輸配電及用電工程線路安全運行的問題及其技術(shù)探討

朱秀錦

（福建潤秀電力發(fā)展有限公司，福建 莆田 351100）

配電線路在運行中的安全性與可靠性是保證電力工程項目穩(wěn)定、持續(xù)運行的關(guān)鍵，為全面落實此項工作，我國投入了大量的資金用于輸配電工程改造建設(shè)，通過對電力工程線路的集中整改與優(yōu)化，保證輸電、供電、配電等過程的安全性[1]。但在深入此項工作的研究中發(fā)現(xiàn)，目前此類工程在市場的運營仍存在問題，即電力工程線路在運行中的安全問題尚未得到完全解決，此種問題會在不同程度上影響終端用戶的用電體驗，因此，將分析不同因素線路工程運行安全造成的影響，提出保障輸配電工程線路安全運行的技術(shù)[2]。

1 輸配電及用電工程線路安全運行的問題

1.1 材料質(zhì)量引起的安全問題

線路質(zhì)量不達(dá)標(biāo)是造成用電工程線路安全運行問題的主要原因，如果在輸電過程中，線路存在質(zhì)量方面的問題，電力工程的整體安全性將無法得到保障，甚至?xí)谝欢ǔ潭壬辖档凸╇娰|(zhì)量[3]。然而，在進(jìn)行此類工程的建設(shè)與組織規(guī)劃中，線路安全是最容易被忽視的一個問題，部分電力工程施工方為了在此過程中實現(xiàn)其個人利益的最大化，會在購買線路時，選擇一些資質(zhì)不完善的單位作為供貨單位，甚至?xí)褂幂^差質(zhì)量線路代替預(yù)設(shè)線路[4]。此外，部分電力線纜生產(chǎn)單位在生產(chǎn)中會存在對生產(chǎn)過程質(zhì)量把控重視度不足的問題，導(dǎo)致供應(yīng)給市場批次線路存在問題。如果將此類電纜線路應(yīng)用到電力工程的建設(shè)中，會加速線路的老化，從而對終端用電造成安全威脅。

1.2 氣候環(huán)境引起的安全問題

當(dāng)輸電線路的使用環(huán)境存在問題時，線路安全也將受到一定程度的影響[5]。例如，當(dāng)線路運行環(huán)境濕度較大時，線路極易出現(xiàn)短路故障，當(dāng)線路運行環(huán)境過于封閉時，線路運行無法有效散熱，容易出現(xiàn)火災(zāi)等災(zāi)害問題。無論任何一種問題，都會對供電終端的安全性造成一定程度的影響，嚴(yán)重情況下，甚至?xí)霈F(xiàn)供電線路大規(guī)模、連鎖故障，最終導(dǎo)致線路整體受損。

2 安全運行技術(shù)探討

2.1 配電系統(tǒng)防風(fēng)技術(shù)

在輸配電系統(tǒng)運行過程中，臺風(fēng)影響會在極大程度上使配電企業(yè)各方面損失增加，針對這一問題，首先從防風(fēng)角度出發(fā)，提出針對配電系統(tǒng)的防風(fēng)技術(shù)。用電工程線路的設(shè)置路徑需綜合運行、施工、交通等多項條件和路徑長度等綜合因素基礎(chǔ)上，進(jìn)行選擇。用電工程線路需要避開臺風(fēng)破壞嚴(yán)重的區(qū)域，同時應(yīng)注意周圍洼地、滑坡、塌陷區(qū)域等地質(zhì)條件對線路安全的影響。若無法避開，則需要采取有效的加強(qiáng)措施[6]。在明確線路的具體位置后，針對線路上各個桿塔荷載以及材料進(jìn)行選擇。荷載需要根據(jù)風(fēng)壓高度變化系數(shù)得出，其公式為：

式中：W 為用電工程線路上地線或?qū)Ь€的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值；α 為臺風(fēng)影響風(fēng)壓改變的不均勻系數(shù)；μs為風(fēng)荷載系數(shù)，通常情況下當(dāng)?shù)鼐€或?qū)Ь€的外直徑<15 mm 時，μs的取值為1.2，當(dāng)?shù)鼐€或?qū)Ь€的外直徑大于17 mm 時，μs的取值為1.1。d 為線路外表面直徑；L 為水平檔距；W0為基本風(fēng)壓；θ 為風(fēng)向與線路之間形成的夾角。在實際應(yīng)用中風(fēng)壓的不均勻系數(shù)的取值見表1。

表1 風(fēng)壓不均勻系數(shù)取值對照表

按照表1 中的內(nèi)容，在實際應(yīng)用中，根據(jù)不同風(fēng)速以及水平檔距對α 取值進(jìn)行選擇。在對桿塔的材料選擇時，采用HRB400 級鋼筋作為普通鋼筋結(jié)構(gòu)。桿塔結(jié)構(gòu)分為鋼筋混凝土類型、鋼管桿類型等，根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇[7]。通過上述對桿塔結(jié)構(gòu)的設(shè)置能夠針對臺風(fēng)區(qū)域起到良好的防風(fēng)效果，保障配電系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

2.2 用電工程線路防雷技術(shù)

在對用電工程的線路進(jìn)行防雷處理時，首先需要對不同區(qū)域的等級進(jìn)行劃分，并嚴(yán)格按照不同雷區(qū)等級下的地閃密度進(jìn)行防雷技術(shù)設(shè)計。將雷區(qū)等級劃分為少雷、中雷、多雷和強(qiáng)雷，共四個區(qū)域等級。其分別對應(yīng)的地閃密度為：＜0.75 次/km2·a；0.75 次/km2·a～2.0 次/km2·a；2.0 次/km2·a～2.65 次/km2·a；2.65 次/km2·a～5.0 次/km2·a?？蛇x用固定外串聯(lián)間隙符合外套避雷器的桿塔結(jié)構(gòu)，在對其進(jìn)行接地時，可采用桿塔接地的方式完成接地，見圖1。

圖1 桿塔接地方式示意圖

當(dāng)導(dǎo)線上有雷電經(jīng)過時，雷電過電壓的幅值會超出安全限制范圍，并能夠造成間隙被擊穿，此時過電壓在使用這種避雷器時，其基本工作原理圖，見圖2。

圖2 固定外串聯(lián)間隙復(fù)合外套避雷器工作原理圖

在正常運行過程中，避雷器的本體不會攜帶電量，并且也不會出現(xiàn)老化的情況，以此能夠有效減少對桿塔的檢修和維護(hù)，也能夠達(dá)到延長避雷器使用壽命的目的。并且，一旦避雷裝置本體出現(xiàn)故障問題，在串聯(lián)間隙的隔離作用下，不會造成線路出現(xiàn)短路的問題。在實際運行過程中，還需要對防雷的能力進(jìn)行實時監(jiān)測。針對桿塔號、分支線號、柱上變壓器等信息進(jìn)行記錄，結(jié)合易擊段的定義，針對現(xiàn)場周圍環(huán)境可能影響線路運行的因素進(jìn)行核實，并確定一個易擊段的具體范圍。在實際應(yīng)用中，每年的雷擊高發(fā)季節(jié)，都需要對防雷裝置進(jìn)行日常巡檢，并時刻關(guān)注高壓引線的運行情況，并針對不符合要求的設(shè)備進(jìn)行維護(hù)或替換。對于配電防雷裝置而言，不需要對其進(jìn)行維護(hù)，一旦出現(xiàn)故障問題需要直接更換。針對各類接地裝置，在實際應(yīng)用中需要開展周期性的接地電阻測試，結(jié)合得出的測試結(jié)果，針對不符合規(guī)定要求的接地裝置進(jìn)行優(yōu)化，以此促進(jìn)接地電阻降低，達(dá)到理想的防雷效果。

3 安全性對比分析

為檢驗本研究設(shè)計的安全技術(shù)是否具有可行性，設(shè)計如下文所示的實驗。

實驗中，選擇某地區(qū)10 kV 大型供電單位作為此次實驗的參與單位，通過對此單位負(fù)責(zé)人的交涉可知，此單位在該地區(qū)中不僅需要提供居民用電服務(wù)任務(wù)，同時也肩負(fù)著地區(qū)周邊大型工廠的安全用電責(zé)任。目前，此單位中的部分輸配電線路從建成到現(xiàn)在已投入使用十余年，部分線路已經(jīng)出現(xiàn)了老化、絕緣外殼破損等方面的問題。加之配電系統(tǒng)中部分電纜、電桿位于水溝位置，導(dǎo)致該公司的供電工作一直存在安全隱患問題。盡管電力公司已經(jīng)采取了措施，對線路的運行過程進(jìn)行全面安全保障，但由于所在地的環(huán)境較為惡劣，導(dǎo)致相關(guān)安全保障工作的實施一直未能發(fā)揮預(yù)期效果。

因此，在綜合商議后，決定按照本研究設(shè)計方法，對電力單位的配電系統(tǒng)線路進(jìn)行優(yōu)化改造。改造后，對線路在運行中的絕緣性能進(jìn)行檢測。檢測中，在線路中設(shè)計若干個檢測點，使用電筆對線路在輸電過程中的漏電現(xiàn)象進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果，見圖3。

圖3 輸電線路漏電現(xiàn)象檢測結(jié)果

從圖3 所示的內(nèi)容可以看出，在隨機(jī)測點的檢測中，測點電流值與電壓值均為0，說明線路在輸電過程中的絕緣性能良好，可以避免在操作線路中出現(xiàn)觸電等方面的危險。在此基礎(chǔ)上，對設(shè)計成果進(jìn)行防雷測試。將電流傳感器安裝在線路的輸出端，用于檢測線路在遭受到雷擊后的電流波動情況。統(tǒng)計結(jié)果，見圖4。

圖4 輸配電線路在遭受到雷擊后的電流波動情況

從圖4 所示的實驗結(jié)果可以看出，線路在遭受到雷擊后，測點電流值發(fā)生了輕微的波動，但波動并未超出安全界限，即線路的安全運行在受到外界環(huán)境的影響后，即便出現(xiàn)了波動現(xiàn)象，但并未對終端供電造成顯著的影響。因此，可以認(rèn)為此項技術(shù)在實際應(yīng)用中具有較好的防雷效果，可以保證線路在受到外界異?；驉毫迎h(huán)境的影響后，仍持續(xù)向終端輸送穩(wěn)定的電力資源。綜上所述，可以得出如下實驗結(jié)論：本研究此次研究設(shè)計的技術(shù)，在應(yīng)用到輸配電線路工程中后，具有較好的防雷能力與絕緣性能，可以保證線路的安全、連續(xù)、穩(wěn)定運行。

4 結(jié)論

本研究以某輸配電工程項目為例，設(shè)計了針對線路安全運行的保障技術(shù)。實驗結(jié)果證明了本研究此次設(shè)計的成果在實際應(yīng)用中具有較高的可靠性。筆者從多個角度詳細(xì)闡述了線路安全運行的防范措施，為我國電力行業(yè)的持續(xù)發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。但本次研究也存在一些不足，例如，在文章的實驗?zāi)K中，僅選擇一個電力企業(yè)參與此次實驗，即實驗結(jié)果仍存在一定的局限性與偶然性。因此，在后續(xù)的進(jìn)一步研究中，還將深化此方面內(nèi)容的設(shè)計，設(shè)計規(guī)模更大的實驗，用于檢驗提出的防雷與防風(fēng)技術(shù)的可靠性。但也不代表本次研究成果不具備學(xué)術(shù)研究價值，可以在后續(xù)工作中，將本次實驗結(jié)果作為參照，并根據(jù)地方用電服務(wù)需求，做好對用電安全的宣傳，使更多單位認(rèn)識到此項工作的重要性，從而使更多的學(xué)術(shù)研究者參與到線路安全運行的研究中，為我國電力行業(yè)的發(fā)展與建設(shè)提供技術(shù)保證，并為未來相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展積累工作經(jīng)驗。