10 kV及以下供配電系統(tǒng)常見故障與應(yīng)對

馬 誠

（西安電子科技大學(xué)，陜西 西安 710071）

1 供電系統(tǒng)的配置與運行現(xiàn)狀

電力系統(tǒng)包括發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)，可簡單劃分為發(fā)電系統(tǒng)、轉(zhuǎn)換與傳輸系統(tǒng)和用電系統(tǒng)[1]。發(fā)電系統(tǒng)既有傳統(tǒng)的水力、火力發(fā)電系統(tǒng)，又有核能、風(fēng)力、太陽能以及其他新型能源發(fā)電系統(tǒng)。為便于電能輸送，還有包括電壓提升轉(zhuǎn)換、桿塔及傳輸線路、高壓配電、降壓等子系統(tǒng)組成的轉(zhuǎn)換與傳輸系統(tǒng)。用電系統(tǒng)是供電系統(tǒng)的使用終端，包括10 kV及以下配電設(shè)備、降壓設(shè)備（即變壓器）、傳輸線路、控制設(shè)備和常見的各型用電器。

本文所述10 kV及以下供配電系統(tǒng)，是實際生活中最常見、最典型的供配電系統(tǒng)。例如，政府機構(gòu)、城鎮(zhèn)小區(qū)、高校、醫(yī)院以及一般性廠區(qū)等，用電設(shè)備的額定電壓常見為380 V/220 V（煤礦、冶金、造船等使用高電壓等級大型設(shè)備用電系統(tǒng)除外）。

2 10 kV及以下供配電系統(tǒng)常見故障分析

供配電系統(tǒng)故障多源于超載、過流以及設(shè)備故障等，具體表現(xiàn)是高/低壓開關(guān)跳閘斷電。高壓跳閘斷電影響范圍一般較大，甚至影響大片供電區(qū)域；低壓跳閘斷電，影響范圍相對較小，造成部分樓宇、區(qū)塊的停電；電器設(shè)備故障斷電，一般影響范圍有限，僅涉及具體設(shè)備。

2.1 高壓跳閘斷電

高壓保護(hù)裝置（以下簡稱綜自）是高壓配電的核心控制設(shè)備。所有高壓設(shè)備的運行狀態(tài)都依靠綜自進(jìn)行控制。綜自的相關(guān)范圍還應(yīng)延伸到直流屏，部分系統(tǒng)還有后臺監(jiān)控、小電流故障選線等其他輔助系統(tǒng)。綜自通過定值的設(shè)定，在可控范圍內(nèi)控制高壓開關(guān)的分、合狀態(tài)，為下端負(fù)載供電或斷電，實現(xiàn)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。直流屏為綜自系統(tǒng)提供電源，而直流屏失效也可能引發(fā)大型故障。某大型城市330變電站內(nèi)兩段母線直流屏同時停運檢修，綜自失去電源，期間電纜溝道起火、高壓柜拒動導(dǎo)致變壓器爆炸，造成大半個城市斷電，影響極大。

供電線路負(fù)荷超載時會觸發(fā)綜自動作，導(dǎo)致高壓斷路器或負(fù)荷開關(guān)跳閘斷電。這種情況的常見原因是該回路下的負(fù)載無序增加或違規(guī)使用電器，造成總負(fù)荷失控。個別情況下，設(shè)備故障（如大電流時絕緣擊穿造成的電流突變）也可導(dǎo)致瞬間電流陡增引起跳閘。例如，某單位新建樓宇不斷增加，在未辦理電力增容的情況下造成實際負(fù)荷持續(xù)上升、超限，導(dǎo)致高壓跳閘斷電。某單位新增大型生產(chǎn)設(shè)備，運行后導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)載過大而斷電。某三相用電設(shè)備單相絕緣故障造成局部放電，導(dǎo)致高壓跳閘斷電。

配電線路發(fā)生短路故障時瞬間過流，也會引起高壓設(shè)備保護(hù)性動作、跳閘斷電。例如，高壓/低壓電纜因施工不慎被破壞，短路瞬間觸發(fā)高壓斷路器動作而斷電。

2.2 變電所低壓跳閘斷電

低壓跳閘斷電更為普遍和多發(fā)。除了上述類似高壓跳閘斷電原因外，開關(guān)設(shè)備的運行狀態(tài)、線路運行情況、實際負(fù)載的電流變化以及三相不平衡等因素影響也會引起跳閘斷電[2]。例如，某單位供電系統(tǒng)配備國產(chǎn)低壓斷路器，標(biāo)配有三相電流檢測與保護(hù)和失壓、過載、過流等斷電保護(hù)功能，運行時間已超過15年，近來經(jīng)常無征兆跳閘斷電。經(jīng)多方檢查，故障原因多樣，包括有斷路器常年運行后性能下降導(dǎo)致的誤動作、過流線圈故障、負(fù)載變化率過大、三相負(fù)載不平衡、電網(wǎng)電壓不穩(wěn)以及上下級斷路器分?jǐn)嗄芰Σ黄ヅ涞榷唷＝?jīng)一般性必要檢測（電纜測試、電流監(jiān)控、設(shè)備檢測等）、數(shù)據(jù)分析以及實際用電設(shè)備的綜合研判，最終通過更換斷路器老化部件、性能調(diào)試、拆除失壓保護(hù)裝置更換為失壓延時保護(hù)裝置、調(diào)整負(fù)載分配、更換正確分?jǐn)嚯娏鞯臄嗦菲饕约凹友b軟啟控制等多項措施排除故障，正常運行已達(dá)1年多。又如，線路故障案例，某住宅樓的進(jìn)線電纜敷設(shè)至樓頭后，采用BX型導(dǎo)線穿鋼管入樓，因年久風(fēng)化，絕緣破損，導(dǎo)致相間短路引起變電所低壓分回路跳閘，經(jīng)重新更換進(jìn)線后，故障排除。此外，還有諸如低壓電纜接線松動接觸不良、過熱引發(fā)相間短路，加之?dāng)嗦菲黛`敏度不匹配傳導(dǎo)至高壓柜跳閘，事故影響瞬間擴大。設(shè)備故障導(dǎo)致的斷電案例，如某變電所低壓抽屜柜已運行10余年，因主電路動、靜插接件變形導(dǎo)致接觸不良造成出線缺相，樓宇總進(jìn)線開關(guān)失壓保護(hù)跳閘斷電。

2.3 用電器設(shè)備故障斷電

用電器設(shè)備故障導(dǎo)致的斷電原因更多，典型的如操作失誤導(dǎo)致的短路、設(shè)備接線錯誤、設(shè)備本身電氣故障、設(shè)備絕緣劣化引發(fā)漏電、設(shè)備進(jìn)水、開關(guān)故障、超負(fù)荷用電、私接亂拉違章用電、線路或設(shè)備老化以及劣用電器等，且經(jīng)常是多因素疊加釀成事故。例如，工地人員為排污泵接線，因缺乏電工常識，將地線接入火線端子造成跳閘；洗衣機長期使用后內(nèi)部磨損、漏水，造成漏電跳閘；住戶裝修時吸頂燈燈盤損傷零、地線絕緣，造成本單元的漏電總空開跳閘。

2.4 其他原因?qū)е碌奶l斷電

設(shè)置保護(hù)定值時，一定要厘清上級、本級、下級設(shè)備的量級關(guān)系和動作時限，在轄屬設(shè)備額定值的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)置。嚴(yán)格遵循變配電規(guī)范要求，防止因定值錯誤引發(fā)跳閘斷電。例如，某單位在綜自更換改造過程中，忽視了新裝置可設(shè)置兩組保護(hù)定值，最終使部分設(shè)備在較小的、錯誤的定值保護(hù)下運行而引發(fā)多次高壓設(shè)備跳閘；還有單位在改造方案中發(fā)生技術(shù)疏漏，造成負(fù)載分配不合理、分段隔離柜下的電流互感器配置偏小以及相應(yīng)的保護(hù)定值失效等問題，引發(fā)本可避免的大范圍停電事故。

一個單位的供配電系統(tǒng)，會在持續(xù)的生命周期中不斷地維護(hù)、改造、淘汰、升級或增容，其供配電設(shè)備的運行狀態(tài)、靈敏性和保護(hù)功能配置不盡相同。部分高/低壓斷路器尤其是近年來啟用的新型設(shè)備，保護(hù)功能更全、更靈敏。當(dāng)市政電源或大功率設(shè)備啟停造成的電網(wǎng)波動超過一定幅度時，也會引起保護(hù)性跳閘動作。實時變化的負(fù)載電流變化及其帶來的三相不平衡電流，也是引起斷路器動作的原因之一。要注意，在下級設(shè)備靈敏度不足或保護(hù)定值配置錯誤時，極可能引發(fā)設(shè)備越級動作進(jìn)一步擴大事態(tài)。這些都是供配電系統(tǒng)正常的保護(hù)控制功能，雖不屬于故障斷電，但實質(zhì)上影響了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。斷電影響人民群眾的正常生活，一定要預(yù)判和預(yù)防這類斷電現(xiàn)象的發(fā)生，防止因信息溝通的滯后以及他人的非專業(yè)理解帶來不穩(wěn)定因素。

施工過程中尤其是線路施工，往往會因為工序失當(dāng)、管理缺位、責(zé)任心不足等因素造成線纜的隱性損傷，長期運行后絕緣擊穿將造成短路跳閘，嚴(yán)重時會沖擊上級高壓系統(tǒng)，影響更大范圍的供電。

3 10 kV及以下供配電系統(tǒng)常見故障的應(yīng)對

由于多種原因，動力運行部門的行政領(lǐng)導(dǎo)甚至一線運值、維護(hù)人員不是專業(yè)技術(shù)人員（根據(jù)崗位差異，電工須具備不同技能要求的上崗資質(zhì)），不具備必要的分析、決斷和解決能力。因此，斷電現(xiàn)象發(fā)生后，除了向上級匯報現(xiàn)狀外，需收集一切可用的信息，科學(xué)判斷停電原因，切忌盲目送電。未查明原因前，寧可維持部分回路的斷電狀態(tài)，也不能強送電、試送電而造成事故擴大或形成二次災(zāi)害。為便于判別和防止其他帶病回路送電，尤其在低壓開關(guān)的送電操作過程中，一定要把握各回路的操作順序和節(jié)奏。

高壓設(shè)備跳閘斷電時，一定要仔細(xì)觀察發(fā)生保護(hù)動作的設(shè)備狀態(tài)和運行位置，分析研究綜自的故障信息和數(shù)據(jù)，綜合研判上、下級設(shè)備數(shù)據(jù)和狀態(tài)，確定故障原因，排除或切除異常和故障回路后，方可謹(jǐn)慎送電。同時，要求設(shè)備操作現(xiàn)場（如變電所）、故障維修現(xiàn)場（如故障點）的無關(guān)人員退場，排除不必要的干擾，確保處置現(xiàn)場安全、有序。停電原因查明后，嚴(yán)格按照操作規(guī)程和安全要求進(jìn)行處置和操作。

由于配電設(shè)備本身故障造成的斷電不容易快速確定原因，要根據(jù)設(shè)備自身的顯示以及相關(guān)儀表和裝置所顯示的信息，結(jié)合日常運行數(shù)據(jù)、經(jīng)驗，輔之以必要的檢測工具[3]（如萬用表、搖表、測試儀等）進(jìn)行綜合判斷，從而確定故障原因。

按照用電類別劃分，絕大部分用戶屬于二類及以下用電類別。為降低供電系統(tǒng)的復(fù)雜性，減少故障發(fā)生概率，避免斷電故障的擴大化，在供電的非重點保障區(qū)域，不贊成投運自動重合閘功能和異地遠(yuǎn)程設(shè)備操作（尤其是異地遠(yuǎn)程送電操作）。

4 結(jié) 論

供配電系統(tǒng)的故障應(yīng)對一定要建立在系統(tǒng)管理基礎(chǔ)之上，結(jié)合日常的變配電設(shè)備巡檢、維修和改造工作，總結(jié)、歸納系統(tǒng)的運行變化規(guī)律，包括各儀表、直流屏和斷路器面板顯示以及電氣接點顏色與溫度變化等，及時糾正和防止私接亂拉、違章用電，杜絕無序改造，及時發(fā)現(xiàn)和更換故障設(shè)備，為快速、準(zhǔn)確地判斷故障原因奠定基礎(chǔ)。

在管理方面要配備足夠的專業(yè)技術(shù)力量，安裝必要的檢測設(shè)備，采取必要的技術(shù)措施，在滿足行政管理目標(biāo)前提下，獨立行使技術(shù)管理職能。統(tǒng)籌電氣系統(tǒng)項目時，必須征求專業(yè)技術(shù)人員的意見和建議，結(jié)合本單位、本區(qū)域用電實際和電網(wǎng)現(xiàn)狀，制定科學(xué)的系統(tǒng)方案。例如，是否冗余以及冗余設(shè)備的數(shù)量和位置，是否需要失壓保護(hù)功能及各種監(jiān)測裝置，設(shè)備選型是否便于檢修、維護(hù)和后期擴充，設(shè)備靈敏度級別等。