10kV配電線路故障統(tǒng)計與分析

武 艷， 張莉莉， 閆顯偉

(1.洛陽師范學(xué)院物理與電子信息學(xué)院， 河南洛陽 471934； 2.河南省電力公司檢修公司， 河南鄭州 450000)

10kV配電線路故障統(tǒng)計與分析

武 艷1， 張莉莉1， 閆顯偉2

(1.洛陽師范學(xué)院物理與電子信息學(xué)院， 河南洛陽 471934； 2.河南省電力公司檢修公司， 河南鄭州 450000)

配電網(wǎng)位于電力供應(yīng)鏈條的末端， 在運(yùn)行和設(shè)備維護(hù)上有著與高壓電網(wǎng)不同的特點； 特別是配電網(wǎng)線路設(shè)備種類繁多、 規(guī)模巨大、 運(yùn)行工況復(fù)雜、 運(yùn)行條件惡劣， 對設(shè)備維護(hù)造成了很大的難度. 本文以配電網(wǎng)實際運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)， 統(tǒng)計了配電網(wǎng)線路故障次數(shù)、 類型， 分析其故障原因， 總結(jié)其故障特點和規(guī)律. 分析結(jié)果對于配電網(wǎng)的維護(hù)和維修都具有指導(dǎo)意義.

配電網(wǎng)； 線路故障； 故障率

配電網(wǎng)線路設(shè)備繁多， 跨距較大， 運(yùn)行工況復(fù)雜、 運(yùn)行條件惡劣， 這對設(shè)備的維護(hù)造成了很大的難度. 特別是配電網(wǎng)中的架空線路金具、 配件特別多， 而其又常年裸露在外部環(huán)境中， 故障的發(fā)生既受到設(shè)備自身的影響， 又受到外部環(huán)境的影響， 使得配電網(wǎng)線路發(fā)生故障的概率大大增加. 所以， 在我國電網(wǎng)的設(shè)備維護(hù)體系中， 配電網(wǎng)的設(shè)備維修已成為一個軟肋和薄弱環(huán)節(jié)， 而線路故障已成為影響配電網(wǎng)可靠性的重要因素之一. 隨著我國電網(wǎng)運(yùn)行管理水平的不斷提高， 關(guān)注配電網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)、 保障對用戶供電的可靠性已成為電網(wǎng)運(yùn)行管理中備受關(guān)注的環(huán)節(jié).

電力設(shè)備的完好率很大程度上取決于維修水平， 然而長期運(yùn)行實踐表明， 過剩檢修不僅僅造成了大量人力、 物力資源的浪費， 損害了供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益， 而且過于頻繁的設(shè)備檢修對供電可靠性同樣造成了負(fù)面影響. 一方面設(shè)備檢修停運(yùn)迫使電網(wǎng)頻繁改變正常運(yùn)行方式， 降低了電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性； 另一方面， 大型設(shè)備“侵入式”檢修過程中的不規(guī)范操作， 往往造成了新的設(shè)備故障隱患. 因此， 統(tǒng)計配電網(wǎng)線路故障次數(shù)、 類型， 分析其故障原因， 總結(jié)其故障特點和規(guī)律， 對于配電網(wǎng)的維護(hù)和維修都具有重要的現(xiàn)實意義[1-2].

1 某配電網(wǎng)10kV線路故障統(tǒng)計

1.1 配電網(wǎng)10kV架空線路故障統(tǒng)計

配電網(wǎng)線路一般采用每年每百公里的平均故障次數(shù)作為故障率的統(tǒng)計單位[3]， 計算公式如下：

根據(jù)上述公式可以計算出該配電營業(yè)部管轄的10kV架空線路故障率如表1所示. 表2進(jìn)一步對幾種主要故障原因分別引起的10kV架空線路故障率進(jìn)行了分類統(tǒng)計(統(tǒng)計中缺失2014年1～2月故障數(shù)據(jù))， 以便為檢修策略分析和優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù).

表1 某配電網(wǎng)10kV架空線路故障率統(tǒng)計

1.2 配電網(wǎng)10kV電纜線路故障統(tǒng)計

該配電營業(yè)部管轄的10kV電纜線路故障率統(tǒng)計結(jié)果見表3所示. 由于故障次數(shù)較少， 缺少統(tǒng)計意義， 本文沒有對不同故障原因引發(fā)的電纜線路故障率進(jìn)行進(jìn)一步分類統(tǒng)計.

表2 某配電網(wǎng)10kV架空線路主要故障率統(tǒng)計

表3 某配電網(wǎng)10kV電纜線路故障率統(tǒng)計

2 配電網(wǎng)10kV線路故障分析

2.1 配電網(wǎng)10kV架空線路故障率分析

分析統(tǒng)計得知， 2013年至2015年該配電營業(yè)部管轄的10kV架空線路共發(fā)生故障128次.

架空線路一般以戶外裸線架設(shè)為主， 因此受氣候、 污染、 樹木等自然因素和人為損壞等外因影響較大. 故障的原因繁多， 既可發(fā)生在線路本身， 也可能發(fā)生在桿塔、 絕緣子、 金具等輔助設(shè)施上[4]. 主要故障原因包括以下幾種：1)外因引起的線路短路故障. 常見的外因有：雷電、 樹枝和異物等碰觸、 車輛等外因?qū)е聴U塔倒塌等等； 2)外因引起的線路斷線故障. 常見的外因有：臺風(fēng)和雷電、 樹木、 人為破壞和偷盜、 外部火災(zāi)以及其它各種難以預(yù)計的外因毀壞； 3)自身引發(fā)的短路故障. 常見的原因有：線路下垂引發(fā)短路、 絕緣子污閃引發(fā)短路等等； 4)自身引發(fā)的斷線故障. 常見的原因有：引線斷線、 線路老化、 線路過流引發(fā)斷線.

該配電營業(yè)部管轄范圍內(nèi)的10kV架空線路故障發(fā)生的原因相當(dāng)集中， 具有明確的規(guī)律性， 具體統(tǒng)計特征如下：1)每年架空線路上發(fā)生的短路故障和斷線故障次數(shù)均基本相等， 即架空線路故障中短路故障和斷線故障基本各占一半； 2)在架空線路短路故障中， 由樹枝、 異物等碰觸引起的線路故障占了絕對多數(shù)； 3)在架空線路斷線故障中， 發(fā)生在引線上的斷路每年均占了最大份額， 即斷線故障主要發(fā)生在引線上； 4)除發(fā)生在線路上的故障外， 金具故障每年均會發(fā)生2～3起， 次數(shù)不多， 但每年均有， 且發(fā)生的時間無明顯規(guī)律； 5)瓷瓶擊穿故障2013和2014年發(fā)生較少， 但2015年數(shù)量大幅增加， 需進(jìn)一步分析原因； 6)桿塔故障總數(shù)較少， 而且2014年和2015年較2013年明顯下降； 7)每年10月和3月會出現(xiàn)故障發(fā)生的小高峰， 當(dāng)月故障率均高于前后月份； 8)一般9月、 11月、 12月份10kV架空線路故障發(fā)生率較低； 9)2015年架空線路故障發(fā)生次數(shù)明顯增加， 主要體現(xiàn)在5～8月故障次數(shù)明顯高于往年， 而這些事故基本均為由樹枝、 異物等引起的突發(fā)式線路接地故障.

總之， 該配電網(wǎng)10kV架空線路主要的故障模式有：樹枝、 異物等引起線路故障， 故障率為6.143; 引線斷路故障率為6.105; 線路短路和接地故障率達(dá)3.586. 人為破壞造成的故障有334起， 占故障總數(shù)的56%. 其中， 三年中由于車輛撞壞水泥桿引起的故障62起， 人為非故意引起斷線41起. 而僅2015年一年內(nèi)由于故意偷盜引起的低壓線路故障就高達(dá)231起， 呈現(xiàn)出突發(fā)性和密集性， 而這些都不是依靠定期巡檢可以預(yù)防的.

2.2 配電網(wǎng)10kV電纜線路故障率分析

電纜運(yùn)行受氣象因素和外在環(huán)境影響相對較小. 引發(fā)電纜故障的主要外在原因是施工挖斷直埋式電纜、 汽車壓壞電纜溝等人為毀壞. 內(nèi)在原因則包括電纜絕緣老化、 過熱燒壞引起斷線或絕緣擊穿和短路、 電纜接頭處故障等. 因此， 一般來說電纜故障率遠(yuǎn)低于架空線路.

統(tǒng)計分析得知， 2013年至2015年該配電營業(yè)部管轄的10kV電纜線路共發(fā)生故障9次， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于架空線路故障次數(shù). 其中， 2013年沒有發(fā)生一起電纜故障. 3年內(nèi)發(fā)生的9起電纜故障原因較為分散， 統(tǒng)計規(guī)律不明顯.

總之， 配電網(wǎng)10kV電纜線路的故障發(fā)生的次數(shù)不多， 故障模式有限， 主要有：電纜斷線、 電纜擊穿和短路、 電纜接頭故障、 電纜溝故障， 但故障率都不高. 其中， 故障率最高的故障模式是電纜擊穿和短路故障， 也只有2.065. 在配電網(wǎng)10kV電纜線路的眾多故障類型中， 非人為故障各年分布較為平均. 絕緣老化造成的短路和漏電、 線路過流引起的故障和引線、 接頭連接欠缺是三種最主要的電纜線路故障原因.

3 總結(jié)

本文以某配電網(wǎng)10kV架空和電纜線路三年的實際運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)， 對該區(qū)域線路故障進(jìn)行了統(tǒng)計， 計算出相應(yīng)的故障率， 據(jù)此分析出配電網(wǎng)線路主要的故障原因和類型， 并總結(jié)出配電網(wǎng)線路故障的特點和規(guī)律， 以其能為全省各供電局逐步改善配電網(wǎng)設(shè)備檢修維護(hù)管理質(zhì)量和水平， 大幅度地提高電網(wǎng)供電可靠性積累經(jīng)驗.

[1] 管霖, 馮垚, 劉莎， 等. 大規(guī)模配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)的近似估測算法[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報. 2006 (10): 92-98.

[2] 王建明. 現(xiàn)階段電氣設(shè)備檢修模式及管理的意見[J]. 江蘇電機(jī)工程， 2003(1): 40-43.

[3] 邱仕義. 電力設(shè)備可靠性維修[M]. 北京: 中國電力出版社， 2004: 21-25.

[4] 何仰贊, 溫增銀. 電力系統(tǒng)分析 [M]. 武漢: 華中科技大學(xué)出版社, 2002: 202-204.

Fault Statistics and Analysis of 10kV Transmission Line

WU Yan1, ZHANG Li-li1, YAN Xian-wei2

(1. College of Physics and Electronic Information, Luoyang Normal University, Luoyang 471934, China; 2. Maintenance Company of Henan Electric Power Corporation, Zhengzhou 450000, China)

The distribution network locates at the end of the power supply chain, which has a different characteristic with the high voltage power grid in operation and equipment maintenance. In particular, the wide range of distribution network equipment, large scale, complex operating conditions and poor operating conditions of the transmission line cause a lot of difficulty to the equipment maintenance. Basing on the actual operation data of the distribution network, the number and the type of the distribution network line faults are counted, the cause of the fault is analyzed, and the fault characteristics and laws are summarized, which have a guiding significance for the distribution network maintenance and repair.

distribution network; line fault; fault rate

TM755

A

1009-4970(2017)11-0025-03

2017-08-21

武艷(1979—)， 女， 講師. 研究方向：電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、 分析與控制.

[責(zé)任編輯 王保玉]