摘要：文章采用理論加實(shí)踐的模式，探討了提高配電系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的方法。文章結(jié)合實(shí)際工作中發(fā)生的故障，對(duì)其進(jìn)行歸類分析，結(jié)合配電系統(tǒng)運(yùn)營及維護(hù)保養(yǎng)的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)各故障類型有針對(duì)性地提出了預(yù)防措施，以期確保配電系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：10kV配電系統(tǒng)；配電線路；故障分析；應(yīng)對(duì)措施；電力系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM726 文章編號(hào)：1009-2374（2016）06-0127-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.06.063

隨著社會(huì)不斷進(jìn)步和發(fā)展，生產(chǎn)、生活對(duì)能源的需求與日俱增，電力能源更是已經(jīng)成為人類不可或缺的重要能源之一。人類對(duì)電能的需求逐年增大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，1998年我國的發(fā)電量為1.167億kWh，居世界中等水平，而2014年國內(nèi)水電、火電以及其他清潔能源發(fā)電量已飛躍至54637.6億kWh，躍居世界第一。電量的充足供應(yīng)為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供有力的支撐，也為居民生活質(zhì)量提高奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。然而人類在利用電力能源造福自己的同時(shí)，因沒有科學(xué)、合理地使用電能所引發(fā)的事故也日益劇增。正確認(rèn)知電能，對(duì)電氣故障進(jìn)行系統(tǒng)分析總結(jié)，并制定有效的防范措施具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜、分布最為廣泛的網(wǎng)絡(luò)。10kV配電線路普遍應(yīng)用于城鎮(zhèn)、農(nóng)村、工礦企業(yè)的電網(wǎng)建設(shè)中。而與高壓輸電線路比較，采用小電流接地系統(tǒng)的10kV配電線路的故障相對(duì)于高壓輸電線路，受天氣和周圍的環(huán)境，區(qū)域?qū)挕㈤L，負(fù)荷變化復(fù)雜，設(shè)備運(yùn)行不均勻等客觀因素影響，如高故障率，直接或間接地影響到電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。本文將結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況，就10kV配電系統(tǒng)常見故障進(jìn)行分析總結(jié)并對(duì)防范措施進(jìn)行初步探討。

1 配電系統(tǒng)組成

變電站、輸電線路及用電設(shè)備是配電系統(tǒng)的主要組成部分。配電原理如圖1所示：

圖1 配電系統(tǒng)原理圖

第一，降壓變壓器和高壓斷路器是變電站的重要組成部分。根據(jù)廠房負(fù)荷情況，變壓器通常選擇容量1000kVA，變比為10/0.4kV的油浸式和干式變壓器。傳統(tǒng)的油浸式變壓器因其效率低、維護(hù)成本高已被逐步被干式變壓器替代，但傳統(tǒng)油浸式變壓器在超負(fù)荷工作穩(wěn)定性方面優(yōu)于干式變壓器，在目前一些老的工礦企業(yè)中仍發(fā)揮著作用。

第二，從天氣和周圍的環(huán)境的角度來看，區(qū)域?qū)?、長，復(fù)雜的負(fù)載變化，平衡設(shè)備運(yùn)行的客觀因素，如高失敗率，直接或間接地影響到電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。本文將結(jié)合企業(yè)傳統(tǒng)的油浸式變壓器因其效率低、維護(hù)成本高已逐步被干式變壓器替代。但傳統(tǒng)油浸式變壓器在超負(fù)荷工作穩(wěn)定性方面優(yōu)于干式變壓器，在目前一些老的工礦企業(yè)中仍發(fā)揮著作用。高壓斷路器具有良好的開放電路性能和滅弧能力，可以開啟和斷路器短路和過電流負(fù)載是配電系統(tǒng)中不可或缺的安全措施之一。

第三，低壓斷路器和輸電線路的主要部分是低壓配電線路。低壓斷路器可以正常連接和切斷電路，具有多種保護(hù)功能。輸電線通常使用空中或地下電纜，一般使用銅（鋁）芯聚氯乙烯電纜。

第四，三相用電設(shè)備和單相用電設(shè)備是生產(chǎn)用電設(shè)備的兩種主要類型。三相用電設(shè)備只能接在三相電源上才能正常工作，國內(nèi)三項(xiàng)電壓為380V，常見動(dòng)力設(shè)備如三相電機(jī)、風(fēng)機(jī)水泵、電梯、大型制冷機(jī)組、空壓機(jī)組等，此類設(shè)備的每項(xiàng)阻抗相等，被稱為三項(xiàng)對(duì)稱性負(fù)載。單相用電設(shè)備只需要接在單相電源上就能工作，國內(nèi)單項(xiàng)電源電壓為220V，照明燈、家用電器、實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)儀器、小型生產(chǎn)設(shè)備等屬于此類。單相設(shè)備用電取自三相電源的某一相，為確保電網(wǎng)的負(fù)荷平衡，理想狀態(tài)是達(dá)到三相對(duì)稱性負(fù)載，以確保供電線路的正常工作。因此，在進(jìn)行電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)用電負(fù)荷進(jìn)行充分評(píng)估，合理分配負(fù)荷，確保相電壓差距不大。

2 配電系統(tǒng)常見故障類型

電線常見故障主要是漏電、短路、過載、接觸電阻大、電弧火花，由事故引起的高溫可能損壞電氣設(shè)備，同時(shí)也點(diǎn)燃燃料著火和爆炸。

2.1 泄漏電

線或支架材料的絕緣能力差，導(dǎo)致地球之間的電線、電線或?qū)Ь€之間有電流的現(xiàn)象，稱為泄漏。

泄漏的原因是電火的起源。低壓線路運(yùn)行在正常情況下，由于電氣線路和電氣設(shè)備的絕緣介電性能和地球之間的線直接電容，所以系統(tǒng)中總有漏電流，但目前的泄漏電流沿傳輸線均勻分布，只有一個(gè)很小的電流通過，線的絕緣將不會(huì)那么受傷。

2.2 短路

在電線上，由于各種原因，導(dǎo)致潛在的兩點(diǎn)接觸產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為短路。由于短路回路的電流很大，在短路容易產(chǎn)生強(qiáng)大的電火花和電弧，金屬導(dǎo)體連接到熔點(diǎn)和熔化，甚至引起飛濺現(xiàn)象，導(dǎo)致電線絕緣層或?qū)Ь€周圍的易燃物燃燒，最終導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。簡式低壓配電系統(tǒng)在中國，由于潛在的異常導(dǎo)體接觸有多種形式的短路，在低壓配電系統(tǒng)中，單相接地短路、兩相地面短路、兩相短路和三相短路故障是最可能發(fā)生的。

2.2.1 接地故障。此類故障包括相位線和保護(hù)干線、線或與電氣設(shè)備外殼的金屬性，如金屬管材的等位電勢(shì)之間的接觸。這樣的失敗也是一種單相短路故障，但具有最大的發(fā)生概率。

2.2.2 三個(gè)短路。在電壓分布系統(tǒng)中，三相對(duì)稱短路，在這次的最大短路電流，具有最低的發(fā)生概率。Id3短路電流穩(wěn)態(tài)值：

類型：E為低壓配電系統(tǒng)的額定線電壓；ZΣ為總電阻短路循環(huán)，它包含各種組件的低壓配電系統(tǒng)的阻力、接觸電阻和電抗。

2.2.3 兩個(gè)短路電流。兩個(gè)短路電流Id2和短路點(diǎn)距離的力量與大小有關(guān)。一般從兩相短路電流的力量可以通過Id3三相短路電流穩(wěn)態(tài)值計(jì)算。

當(dāng)配電系統(tǒng)和兩相短路時(shí)，故障相的相電壓的大小是故障相電壓的一半，兩條斷層階段相反的方向。當(dāng)?shù)蛪号潆娤到y(tǒng)在兩相短路，兩相故障相電壓降低為零，兩條斷層階段相反的方向。

2.3 過載

過載是指線的電流量的流量安全的電力線路。因?yàn)榫€本身有阻力，當(dāng)電流通過導(dǎo)線時(shí)電阻引起的發(fā)燒。和電流量的平方正比熱量和過電流，如果電線通過當(dāng)前，越線加熱更為嚴(yán)重，導(dǎo)致電線絕緣迅速老化，之后實(shí)現(xiàn)絕緣子閃點(diǎn)、絕緣體自燃火災(zāi)。

2.4 接觸電阻太大了

當(dāng)連接的電源線、開關(guān)、保護(hù)設(shè)備、電氣設(shè)備接觸不良時(shí)，接觸不良部分的局部阻力變得非常大。在這一點(diǎn)上，如果通過電流的電路通過電阻，線可以形成一個(gè)巨大的熱能，熱能足夠大時(shí)熔融金屬，會(huì)使輸電線路的絕緣保護(hù)層來達(dá)到自己的點(diǎn)火和燃燒，溢出或因?yàn)榻饘僦車囊兹嘉锶紵?，造成火?zāi)。

2.5 電火花和電弧

輸電線路的能量釋放的兩極產(chǎn)生電火花，許多高密度電火花形成電弧，電弧溫度相當(dāng)高，甚至超過3000℃，可以很容易地點(diǎn)燃易燃或造成炸藥爆炸。

3 常見故障及應(yīng)對(duì)措施

制藥企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行，需要電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行。一旦發(fā)生電力故障，空調(diào)系統(tǒng)停運(yùn)，無法維持制藥所需的生產(chǎn)環(huán)境；凍干制品的凍干工藝將被破壞，導(dǎo)致制品報(bào)廢；工藝用水溫度無法維持、循環(huán)停止，質(zhì)量無法保證。成都生物制品研究所有限責(zé)任公司公司原有兩路10kV鋁芯聚氯乙烯電纜，投入運(yùn)營的10多年為公司提供了生產(chǎn)、生活所需的電力供應(yīng)，但在實(shí)際運(yùn)營中也發(fā)生了多次故障。

第一，相間短路故障。

第二，在建設(shè)初期，受建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)條件限制，線路檔距過大，導(dǎo)線弧錘過大，大風(fēng)時(shí)及地面樹木影響易造成混線，導(dǎo)致相間短路。

第三，絕緣子質(zhì)量參差不齊，線路接地、跳閘現(xiàn)象較多。成都地區(qū)春季/夏季雷雨季節(jié)，10kV架空線路接地，導(dǎo)致高壓斷路器跳閘現(xiàn)象嚴(yán)重。在雨中經(jīng)?？吹皆诮^緣子的放電現(xiàn)象。在日常巡回檢查可能很難找到這樣的一個(gè)問題，因?yàn)榻^緣子瓷質(zhì)量等問題通常除了破損的瓷裙，大多局限于微小裂紋引起的表面把閃，檢查員必須斷電在桿上過進(jìn)行仔細(xì)檢查。絕緣子缺陷主要包括以下：（1）瓷裙出現(xiàn)不同程度的損傷，一個(gè)微小的裂縫；（2）表面存在嚴(yán)重的放電痕跡；（3）由于絕緣子有單邊傾斜或不均勻、蠕變和故障現(xiàn)象；（4）配電線路概況的線長、分支，沒有達(dá)到全覆蓋，投產(chǎn)后很長一段時(shí)間，零絕緣子、避雷器函數(shù)失敗。

第四，保護(hù)裝置的選擇不當(dāng)和保護(hù)設(shè)定值不合理。供電網(wǎng)絡(luò)中保護(hù)裝置的設(shè)置正確與否，會(huì)對(duì)電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行和企業(yè)正常生產(chǎn)產(chǎn)生影響。選擇保護(hù)裝置并確定其設(shè)定值時(shí)，除了要考慮和電氣保護(hù)和變壓器正常過載，還考慮最大負(fù)載情況下，大容量電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流不合適的原因。

4 結(jié)語

一般來說，配電系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，所以事故或故障的原因也多種多樣。技術(shù)人員在處理配電線路故障的過程中，應(yīng)認(rèn)真分析和總結(jié)，找到事故中存在的缺陷并采取相應(yīng)的技術(shù)和管理措施消除隱患的措施，以對(duì)類似事故起到防患于未然的作用，保障生產(chǎn)所需的電力供應(yīng)。

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作者簡介：張改（1982-），男，河北人，成都生物制品研究所有限責(zé)任公司工程師，碩士，研究方向：高壓供配電故障分析與防護(hù)。

（責(zé)任編輯：蔣建華）