坏主要是施工、车辆、偷盗、小动物进入等破坏引起来。针对施工破坏，应当加强与建设单位沟通，在电缆敷设处设置醒目的标志，必要是派出专人进行协调;针对车辆破坏，应当尽量避免路口布杆，或者在些容易被撞杆的地方加装车挡，设置醒目的标志，必要时建立保护栏网;针对偷盗破坏，要运用法律手段，加大打击电力设备偷盗行为的，同时要在社会广泛宣传电力设施保护条例，普遍法制教育，提高全民对供电设施安全的保护意识;针对小动物入，应当在接点与转角杆处更换绝缘线路，防止鸟害、异物造成的相间短路等等。

四 结语

目前我国城市配电网的供电可靠性与发达国家相比，还有一定的差距，而且直接面向电力客户，关系到电力企业经济效益和社会效益，是一项民心工程。提高供电可靠性措施的研究具有很强的现实意义。城市配电网供电可靠性影响因素较多，如绝缘老化、过电压、外力破坏等等。通过对原因分析，有针对性地实施改造方案，为电力用户提供优质电能。

［1］王毅．广州城区配电网供电可靠性评估［J］电力系统及其自动化学报．2011/04

［2］宋运亭等．国内外城市配电网供电可靠性对比分析［J］电网技术．2008/23

［3］李晓斌．配电网的检修方案与优化措施［j］产业与科技论坛．2012/11