10kV线路常见故障原因及查找方法分析

夏晓峰 金融

上海市南电力（集团）有限公司 上海 201800

引言

本文通过深入了解故障的形成原因和相应的查找方法，能够更好地识别和解决线路故障，提高电力系统的可靠性和安全性。在故障原因方面，将重点探讨过载、短路、地线故障、绝缘故障、电气设备故障以及外力破坏等几个常见的原因。了解这些故障原因及查找方法，可以帮助电力工程师和维护人员更加全面地了解10kV线路的故障和异常情况，并能够有效地采取措施以解决各种问题。通过提高故障诊断和修复的能力，可以最大限度地减少停电时间，确保电力系统的可靠运行。

1 10kV线路常见故障原因

1.1 电力负荷过重

当供电区域的用电需求大幅增长时，电力负荷会超出原设计容量。例如，新建工业区、商业中心或居民区的开发，以及电气化项目的推进，都可能导致电力负荷的增加。电力负荷在不同的时间段和区域可能存在不均衡，造成某些线路承受较大负荷而其他线路负荷较轻。如果不能有效地平衡负荷，某些线路可能会超负荷运行，引发故障。如果输电线路的设计能力不足或未来负荷增长考虑不充分，就容易导致线路电力负荷过重。

当供电区域发生用电负荷变化时，如新增用电设备或调整用电方式，如果配网系统调整不及时，可能导致某些线路电力负荷过重。非法用电行为，如擅自接入电力设备、盗用电等，也会导致电力负荷增加，超出线路的设计能力。

1.2 外部环境影响

外部因素如大风、冰雪、雷击等天气条件或人为因素，例如施工作业、树木倒塌等，都可能导致线路设备受损、绝缘子击穿或导线断裂等故障。长时间运行和环境因素会导致绝缘材料老化、劣化，使线路绝缘能力下降，造成绝缘失效和故障发生。线路设备如断路器、隔离开关、电缆接头等可能存在设计缺陷、制造质量问题或长期运行损耗等，导致设备本身故障或失效。

1.3 设备老化和损坏

线路设备长时间运行会受到电流、电压、温度等因素的影响，容易导致材料疲劳和老化。电气设备在正常运行过程中，存在一定程度的电弧、热量和振动等，这些因素对设备的绝缘材料、金属部件和连接处产生一定的损伤和磨损。线路设备所处的环境条件也会对设备造成影响。比如高温、低温、潮湿、盐雾等恶劣环境条件下，设备可能因为材料老化、腐蚀、绝缘击穿等情况而损坏。

不合理的制造工艺或设备安装过程中的错误操作，可能导致设备在加工、组装或安装时存在隐患，从而在运行时出现故障。设备本身的设计缺陷，比如材料选择不当、结构设计不合理、电路参数设置错误等，都可能导致设备在运行中容易发生故障。如果线路设备长期运行在过载状态下，超过了其额定容量和设计要求，将导致设备温升过高、电气参数异常，最终损坏设备。

2 10kV线路故障要点

2.1 故障预防

定期对10kV线路进行巡视，及时发现可能存在的隐患，并进行维护和修复。巡视的范围包括线路支架、绝缘子、导线及接地装置等。保持设备的干净整洁，清除积尘和异物，避免灰尘和杂质对设备绝缘性能的影响。定期对各个设备进行电气性能测试，如电阻测试、绝缘电阻测试、耐压试验等，检测设备的工作状态，确保其正常运行。

加强对环境因素的防范措施，尤其是在恶劣的气候条件下，如高温、低温、湿度大、盐雾等情况下，采取相应的防护措施，保护设备不受环境侵害。严格遵守设备的额定容量和设计要求，禁止将设备长时间运行在超负荷状态下，避免设备的温升过高和电气参数异常。定期对设备进行检修和保养，更换老化损坏的零部件，确保设备处于良好的工作状态。加强对运维人员的培训，提高其对设备故障预防的认识和技能。同时建立健全的管理制度，明确责任分工，确保故障预防工作的落实。利用智能监测技术，如红外热像仪、在线监测、故障诊断等系统，实时监测线路设备的运行状态，发现潜在问题，并及时采取措施解决，有效预防故障的发生。

2.2 定期检测

对10kV线路的支架、绝缘子、导线、接地装置等进行视觉检查，查看是否有破损、腐蚀、松动等异常情况。使用红外热像仪对线路设备进行无损检测，检测设备的温度分布图，发现高温点或异常温度变化，可能是线路故障的潜在原因。对线路设备进行电阻测试、绝缘电阻测试以及耐压试验，检测各个设备的电气性能是否符合标准要求。通过遥测监控系统，实时获取线路设备的运行数据，如电流、电压、功率因数等，判断设备是否正常运行，是否存在异常情况。

利用超声波检测技术，对线路设备进行超声波扫描，检测设备内部是否存在放电或绝缘损伤，预防潜在故障的发生。对接地装置和接触件进行接触电阻测量，判断接地装置是否良好连接，是否存在接触不良的情况。对线路设备进行防雷检测，检查避雷器、避雷线等是否正常运行，是否需要更换或维修。定期整理、归档维护记录和历史数据，进行数据分析和故障统计，发现线路设备的异常变化和故障频率，为预防措施的制定提供依据。

2.3 运行监测

通过安装电流互感器和电压互感器，实时监测10kV线路的电流和电压情况。可以判断设备是否正常运行、负荷是否合理分布以及是否存在过载或欠载等问题。使用温度传感器或红外热像仪，对线路设备的关键部位进行温度监测。异常的温度变化可能意味着设备故障或不正常工作，需及时发现并采取相应措施。通过绝缘监测装置对线路设备的绝缘状况进行实时监测。检测绝缘电阻、介质损耗因数等参数，判断绝缘性能是否正常，防止绝缘击穿或绝缘损坏引起故障。

记录并统计电网的有功功率、无功功率、功率因数等参数，分析电能使用情况、负荷变化趋势，以及可能引起故障的异常波动。通过采集和分析电流、电压、频率等参数的波形图，识别和分析电气设备的故障特征，如闪络、谐波、电弧等异常现象，及时采取维修措施。利用故障录波和故障显示系统，对线路故障进行在线定位。根据故障表象、信号传输时间等方法，精确定位故障点，缩短抢修时间。建立线路故障监测预警系统，通过设定合理的阈值和报警规则，对实时监测数据进行分析，发现异常情况及时发送报警信息，提醒维护人员采取措施。

3 10kV线路故障查找方法

3.1 线路巡视

巡视人员需要仔细观察10kV线路上的设备、杆塔、绝缘子等部件，寻找是否有明显的损坏、变形或其他异常情况。特别要留意跳闸器、隔离开关、断路器等关键设备和绝缘子串的状态。巡视人员可以用手轻轻接触设备外壳或部件表面，检测是否有明显的热量或震动。异常的温度和振动可能是设备故障的迹象。

在巡视过程中，巡视人员应倾听设备运行时是否有不正常的噪音，如电弧声、放电噪音、机械振动声等。这些声音通常是设备故障或异常情况的征兆。一些设备故障可能伴有特殊气味的释放，如电气设备的焦糊味、灼烧味等，巡视人员需要留意周围空气中是否存在异常的气味。

使用红外热像仪对10kV线路设备进行扫描，可以得到设备表面温度的分布图像。异常的热斑可能意味着设备存在问题，如松动接触、负载不均衡等。安装故障指示器在线路上，这些指示器可以自动监测电流和电压波形，一旦发生故障，会立即产生可见或听觉信号，帮助定位故障点。查看历史的设备维护记录、巡视报告以及前期巡视记录，寻找是否有类似故障的先例或线索，并重点关注容易出现问题的设备或地点。

3.2 电力设备测试

使用合适的测试仪器，测量10kV线路的电压、电流、功率因数等参数，以确定设备的工作状态是否正常。例如，可以使用数字电能表、示波器等设备进行测量。使用绝缘电阻测试仪对设备的绝缘状态进行测试，检测绝缘电阻是否达到要求。这可以帮助排查绝缘击穿、绝缘老化等问题。检查设备的接线端子或连接器是否有松动、腐蚀等情况。可以使用接触电阻测试仪器来测量接点电阻，确保接触良好。

使用示波器或功率质量分析仪等设备对电压、电流波形进行测量和分析，以查找波形异常或谐波问题，关注电压降低、电流不平衡等现象。对电力设备如变压器、互感器等进行变比测试，以确定变比是否符合设计要求。比率测试仪能帮助发现变比偏差和变压器档位切换问题。对有载分接开关进行操作测试，验证分接开关的正常切换和稳定性。可以使用测角仪或特殊的测试设备来检测分接转换过程中的电流中断时间和跳闸时间等参数。使用红外热像仪对设备表面进行扫描，查找是否存在温度异常的区域。温度异常可能表明设备存在电阻、接触不良或过载等问题。记录故障发生时的电压和电流波形，使用故障录波仪或数字保护装置提供的故障录波功能进行分析，以确定故障类型和发生位置。

3.3 超声波检测技术

利用超声波检测技术可以帮助发现线路设备中的隐患。超声波检测可以探测到设备的绝缘状态、局部放电等问题，从而及早发现并修复潜在故障。超声波检测技术是一种常用的线路故障查找方法，适用于10kV线路的故障排查。超声波检测技术利用超声波在物质中传播的特性，通过检测和分析超声波信号的变化，来确定线路中存在的故障位置。

通过在关键部位安装温度传感器，实时监测线路的温度变化。温度异常可能是导线过载、接触不良或者设备老化等问题的表现，及时监测可以避免潜在的故障风险[4]。

监测线路的电流变化情况，及时发现过流或短路等异常情况，并采取相应措施进行处理。可以通过电流互感器、电流传感器等设备进行监测。

对线路的供电电压进行监测，确保电压在正常范围内稳定运行。若发现供电电压过高或过低，需要及时采取措施调整电压，以保证线路设备的正常运行。

配置故障监测终端和报警系统，通过监测设备和智能算法分析数据，及时发现线路故障或异常情况，并及时报警通知相关人员进行处理。

3.4 红外热像仪检测

红外热像仪是一种非接触式的故障检测工具，可以通过红外图像识别出线路设备中的热点，即潜在的故障点。通过使用红外热像仪检测线路设备，可以更加准确地定位故障，提高故障排除的效率。

准备工作：在进行红外热像仪检测之前，需要确保设备运行在正常工作条件下，例如正常负荷、正常环境温度等。

检测程序：按照线路的布置和连接关系，逐一扫描设备表面，利用红外热像仪获取设备的红外热像图像。

分析图像：通过观察红外热像图像，注意异常的热点、温度升高、过热区域等，这些异常可能是线路故障的迹象。

故障诊断：根据红外热像图像的分析结果，结合设备运行状态和经验判断，确定故障的类型和位置。

需要注意的是，红外热像仪检测只能检测到设备表面温度异常，不能直接确定设备内部的具体故障原因。因此，在使用红外热像仪检测时，还需要结合其他测试方法和专业人员的经验进行综合分析和判断。

4 结束语

10kV线路作为电力系统中的重要组成部分，其故障原因的分析和查找方法的探讨对于保障电力供应的稳定性至关重要。应充分意识到线路负荷、外部环境等因素可能对线路产生影响，并采取相应的措施进行监测和预防。同时，合理利用线路巡视、电力设备测试、超声波检测技术以及红外热像仪检测等方法，能够帮助更快速、准确地排查线路故障，提高电力系统的可靠性与稳定性。