供用電技術(shù)安全性與可靠性的影響因素分析

陳 平，陽玉峰

（湖南冷水江市錫礦山閃星銻業(yè)有限公司，湖南 冷水江 417501）

0 引言

某地區(qū)供電所因雷雨大風(fēng)環(huán)境影響，220kV 變電所遭受雷擊，導(dǎo)致供電線路出現(xiàn)瞬間壓降問題。線路連接礦井生產(chǎn)用電，礦井主要變壓器復(fù)壓啟動，車間失電。雖然本次事故，并未對礦井安全生產(chǎn)造成較大影響，未導(dǎo)致人員傷亡，但安全事故產(chǎn)生，迫使變電所啟動應(yīng)急預(yù)案，采用110kV 線路合閘運行、分閘運行模式，以防范風(fēng)險。除此事件外，仍存在其他安全隱患，如線路老化、超負(fù)荷運轉(zhuǎn)等，需分析各類事故產(chǎn)生的原因，探討供用電技術(shù)安全性與可靠性的影響因素。

1 影響供用電安全和可靠相關(guān)因素

1.1 線路因素

在經(jīng)濟社會發(fā)展的背景下，人們生產(chǎn)生活所運用到的家用電器數(shù)量逐漸增多，其中電力作為保障設(shè)備運行的主要動力，直接影響人們的生活質(zhì)量。結(jié)合現(xiàn)階段來看，供電設(shè)備運行安全受到多種因素的影響，一旦線路等出現(xiàn)問題，便極有可能帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟損失，甚至?xí)κ褂谜叩娜松戆踩珟黼[患和威脅，因此必須要科學(xué)強化線路水平。電力系統(tǒng)供電、配電主要通過輸電線路配置和傳輸。線路的穩(wěn)定性、暢通性影響用戶供用電的安全，但線路結(jié)構(gòu)不合理、線路老化，會使得供電階段的安全隱患增加。例如，較長的線路地理跨度比較大，地勢高低起伏較大，受地理跨度影響，采用架空桿塔架設(shè)線路過程中，桿塔坡度、斷面類型、線材布置均會影響線路運行的可靠性、安全性。同時，線路安全問題也表現(xiàn)在線路老化、小動物啃食等方面，線路老化會使得絕緣層破損，線路材料脆性增加，容易使周邊人員受傷、死亡[1]。小動物啃食會使得外層破損，線路斷裂。處于大風(fēng)、雷雨天氣下，裸露在外的供電線路也容易發(fā)生短路等。因此，輸電線路是影響供用電安全、可靠的主要因素。

1.2 超負(fù)荷供電

我國在現(xiàn)代化建設(shè)過程中出現(xiàn)用電需求不斷增強的現(xiàn)象，供電系統(tǒng)規(guī)模難以滿足用電需求，在晚6 點至9 點間是城市用電高峰期，當(dāng)電力供給無法滿足用戶用電需求時，會出現(xiàn)超負(fù)荷供電情況。超載運轉(zhuǎn)會使得供電設(shè)備安全風(fēng)險增加，負(fù)載不平衡容易導(dǎo)致供電系統(tǒng)出現(xiàn)老化情況，用戶用電超載也會出現(xiàn)短路、停電問題。超負(fù)荷運轉(zhuǎn)主要表現(xiàn)在電壓不足、電壓不穩(wěn)定、超壓等幾個方面，其中超壓是最常見的現(xiàn)象，變壓器容量無法滿足要求時，輸出功率中的電流會增加，電壓抬升，負(fù)載超標(biāo)。

1.3 缺乏預(yù)警機制

目前，在智慧電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)用過程中，仍存在部分功能不完善的情況。大數(shù)據(jù)技術(shù)、智能技術(shù)為供用電安全監(jiān)測、安全管理提供了技術(shù)支撐，但仍存在歷史遺留問題。電網(wǎng)智能改造階段功能體系不健全、預(yù)警機制不匹配的問題。例如，應(yīng)用智能電力監(jiān)測系統(tǒng)可以實現(xiàn)供用電過程中的自動巡檢和參數(shù)提取，雖然硬件設(shè)施已經(jīng)完善，但參數(shù)閾值仍存在誤差。同時，在預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用過程中，也經(jīng)常出現(xiàn)誤報的情況。

2 提高供用電技術(shù)安全可靠的預(yù)控措施

2.1 供電線路優(yōu)化

2.1.1 加強線路巡回檢查

電力線路巡回檢查是識別和判斷供用電安全、可靠的前提。將日常巡檢與維護(hù)制度相結(jié)合，記錄更換老舊線路、清理維護(hù)供電設(shè)備，可實現(xiàn)供用電系統(tǒng)的良性循環(huán)。依據(jù)供電線路巡回檢查制度、檢查規(guī)范，應(yīng)每個月巡檢一次，并明確具體的巡檢內(nèi)容：①檢查線路是否存在燒傷、絕緣破損、斷股、銹蝕等情況，每月進(jìn)行一次全面檢查。②檢查分裂導(dǎo)線是否存在磨損情況。③檢查銜接處是否接觸不良，帶電檢查是否出現(xiàn)過熱問題。④檢查導(dǎo)線三相接地是否良好。⑤檢查固定元件是否松動、傾斜角度是否符合標(biāo)準(zhǔn)[2]。

加強線路巡回檢查同時，記錄檢查時間、結(jié)果、檢查人員、檢查方法等，存錄檔案。同時，排查電力線路，如發(fā)現(xiàn)問題需做好維護(hù)、養(yǎng)護(hù)等工作。線路跨越地形較廣，全方位檢查后根據(jù)記錄結(jié)果，制定相應(yīng)的維護(hù)措施。如發(fā)現(xiàn)線路老化，及時更換新型線路。如發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣損傷，應(yīng)及時更換相關(guān)元件。設(shè)備、線路的接地、絕緣等均應(yīng)做好維護(hù)措施。發(fā)現(xiàn)線路、設(shè)備等元件灰塵堆積較大，應(yīng)做好清理工作。自然天氣對于線路的影響具有突發(fā)性和不可控性，編制突發(fā)安全問題的應(yīng)急預(yù)案，建立線路搶修制度，減少損失，同時最短時間內(nèi)恢復(fù)供電，將損失控制在最小范圍內(nèi)。

2.1.2 供電線路結(jié)構(gòu)優(yōu)化

優(yōu)化供電線路結(jié)構(gòu)，根據(jù)地形、地勢調(diào)整鐵塔坡度，確保輸電線路緊固性，以避免大風(fēng)天氣使得線路懸空，增加安全隱患。鐵塔坡度會影響到受力條件，單回路轉(zhuǎn)角塔坡度應(yīng)控制在12%左右，直線塔坡度可有所減少。雙回路直線塔坡度應(yīng)控制在10%左右。塔身斷面形式，采用方形斷面，可以提高順線路方向的強度，提高線路的耐斷線沖擊能力。塔身斜材占據(jù)50%左右，采用拉壓結(jié)構(gòu)可以提高穩(wěn)定性，避免大風(fēng)天氣所導(dǎo)致的傾斜問題。

除架空線路之外，包括電纜線路。導(dǎo)線、避雷線、絕緣子、接地裝置等是供電線路中的各大元件，導(dǎo)線使用金屬線應(yīng)確保其具備強度，且具有一定的防腐性能。絕緣子布設(shè)應(yīng)根據(jù)實際情況，將單串絕緣子與V 型絕緣子串結(jié)合，控制好線路的風(fēng)偏角良好。避雷線主要安裝至100kV 架空線路上，使用扁鋼接地。檢查供用電線路中各元件、結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、規(guī)格等，通過供電線路結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方式，提高供用電線路的可靠性[3]。

綜合分析，線路布設(shè)、線路質(zhì)量是影響供用電技術(shù)安全、可靠的主要因素，通過風(fēng)險因素識別，從供用電線路巡回排查、線路結(jié)構(gòu)優(yōu)化的角度提出預(yù)防措施，可以減少供用電線路運行過程中的安全隱患，提高線路輸電運輸?shù)陌踩院涂煽啃浴?/p>

2.2 電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)

2.2.1 錯峰用電規(guī)劃

針對電網(wǎng)高負(fù)荷運轉(zhuǎn)問題，通過錯峰用電規(guī)劃方法，可以避免高峰期用電對輸電穩(wěn)定性所產(chǎn)生的影響。錯峰用電是一種資源配置手段，對于供用電技術(shù)的安全、可靠提供了保障。通過峰谷負(fù)荷調(diào)節(jié)，以解決供用電缺口，確保電網(wǎng)在高峰階段運行的安全穩(wěn)定。將高峰負(fù)荷轉(zhuǎn)移至低谷時期，根據(jù)用電周期調(diào)整負(fù)荷使得用電均衡，進(jìn)而實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。目前，錯峰用電規(guī)劃在供用電資源調(diào)度中應(yīng)用效果良好。例如，電力企業(yè)在供用電過程中，應(yīng)用錯峰用電模式，根據(jù)調(diào)度負(fù)荷預(yù)測，結(jié)合電廠出力情況編制錯峰規(guī)劃方案，由服務(wù)呼叫中心根據(jù)調(diào)度指令發(fā)送相關(guān)預(yù)警信號。按照預(yù)警信號類型可以將其分為黃色信號和紅色信號兩種。黃色信號是供用電調(diào)度的次日錯峰方案，確定客戶群組后，在前一天晚6 點將其發(fā)送給指定聯(lián)系人、負(fù)責(zé)人，完成自覺錯峰情況。紅色信號則根據(jù)當(dāng)日負(fù)荷情況，確定錯峰群組，在5min 內(nèi)將信號發(fā)送給聯(lián)系人和負(fù)責(zé)人。錯峰用電是調(diào)節(jié)供用電電網(wǎng)負(fù)荷的主要方法，可以解決當(dāng)下供電與用電之間的需求矛盾[4]。但該方法是一種治標(biāo)不治本的方法，雖然可以確保用電階段電網(wǎng)輸電的穩(wěn)定性、可靠性，但同時也損害了客戶的利益，無法滿足個性化用電的需求。因此，仍需從自身角度優(yōu)化電網(wǎng)環(huán)境。

2.2.2 優(yōu)化負(fù)荷系統(tǒng)

供用電系統(tǒng)運行過程中因負(fù)載問題會出現(xiàn)欠壓、過壓等情況。導(dǎo)致欠壓的主要原因是變壓器供電半徑過長、容量過小、線徑較小。這種問題產(chǎn)生的主要原因是供電設(shè)施無法滿足用電需求。通過優(yōu)化負(fù)荷系統(tǒng)，增大變壓器容量、更換線路可以從根本上解決負(fù)荷過程中的欠壓問題。電網(wǎng)供用電過程中的超壓問題主要受逆變器影響。出現(xiàn)電網(wǎng)超壓的主要原因是臺區(qū)光伏裝機容量過大，逆變器并網(wǎng)連接，線阻也是影響電網(wǎng)資源負(fù)荷的主要因素。從電網(wǎng)負(fù)荷系統(tǒng)優(yōu)化角度分析，可以從以下4 點，保障供用電的安全性和可靠性。①檢查逆變器裝置接線端位置是否存在松動情況，判斷是否因線段松動致使電阻增加。②縮短逆變器與并網(wǎng)點之間的距離，或者增加交流線纜線徑。③測量并網(wǎng)點與變壓器之間的距離，確保兩者距離合適。④增加輸電線纜規(guī)格。采用上述方法可以解決供用電過程中的過壓問題[5]。同時，針對供電過程中的超負(fù)荷情況，可以通過優(yōu)化供電半徑的方式，減少設(shè)備故障概率，確保電力系統(tǒng)供電過程中的安全性和可靠性。

針對電網(wǎng)超負(fù)荷運轉(zhuǎn)、過壓運轉(zhuǎn)問題，可以通過錯峰用電規(guī)劃，增加變壓器容量、擴展輸電線路線徑、優(yōu)化逆變器設(shè)備安裝的方法，確保電力運輸過程中的安全性和可靠性。

2.3 智能預(yù)警機制

2.3.1 供電監(jiān)測系統(tǒng)

在確保供用電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的過程中，為避免突發(fā)性因素所導(dǎo)致的安全隱患，應(yīng)實時監(jiān)測供電、用電相關(guān)參數(shù)。目前，智能電力監(jiān)控儀設(shè)備與配電線路結(jié)合，可以起到良好的負(fù)荷監(jiān)測效果，在中低壓系統(tǒng)之中應(yīng)用良好。該裝置在電壓、電流測量精度上可以達(dá)到0.5級，支持越限預(yù)警功能，可實時監(jiān)測供用電過程中過流、失流、低壓、過壓、過頻、低頻等情況。系統(tǒng)配置采用rs485 總線通信接口連接方法，具備事件記錄功能。將該裝置應(yīng)用到電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)、人機交互技術(shù)、通信技術(shù)，在前端配置傳感器裝置，監(jiān)測供用電系統(tǒng)運行過程中的相關(guān)參數(shù)，并將采集數(shù)據(jù)以可視化的方法在系統(tǒng)中展示。監(jiān)測系統(tǒng)具備強大的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、人機交互、事件記錄、安全監(jiān)視、質(zhì)量排查等功能。利用遠(yuǎn)程傳輸裝置實現(xiàn)供電數(shù)據(jù)的記錄、儲存、分析，同時在數(shù)據(jù)庫中查詢和分析相關(guān)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)反饋給相關(guān)人員。在供電系統(tǒng)運行過程中，智能監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)斷路器等設(shè)施的保護(hù)動作，按照順序預(yù)設(shè)邏輯，確保整個供電系統(tǒng)運行過程中的安全。同時，在用戶端的儀表設(shè)置數(shù)據(jù)采集裝置，實現(xiàn)全面化的聯(lián)動數(shù)據(jù)監(jiān)測，可以實時了解用戶的用電情況，判斷是否出現(xiàn)超閾值的情況出現(xiàn)。通過供電監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，可以切實保障供用電技術(shù)的安全性和可靠性，監(jiān)測系統(tǒng)界面如圖1 所示。

圖1 監(jiān)測系統(tǒng)界面

2.3.2 安全預(yù)警系統(tǒng)

在供用電系統(tǒng)中安裝智能預(yù)警裝置，根據(jù)供用電監(jiān)測結(jié)果，避免用電風(fēng)險的產(chǎn)生，并通過語音提醒、信息發(fā)送等方式，確保供電、用電的安全性和可靠性。依據(jù)安全預(yù)警系統(tǒng)可以實現(xiàn)供電過程中諧波畸變、電能質(zhì)量不平衡、電壓閃變等問題的檢測和故障分析，實現(xiàn)對供用電過程中異常狀態(tài)的監(jiān)視、報警。該系統(tǒng)可以在安全問題產(chǎn)生之前即可判斷故障趨勢，快速、準(zhǔn)確定位故障區(qū)域，提高供用電的安全性和穩(wěn)定性。例如，在安全預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用過程中，應(yīng)用1024 點/周波采樣，捕捉系統(tǒng)運行國產(chǎn)車中20us 級的異常信息數(shù)據(jù)，挖掘供電過程中的異常擾動波形，分析設(shè)備故障的本質(zhì)。系統(tǒng)在識別和分析的基礎(chǔ)上，自動化生成診斷分析報告，確保用電健康。連接用戶終端設(shè)備后，可以提前幫助用戶預(yù)知風(fēng)險。供電異常情況產(chǎn)生時，會受到多個站點影響，部署iMeter 檢測終端，通過終端互聯(lián)的方式，實現(xiàn)聯(lián)合錄波分析功能，擴大安全預(yù)警的范圍。

因此，結(jié)合本文詳細(xì)分析來看，供用電安全性與可靠性分析十分關(guān)鍵，直接影響供電的質(zhì)量以及穩(wěn)定性，是保障城市發(fā)展以及國民經(jīng)濟建設(shè)的基礎(chǔ)內(nèi)容。然而結(jié)合目前來看部分區(qū)域依舊存在線路、負(fù)荷等方面的問題。因此在后續(xù)的工作中，應(yīng)該在提升供用電技術(shù)安全、可靠性上，加大對監(jiān)測裝置、預(yù)警裝置聯(lián)合應(yīng)用，多維度、多角度識別供用電過程中的安全隱患，及時消除安全隱患確保系統(tǒng)運行的安全。與此同時，需加大對現(xiàn)代化技術(shù)的運用，通過設(shè)備安裝以及信息化平臺搭建的方式加大對現(xiàn)場供電情況的監(jiān)控，以此為推進(jìn)供用電安全與穩(wěn)定工作提供良好的保障。

3 結(jié)語

綜上所述，影響供用電技術(shù)安全、可靠的相關(guān)要素較多，供電監(jiān)測、安全用電是一項長期的工作，不同時期下影響供用電技術(shù)安全、可靠的因素不同。工作人員必須強化供用電服務(wù)能力，做好線路檢修、線路優(yōu)化、用電調(diào)度、智能監(jiān)測工作，減少供電、用電過程中的安全隱患，切實滿足居民的用電安全。