李 禾
(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院,江蘇南京210031)
近幾年,為適應(yīng)新農(nóng)村建設(shè)的需要,國(guó)家相關(guān)部門(mén)高度重視農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)工作,把農(nóng)村電網(wǎng)的發(fā)展作為配電網(wǎng)建設(shè)的重點(diǎn)工作,采取了一系列措施,取得了很好的成效。在農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)中,不僅需要完善農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)劃,加強(qiáng)配電線路設(shè)備的選型及安裝中的質(zhì)量管理,還需要加強(qiáng)日常的運(yùn)行維護(hù)。因此,本文主要探討農(nóng)網(wǎng)配電線路設(shè)備狀態(tài)評(píng)估方法,通過(guò)收集大量的配網(wǎng)設(shè)備信息,采用有效的監(jiān)測(cè)手段和分析診斷技術(shù)[1],準(zhǔn)確掌握設(shè)備狀態(tài),建立符合配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修要求的管理體制,確保農(nóng)網(wǎng)配電設(shè)備安全、可靠地運(yùn)行。
線路設(shè)備按其運(yùn)行狀態(tài)一般可分為正常狀態(tài)、注意狀態(tài)、異常狀態(tài)、嚴(yán)重狀態(tài)四種狀態(tài)類(lèi)型[2]。
表示線路設(shè)備各狀態(tài)量處于穩(wěn)定且在規(guī)程規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)限值以?xún)?nèi),全部技術(shù)指標(biāo)符合要求,可以正常運(yùn)行。
表示線路設(shè)備有部分狀態(tài)量變化趨勢(shì)朝接近標(biāo)準(zhǔn)限值方向發(fā)展,但未超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限值,個(gè)別非主要元件或個(gè)別非重要參數(shù)有偏差,但暫時(shí)尚不致影響安全運(yùn)行或影響較少,仍可以繼續(xù)運(yùn)行,應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)行中的監(jiān)視。
表示線路設(shè)備已有部分重要狀態(tài)量接近或略微超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值,個(gè)別主要元件或個(gè)別重要參數(shù)有偏差,但暫時(shí)尚不致影響安全運(yùn)行或影響較少,應(yīng)監(jiān)視運(yùn)行,并適時(shí)安排檢修。
表示線路設(shè)備已有部分重要狀態(tài)量嚴(yán)重超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值,主要元件或重要參數(shù)偏差較大,影響安全運(yùn)行,需要盡快安排檢修。
線路設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)量是指線路設(shè)備各元件在運(yùn)行中呈現(xiàn)出的電氣絕緣和機(jī)械強(qiáng)度的變化量;當(dāng)某一變化量達(dá)到狀態(tài)穩(wěn)定破壞或幾種變量耦合達(dá)到狀態(tài)穩(wěn)定破壞的臨界值時(shí),線路設(shè)備安全運(yùn)行的條件發(fā)生變化,事故可能隨時(shí)發(fā)生[2]。
指線路元件損傷已嚴(yán)重破壞了線路的電氣絕緣和結(jié)構(gòu)機(jī)械強(qiáng)度,使線路安全裕度喪失殆盡,隨時(shí)可能引發(fā)事故的運(yùn)行狀態(tài),定為Ⅳ級(jí)。
指線路元件損傷已嚴(yán)重影響了線路的電氣絕緣和結(jié)構(gòu)機(jī)械強(qiáng)度,使線路安全裕度嚴(yán)重喪失,缺陷短期發(fā)展可能引發(fā)事故的運(yùn)行狀態(tài),定為Ⅲ級(jí)。
指線路元件損傷已部分影響了線路的電氣絕緣和結(jié)構(gòu)機(jī)械強(qiáng)度,線路安全裕度已經(jīng)降低,缺陷長(zhǎng)期發(fā)展可能誘發(fā)事故的運(yùn)行狀態(tài),定為Ⅱ級(jí)。
指線路元件損傷對(duì)線路的電氣絕緣和結(jié)構(gòu)機(jī)械強(qiáng)度影響較小,但線路安全裕度開(kāi)始呈現(xiàn)降低趨勢(shì),缺陷長(zhǎng)期發(fā)展可能誘發(fā)事故的運(yùn)行狀態(tài),定為Ⅰ級(jí)。
農(nóng)網(wǎng)配電線路設(shè)備按電壓等級(jí)分為高壓10kV和低壓0.4kV。
(1)架空線路以條為單元,單元?jiǎng)澐譃橹鞲删€和有命名的分支線路。同桿架設(shè)的多回路按多個(gè)單元?jiǎng)澐?。評(píng)估元件為該條線路中的電桿、基礎(chǔ)、導(dǎo)線、橫擔(dān)及抱箍、絕緣子、金具及附件、拉線及附件、接地裝置、開(kāi)關(guān)、線路避雷器、電容器、10kV柱上計(jì)量箱CT等。
(2)變壓器及附屬設(shè)備以臺(tái)為單元?jiǎng)澐?,?yīng)包括變壓器高壓側(cè)的開(kāi)關(guān)或跌落式熔斷器。
(1)低壓總配電柜(箱)以臺(tái)架為單元,一個(gè)臺(tái)架的配電柜(箱)為一個(gè)單元。評(píng)估元件為開(kāi)關(guān)、閘刀、熔斷器、剩余電流動(dòng)作保護(hù)器、計(jì)量裝置、電容器、電力負(fù)荷控制裝置、配變監(jiān)控終端(綜合測(cè)控裝置)、母線、避雷器、接地裝置、柜(箱)體和相關(guān)附件等,包括土建和照明。
(2)低壓架空線路以低壓出線條數(shù)為單元,一條低壓出線為一個(gè)單元。評(píng)估元件為該條線路中的電桿、基礎(chǔ)、導(dǎo)線、橫擔(dān)及抱箍、絕緣子、金具及附件、拉線及附件、接地裝置、避雷器、電容器、配電箱等。
(3)接戶(hù)(戶(hù)聯(lián))裝置以低壓出線條數(shù)為單元,一條低壓線路上的接戶(hù)(戶(hù)聯(lián))裝置為一個(gè)單元。評(píng)估元件為配電箱、支架、絕緣子、導(dǎo)線、接地裝置、表計(jì)、計(jì)量表箱等。
各元件可根據(jù)重要性賦以不同的權(quán)重值,如表1所示為10kV架空線路設(shè)備各元件的權(quán)重取值。變壓器及附屬設(shè)備、0.4kV線路設(shè)備各元件的權(quán)重,可根據(jù)各自的具體情況和特點(diǎn),在權(quán)重范圍內(nèi)取值,但須保證每個(gè)評(píng)估單元中各元件權(quán)重之和為1[2]。
表1 10kV架空線路設(shè)備評(píng)估單元各元件權(quán)重值分配
0.2 8接地裝置 0.05≤P≤0.1 9開(kāi)關(guān) 0.05≤P≤0.1 10 線路避雷器 0.05≤P≤0.1 11 電容器 0.05≤P≤0.1 12 10kV柱上計(jì)量箱CT 0.05≤P≤0.1 7拉線及附件 0.1≤P≤
以下以10kV架空線路設(shè)備各元件為例進(jìn)行狀態(tài)量的描述,變壓器及附屬設(shè)備、0.4kV線路設(shè)備,可結(jié)合各自的具體情況和特點(diǎn)進(jìn)行狀態(tài)量的描述。
(1)電桿傾斜度和撓度狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),傾斜和撓曲方向(順線或橫線方向),傾斜和撓曲距離,傾斜率和撓度(傾斜和撓曲距離/桿頂至地面的垂直高度 ×100%)[3];
(2)電桿裂紋狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),電桿類(lèi)型,裂紋條數(shù),裂紋位置,裂紋方向(縱向或橫向),裂縫寬度,裂紋長(zhǎng)度[4];
(3)電桿保護(hù)層狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),電桿類(lèi)型,脫落、疏松、空洞、露筋等位置、面積及深度[5]。
(1)基礎(chǔ)上拔或下沉狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),基礎(chǔ)上拔或下沉情況[6];
(2)基礎(chǔ)封土缺失狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),封土缺失位置及方向,缺失土量[6];
(3)基礎(chǔ)防碰撞設(shè)施狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),防碰撞設(shè)施情況,基礎(chǔ)周邊環(huán)境描述[6]。
(1)導(dǎo)線斷股及損傷狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),導(dǎo)線型號(hào),導(dǎo)線相別,斷股及損傷位置距最近電桿的水平距離,斷股股數(shù)及損傷長(zhǎng)度[7];
(2)絕緣導(dǎo)線絕緣層狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),導(dǎo)線型號(hào),導(dǎo)線相別,絕緣層開(kāi)裂位置距最近電桿的水平距離,開(kāi)裂長(zhǎng)度[8][9];
(3)導(dǎo)線接頭狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),導(dǎo)線型號(hào),導(dǎo)線相別,接頭距最近電桿水平距離,接頭溫度,導(dǎo)線溫度[10][11];
(4)導(dǎo)線馳度狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),導(dǎo)線型號(hào),三相馳度誤差[6];
(5)導(dǎo)線凈空距離狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),導(dǎo)線型號(hào),導(dǎo)線過(guò)引線、引下線對(duì)電桿構(gòu)件、拉線、電桿間的凈空距離,每相導(dǎo)線過(guò)引線、引下線對(duì)鄰相導(dǎo)線、過(guò)引線、引下線的凈空距離;導(dǎo)線引下線對(duì)低壓線間的距離[6];
(6)導(dǎo)線懸掛物狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),懸掛物名稱(chēng),懸掛位置(相序),距最近電桿水平距離,懸掛物對(duì)臨相帶電體最小距離。
(1)橫擔(dān)運(yùn)行位置狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),橫擔(dān)上下傾斜值,橫擔(dān)左右偏歪值[6];
(2)橫擔(dān)及抱箍銹蝕狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),橫擔(dān)及抱箍銹蝕表面積[6]。
(1)瓷絕緣子狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),相別,絕緣子型號(hào),釉面剝落面積,金屬件銹蝕表面積[12];
(2)鋼化玻璃絕緣子狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),相別,絕緣子型號(hào),鋼化玻璃絕緣子自爆片數(shù),金屬件銹蝕表面積[13];
(3)復(fù)合絕緣子狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),相別,絕緣子型號(hào),傘裙、護(hù)套破損或龜裂程度,金屬件銹蝕表面積[14]。
(1)金具及附件銹蝕狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),相別,金具名稱(chēng)型號(hào),嚴(yán)重銹蝕表面積[15];
(2)金具及附件變形狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),相別,金具名稱(chēng)型號(hào),變形情況[15];
(3)絕緣穿刺線夾狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),相別,線夾型號(hào)規(guī)格,外殼絕緣部件開(kāi)裂情況[16]。
(1)拉線丟失狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),拉線用途,拉線位置,拉線規(guī)格,拉線線夾型號(hào),丟失數(shù)量[6];
(2)拉線斷股狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),拉線用途,拉線位置,拉線規(guī)格,斷股數(shù)量[6];
(3)拉線及附件銹蝕狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),拉線用途,拉線位置,拉線規(guī)格,拉線及附件銹蝕情況[6];
(4)拉線基礎(chǔ)狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),拉線位置,基礎(chǔ)封土缺失位置及方向,缺失土量[6]。
(1)接地裝置接地引下線狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),接地引下線連接情況,接地引下線銹蝕情況[6];
(2)接地裝置接地體狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),接地體外露情況[6];
(3)接地裝置接地電阻狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),接地電阻值[17]。
(1)開(kāi)關(guān)外殼狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),開(kāi)關(guān)型號(hào),外殼銹蝕情況,外殼接地情況[6];
(2)開(kāi)關(guān)套管狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),開(kāi)關(guān)型號(hào),套管破損情況,套管閃絡(luò)放電痕跡[18];
(3)開(kāi)關(guān)固定狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),開(kāi)關(guān)型號(hào),水平傾斜值[6];
(4)開(kāi)關(guān)指示狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),開(kāi)關(guān)型號(hào),開(kāi)關(guān)位置指示情況,SF6氣體壓力(密度)指示值[19];
(5)跌落式熔斷器狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),跌落式熔斷器型號(hào),熔絲管變形和彎曲情況,熔絲管觸頭間接觸情況,熔絲管軸線與地面垂線夾角[20]。
(1)線路避雷器外觀狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),避雷器型號(hào),固定避雷器的金具銹蝕情況,避雷器外套表面裂紋、碰傷和閃絡(luò)痕跡[6];
(2)線路避雷器引線及接地引下線狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),避雷器型號(hào),引線及接地引下線連接情況[6]。
(1)電容器外殼狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),電容器型號(hào),外殼膨脹變形或漏油情況,外殼銹蝕情況,外殼接地情況[6];
(2)電容器套管狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),電容器型號(hào),套管破損情況,套管閃絡(luò)放電痕跡[6];
(3)電容器接頭狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),電容器型號(hào),接頭發(fā)熱情況[6]。
(1)10kV柱上計(jì)量箱CT外殼狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),10kV柱上計(jì)量箱CT型號(hào),外殼損壞情況,外殼接地情況[6];
(2)10kV柱上計(jì)量箱CT套管狀態(tài)描述:線路名稱(chēng),桿號(hào),10kV柱上計(jì)量箱CT型號(hào),套管破損情況,套管閃絡(luò)放電痕跡[6]。
應(yīng)定期開(kāi)展線路運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估工作,每年不少于1次。
(1)線路設(shè)備狀態(tài)評(píng)估
線路設(shè)備評(píng)估單元由各個(gè)評(píng)估元件構(gòu)成,以評(píng)估元件為評(píng)估基礎(chǔ)。根據(jù)各種元件得分、線路設(shè)備評(píng)估單元得分情況,可評(píng)估為“正常狀態(tài)”、“注意狀態(tài)”、“異常狀態(tài)”、“嚴(yán)重狀態(tài)”四種狀態(tài)。
(2)元件狀態(tài)量權(quán)重值
根據(jù)元件狀態(tài)量對(duì)線路安全運(yùn)行的影響程度,從輕到重分為四個(gè)等級(jí),對(duì)應(yīng)的權(quán)重分別為權(quán)重1、權(quán)重2、權(quán)重 3、權(quán)重4,其系數(shù)為 1、2、3、4。權(quán)重 1、權(quán)重2與一般狀態(tài)量對(duì)應(yīng),權(quán)重3、權(quán)重4與重要狀態(tài)量對(duì)應(yīng),元件狀態(tài)量扣分值見(jiàn)表2[2]。
表2 元件狀態(tài)量扣分值
(3)元件狀態(tài)量分值計(jì)算原則
元件狀態(tài)量扣分是針對(duì)每個(gè)評(píng)估元件而言,每個(gè)評(píng)估元件總分為100分,根據(jù)各元件狀態(tài)量級(jí)別及狀態(tài)量權(quán)重值進(jìn)行扣分,扣分值(A)等于該元件狀態(tài)量的基本扣分值(Y)乘以元件狀態(tài)量權(quán)重值(R)(見(jiàn)表2),各元件總扣分上限為100分。元件狀態(tài)量正常時(shí)不扣分。線路設(shè)備元件(以電桿、基礎(chǔ)為例)狀態(tài)量的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。
表3 線路設(shè)備元件狀態(tài)量評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)
(4)計(jì)分方法
以10kV架空線路的評(píng)估單元(分成12種評(píng)估元件)為例。
1)單個(gè)元件某一狀態(tài)量的扣分值為A:
A=Y×R
式中:Y為元件狀態(tài)量的基本扣分值;
R為元件狀態(tài)量的權(quán)重值。
2)單個(gè)元件各狀態(tài)量的總扣分值B:
式中:M為單個(gè)元件扣分狀態(tài)量項(xiàng)數(shù)。
3)單個(gè)元件的得分值C:
C=100-B
4)評(píng)估單元某種元件得分平均值D:
式中:N為評(píng)估單元的某種元件的數(shù)量。
5)評(píng)估單元的某種元件最終得分E:
E=D×P
式中:P為該單元的某種元件權(quán)重值,見(jiàn)表1。
6)評(píng)估單元最終得分F:
線路設(shè)備元件評(píng)估狀態(tài)的分值范圍如表4所示[2]。
表4 線路設(shè)備元件評(píng)估狀態(tài)分值范圍表
線路設(shè)備單元評(píng)估狀態(tài)的分值范圍如表5所示[2]。
表5 線路設(shè)備單元評(píng)估狀態(tài)分值范圍表
(1)當(dāng)評(píng)估單元的各種元件得分均為正常狀態(tài)時(shí),則該評(píng)估單元評(píng)估為正常狀態(tài)。
(2)當(dāng)任一種評(píng)估元件得分為注意狀態(tài)、異常狀態(tài)或嚴(yán)重狀態(tài)時(shí),線路單元評(píng)估為其中最嚴(yán)重的狀態(tài)。
隨著宏觀經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人民生活水平的不斷提高,農(nóng)村電網(wǎng)不僅需要加強(qiáng)規(guī)劃和建設(shè),更需要加強(qiáng)管理和服務(wù)。配電線路設(shè)備是向農(nóng)村用戶(hù)供電的重要環(huán)節(jié),在農(nóng)村電網(wǎng)中起著重要作用。研究農(nóng)網(wǎng)配電線路設(shè)備狀態(tài)評(píng)估方法,有助于掌握農(nóng)網(wǎng)配電線路設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài),同時(shí)科學(xué)地進(jìn)行檢修需求決策,合理安排檢修項(xiàng)目、檢修間隔和檢修工期,有效降低檢修成本,提高設(shè)備基礎(chǔ)管理水平和健康水平。為農(nóng)村電網(wǎng)提供優(yōu)質(zhì)電能,滿(mǎn)足新農(nóng)村建設(shè)對(duì)電力的需求。
[1] Q/GDW 561-2010,輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則[S].
[2] Q/GDW 613-2011,12(7.2)kV~40.5kV交流金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)導(dǎo)則[S].
[3] DL/T 5220-2005,10 kV及以下架空配電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程(附條文說(shuō)明)[S].
[4] GB/T 4623-2006,環(huán)形混凝土電桿[S].
[5] GB 50173-1992,電氣裝置安裝工程35 kV及以下架空電力線路施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].
[6] SD 292-1988,架空配電線路及設(shè)備運(yùn)行規(guī)程(試行)[S].
[7] DT/T 741-2010,架空輸電線路運(yùn)行規(guī)程[S].
[8] GB/T 12527-2008,額定電壓1kV及以下架空絕緣電纜[S].
[9] GB/T 14049-2008,額定電壓10kV架空絕緣電纜[S].
[10] DL/T 664-2008,帶電設(shè)備紅外檢診斷應(yīng)用規(guī)范[S].
[11] DL/T 765.1-2001,架空配電線路金具技術(shù)條件[S].
[12] GB 772-2005,高壓絕緣子瓷件技術(shù)條件[S].
[13] GB/T 1001.1-2003,標(biāo)稱(chēng)電壓高于1000 V的架空線路絕緣子第1部分:交流系統(tǒng)用瓷或玻璃絕緣子元件―定義、試驗(yàn)方法和判定準(zhǔn)則[S].
[14] GB/T 19519-2004,標(biāo)稱(chēng)電壓高于1000 V的交流架空線路用復(fù)合絕緣子-定義、試驗(yàn)方法及驗(yàn)收準(zhǔn)則[S].
[15] DL/T 765.2-2004,額定電壓10 kV及以下架空裸導(dǎo)線金具[S].
[16] DL/T 765.3-2004,額定電壓10kV及以下架空絕緣導(dǎo)線金具[S].
[17] GB 50169-1992,接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范.[S].
[18] DL/T 403-2000,12 kV~40.5 kV高壓真空斷路器訂貨技術(shù)條件[S].
[19] JB/T 9694-2008,高壓交流六氟化硫斷路器[S].
[20] DL/T 640-1997,戶(hù)外交流高壓跌落式熔斷器及熔斷件訂貨技術(shù)條件[S].