配电网运行中的故障检测技术及对策研究

2022-10-12江磊

大科技 2022年39期

江磊

（广东电网有限责任公司韶关供电局，广东韶关 512000）

0 引言

我国已进入电气化时代，国家在电力领域投入大量资金，作为电力系统中的重要组成部分，配电网同居民生活息息相关，在其日常运行过程中出现运行故障，将会造成家用电器无法使用，损坏供电经济效益。就现阶段我国配电网建设情况来看，配电管理系统尚不完善，无法对线路故障及时作出反应，需要进行故障检测维修技术升级。

1 配电网运行概述

配电网主要负责供电设备的电能分配任务，是不同电厂之间的电能输送纽带，如图1 所示。整个配电网包括控制系统、架空线路、隔离开关等设施组成，同配电网运电模式不同，配电网的电能来源是地方发电单位，接收到电能后再按照不同用户的电压需求，分配给所需的电力用户中。因此在配电网中，需要对不同电压等级要求的用户进行分类，且配电网与用户用电设备直接进行连接，对电器使用状态会造成一定影响。我国配电网系统发展起步较晚，虽然国家加大对配电网的投资力度，但配电网运行管理水平仍落后于发达国家。随着国家工业化水平逐渐提高，人们对电能的需求量越来越大，国家配电网发展要迎合用户的用电需求。现代配电网运行过程中，电网负荷较重，经常发生运行故障，出现大面积停电现象，甚至出现局部过热导致火灾等安全事故。

图1 配电网建设模拟

2 配电网运行中的常见故障

2.1 配电结构故障

人们高质量生活提高了电能需求，传统电网供电规模无法满足现代社会生产规模需求，经常出现配电网结构故障，主要表现在以下几个方面。首先配电网变压设备分布不合理，常规配电网的配电范围较广，经常出现局部低压现象，其会造成线损故障，在用电高峰期，配电网中的电压无法满足用户的用电需求，影响整个配电网的供电稳定性。其次，断路设备数量较少，技术较为老旧，无法完成继电保护任务，不满足远距离配电操作。部分地区的配电网线路复杂多变，不仅面临着蜿蜒的地理地貌，更要防备自然灾害，降低外在环境因素对配电线路造成的安全威胁，若配电网线路出现故障，将会造成大面积断电问题。最后，配电网系统中开关传动设备作业模式，要求线路开关采用相同的方式进行，若因工作人员操作失误出现开关交错，将会造成严重的配电网线路故障。

2.2 鸟类筑巢故障

在配电网运行过程中，许多鸟类会在配电线路上停留，甚至会在横担上进行筑巢繁殖，若鸟窝与配电网高压线之间的距离过小，将会引发局部电场变化，在自然环境的传导作用下，出现放电现象，继而引发单相接地等问题。鸟类在配电网线路周围进行活动时，极易造成线路破坏，鸟类在配电网线路上进行搭窝时，会到处寻找衔接树枝、铁丝，这些导电体的导电性能较好，容易出现断路或短路故障。此外，当鸟类叼着物品站在配电网线路上时，还会引发杂物碰撞电线的情况，或是在大风等自然因素的作用下，不牢固的鸟窝会被吹落，出现相见短路，引发配电网线路故障。

2.3 短路断路故障

短路断路是配电网运行过程中经常发生的电路故障，其核心原因是不同相间的连接状态不稳定，出现非正常作业情况，导致电路中的电流超出额定范围，进而引发电路短路断路。一般情况下，配电网中的绝缘元件老化，或是长时间经受自然环境的侵袭，都会对电网造成一定损伤，引发不同相间的错误连接。此外，技术人员的维护管理水平，或是电网零件偷盗等人为因素，都会造成配电网短路断路故障发生。

2.4 雷击电压故障

配电网和用户日常生活有着密切关系，配电线路的表面绝缘物质被直接暴露在自然环境，长时间的使用过程中，电荷作用下其会吸附许多灰尘，使得电路极易遭受雷击。在极端自然环境下，配电网中的避雷装置无法发挥避雷效果，在配电线路遭受雷击后，极易出现配电线路故障问题。就我国配电网而言，配电线路基本覆盖到了所有区域，部分地区的海拔较高，容易出现配电线路雷击问题。在对配电网进行防雷处理时，绝缘子经常出现闪落故障，线路接地效果不佳，电阻经常超标，且配电线路受雷击跳闸后无法及时解决，存在较高的安全隐患。

3 配电网运行中的故障检测维修方案

3.1 电网结构优化

配电网运行过程中，整个电网结构极为重要，需要从多个层面对其进行优化处理，具体如下：①提高环网运行效率。根据配电网用户的电能需求，考虑到用电高峰期的线路峰值，对配电网线路进行整改。整改过程中，若涉及电网断电等作业需求，可以通过环网供电的形式，保障短期内用户用电需求。②定期进行设备更换。配电网运电设备在长期使用的过程中，经常会出现设备老化等问题，需要对设备进行清理更换。实际更换环节，在考虑到经济效益的前提下，选择新型配电技术，保障整个配电网运行的稳定性，制定相应的维护更换方案。③强化电网荷载检测。工作人员要时刻掌握配电网线路中的电路荷载情况，针对用户线路荷载较高的区域进行重点检查，根据不同季节的荷载检测情况，分别进行电荷记录。

3.2 鸟害防治策略

针对鸟类对配电线路造成的影响，电网工作人员要制定相应的管理方案，现阶段鸟害防治主要分为线路隔离与鸟害驱逐两种手段。一方面，线路隔离。借助绝缘材料，将鸟类活动空间与配电线路导体进行分离，完成配电线路的绝缘化改造，即使鸟类在配电线路上进行鸟窝搭建，也不会造成线路故障。在生态保护的核心作业理念下，完成配电线路的定向优化，利用铝合金制作防鸟挡板，在配电线路的瓷瓶处进行挡板安装。另一方面，鸟害驱逐。现阶段配电线路驱鸟器主要是风球等设备，其能够有效驱逐鸟类，但长时间的配电过程中，鸟类会逐渐适应这种“生活环境”丧失风球鸟害驱逐功能。可以利用电子式超声波驱鸟器，在配电网运行过程中，电子式超声波驱鸟器会形成一种电波，对鸟类起到驱逐作用，有效降低鸟类在配电线路上停留的概率。此外，配电网工作人员要定期组织人员，对配电线路周围的鸟巢进行清理，保证配电线路运行质量的同时，降低对原有生态环境的破坏，维护配电线路有效运行。开展全民鸟害“防治战争”，在鸟类繁殖季节到来前，配电网部门要同有关机构协作，加强媒体宣传，鼓励城市居民对配电网线路上的鸟窝进行电话反映，但不允许居民进行自行处理，避免不合理的鸟巢清除流程带来的线路二次损害。

3.3 电路元件处理

配电网运行过程中，配电线路长期暴露在室外，在暴雪、大风等恶劣环境的作用下，难免发生电路故障，造成电路短路断路。针对这一问题，无法控制自然环境，只能够对恶劣天气情况进行有效防治，确保配电线路能够正常供电。在电路元件因各种原因故障损坏后，针对不同的元件故障类型，技术人员要熟知配电网的元件构造，采用不同的处理方案。配电线路设计时，要选择长度短、交叉少的沿线设施设计方案，避开树木、建筑等区域。针对元件老化引发的电路故障，应对其进行更换处理，并且将所有元件的使用情况进行统一检查，了解各个元件的使用状态。在整个配电线路系统中，各种电路元件发挥着重要作用，当配电线路出现故障时，传感器会借助元件，将故障信息向主控中心传递，并在第一时间制定相应的解决方案，避免对整个配电电路造成影响。在对配电线路进行元件故障检测时，配电线路电流会突然发生变化，且电流数值会远大于预设值，若此时电路中的电流和电压将在很短的时间内降至0，则判定该部分配电线路存在缺陷。工作人员要对异常电流来源进行分析，必要时可短暂停止线路供电，避免因配电元件长时间的异常符合造成的电路老化等问题。在恶劣自然条件下，若发生了配电线路电路故障，工作人员需要对故障原因进行判断，明确故障区域后对目标位置进行针对性停电，降低停电带来的损失。

3.4 雷击气象预警

现阶段我国配电网中，虽然许多地区开始使用并架双回的方式进行电能输送，其能够有效提高电能输送质量，但对于雷击防护效果并不明显，无法防治雷击造成的配电线路损害。针对配电线路雷击问题，配电网工作人员要与当地气象站建立良好的合作关系，发挥天气预报环境预警的功能，对即将到来的恶劣天气条件进行风险评估，制定相应的应急处理方案，降低雷击对配电线路造成的影响。此外，配电线路上的绝缘结构，能够有效降低雷电对配电线路的影响作用，工作人员可以制定线路绝缘结构维护方案，在配电线路上涂抹清洗液，有效提高配电线路的雷击防护能力，降低雷击造成的线路短路故障发生概率。工作人员进行绝缘装置维护时，要注意个人防护，避免维护过程中发生漏电事故，尽量选择绝缘材料进行不同配电线路搭接，如硅胶套等，其不可击穿的物理特点，还能够增强配电线路的防污能力。

3.5 新型检测技术

现代配电网系统的高速发展，使得配电电路结构越来越复杂，其对配电稳定性要求较高，在故障发生时要立刻找到故障位置。就目前配电线路施工技术而言，配电系统故障检测效率无法适应现代化社会发展需求，需要结合智能新型技术手段，完成配电线路系统升级。当配电网某环节出现单相接地故障时，借助特殊信号源，能够帮助维护人员找到故障位置信号。以配电线路上的故障指示仪作为检测指示，将配电线路运行过程中的所有行为进行监控，并将相关信息进行实施记录、传递。建立智能化配电线路控制系统，以小电流接地检测装置为例，其对配电线路中的装置频率、特殊信号、脉冲个数进行有效监测，并利用前端采集装置，将上述信息进行发送，工作人员接收到装置监控信息后，通过计算机进行信息分析，判断配电线路的运行状态，以及故障发生原因，明确故障发生地点。此外，智能配电线路故障诊断技术的应用，满足了配电网运行过程中远距离线路管理的作业需求，其利用前端采集装置、主站系统、信息通信等现代化技术设备，对整个配电线路进行实时监控，小电流接地传感器工作原理图，如图2 所示。实际运行过程中，智能配电线路故障诊断系统能够完成单相接地故障检测、负荷过载预警、缺相运行警报、线路历史记录查询等多方面要求，使得配电线路故障检测由被动转为主动，为配电网科学运行提供技术支持。