关键词：10kV线路；故障成因；防范措施；成效
一.引言
山塘镇是广东省清远市清新区重点发展的农业镇，总面积84平方公里，供电客户约2.4万户。地型属清新区平原地带，10kV线路主要以架空线路、台架、普通开关居多，基本位于乡村公路边、田间基边等空旷地域。山塘镇共有10kV公用线路7回/220.11公里（其中电缆线路15.48公里）、变压器222台、站外开关29台（普通开关14台、自动化开关15台）。主要产业为农业鱼塘为主，养鱼增氧机负荷使用时间较为集中。因此，山塘10kV线路较容易受风灾、雷害、短时集中负荷等造成10kV线路故障，如何全面提升我所电网设备的防灾水平，如何快速故障定位减少停电时间是提升供电可靠性指标一个重要手段。
在2017年期间，山塘镇范围10kV线路开关故障跳闸38宗，其中自然灾害19宗、外力破环7宗、内在原因5宗、管理原因6宗、其他原因1宗。
表1 2017年山塘供电所中压配电线路故障跳闸统计表
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二.10kV线路故障分析：
（一）自然灾害因素
（1）山塘镇辖区位于广东省北部山区，年平均雷暴日达90多天，为强雷区，特别是线路大多架设在山上和旷野，在每年的4-9月雷雨季节时，雷电多发，造成大量雷害故障。根据2018年的运行记录统计，10kV公用线路故障次数为38宗，其中雷击原因16宗，占比率为42%。10kV架空线路雷击事件有很多种，有绝缘子击穿或爆裂、断线、避雷器烧毁等，分析其设备原因主要有：
①绝缘子本体质量不合格。X-4悬式绝缘子、P-15、P-20针式绝缘子质量存在缺陷，近两三年来，本地区频频发生雷击针式绝缘子爆裂事故引发10kV线路故障跳闸；
②10kV架空线路防雷措施不足。2017年开始，山塘所的配电变压器都更换了氧化锌避雷器，但大部分10kV架空线路分支线都没有安装带间隙的金属氧化物避雷器；
③导线连接线夹接触不良。山塘大部分未改造过10kV线路都使用并沟线夹来的连接，设备连接处使用过渡线夹，并沟线夹连接或设备过渡线夹经常会因接触不良、过负荷发热，从而烧断导线；
④防雷接地装置电阻不合格。由于隐蔽工程接地网中间验收把关不严，施工质量或后期人为破坏因素造成接地电阻大于10欧，卸流能力下降，雷电流未能有效迅速通过大地消化，从而造成设备的损坏。
（2）风灾是造成10kV线路之间短路放电的一个重要原因。居民区的悬挂物及商业区的广告牌、养殖区的防光网等因大风搭挂到10kV线路上，引起线路跳闸。
（3）夏季雨水天气影响，农村电杆基础为土埋，如有大量雨水冲刷和浸泡，较容易造成电杆基础塌方并形成电杆倾斜及倒塌事故，造成线路被逼停电或事故停电。
（二）外力破坏因素
10kV配电线路复杂、交跨道路、建筑物、堆积物及树木等，外力破坏易引起配电线路的故障停电。
（1）超载、超速、超限车辆等误碰架空线路杆塔引起线路接地。
（2）树木的生长超过10kV配电线路的安全距离造成线路接地；
（3）风筝、空气漂浮物、鱼塘附近垂钓等触碰，引起架空线路相间短路，导致跳闸；
（4）杆塔上一些鸟类、老鼠类动物引起的相间短路；
（5）城市建设过程中，旧城改造的市政道路施工也会对配电线路造成线路故障；
（三）设备内在原因
山塘镇辖区配电网经过近年来的电网改造，配网技术标准有了很大的提高，网络架构有了明显的改善。但是，线路设备还存在各重缺陷，造成缺陷的原因有多种：设备老化、过载、施工质量、产品质量问题等。
架空线路仍然运行着一部分多年的旧型号电力设备，如柱上开关、隔离刀闸、阀式避雷器、针式绝缘子等，部分运行时间已十多年。这些旧型号的设备相对现行的技术标准及运行要求相应偏低，其内部绝缘、瓷支柱老化情况严重，经或风吹雨淋或高温后易发生故障，导致线路跳闸或接地，重合闸成功率往往比较低。由于负荷增长，致使部分线路设备重载运行，致使一些的载流线夹，如线夹、接头出现发热发红，甚至烧毁，引起馈线故障。
（四）运维管理因素
（1）飞巡未全面普及推开、巡视不到位、不能及时发现缺陷及时消缺。运维班老师傅们在线路巡视时基本上都是杆下目测，只能由下向上观察线路设备情况，未能观察至杆上设备绝缘部件顶端部分。
（2）农村地方基本种植竹树（特别是桉树），运维人员巡视线路未到位，往往因树木对线路距离不足造成导线对树木放电或树枝断落后搭在线路上，遇上台风时，甚至会发生整棵竹树倒在线路上，引发断线事件。
（3）工程验收把关不严。部分验收人员技能低下，对技术规范不熟悉，未能及时发现工程遗留的隐患；由于线路改造施工质量导致引线、线夹、刀闸连接不够牢固，造成接触不良，容易增大接触面电阻，在运行一段时间后，线路接头将会发热烧损引起线路故障。
（4）消缺不及时，对于自认为的一般缺陷熟视无睹，消缺管理流程及责任考核未落实。这些管理上存在的薄弱环节，往往使一般或重大缺陷得不到及时消除，甚至扩大为紧急缺陷，直至发生10kV馈线或设备故障。
三.降低10kV线路故障对策：
（一）针对自然灾害因素措施：
（1）提高绝缘子的耐雷水平，特别是针式绝缘子的耐雷水平。2018年至2019年期间山塘所基本上淘汰了P-15M型及以下等级的针式绝缘子，逐步将传统的P-20M型更换为PSN型的柱式绝缘子；对易爆的悬式绝缘子，逐步更换为钢化玻璃绝缘子或合成绝缘子；对于新架设线路推荐使用加强型双瓷横担的装置形式，加大绝缘子的爬距。
??（2）加装带固定外串联间隙的金属氧化物避雷器。带固定外串联间隙的金属氧化物避雷器是由无间隙金属氧化物避雷器本体和固定外串联间隙两部分构成。无间隙金属氧化物避雷器是指由非线性金属氧化物电阻片串联和（或）并联组成且无并联或串联放电间隙的避雷器；固定外串联间隙是指有意设置在避雷器本体外部的放电间隙，与避雷器本体相串联，放电间隙距离固定，承担全部或部分系统电压。
中压架空裸导线防雷装置选用带固定外串联间隙的金属氧化物避雷器（带并沟线夹），配置原则为：变电站出线两基杆塔配置一组、T接杆塔和分支线第一基杆塔配置一组、易击段（含微地形）每基配置一组、强雷区每2基配置一组、耐张塔（杆）必须配置一组。中压架空绝缘导线防雷装置应选用带固定外串联间隙的金属氧化物避雷器（带穿刺线夹），强雷区应每基安装一组。
山塘所在2018年至2019年期间，一方面在考虑供电可靠性指标，结合基建改造项目停电范围对之前故障高发的4条线路（澜沙联络线、西沙线、花岗线、长塘线）选用了加装跌落式带固定外串联间隙的金属氧化物避雷器（型号为DBHQ-127/36），该型号避雷器正常运行时不用长期带有电压，减少了因避雷器质量及老化引起的问题，也方便了只需绝缘操作棒对损坏避雷器的更换工作。并设置了专门接地，并保证接地电阻不大于10Ω。
另一方面，在基建项目新投线路上积极安装了带固定外串联间隙的金属氧化物避雷器（带并沟线夹）。
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（3）台架变压器及柱上开关防雷装置应选用无间隙金属氧化物避雷器。台架变高低压侧均需配置无间隙避雷器，前后各一基杆塔配置固定外串联间隙避雷器，柱上开关两侧均配置无间隙避雷器，前后各一基杆塔配置固定外串联间隙避雷器。
（4）对于强雷区条件允许的架空线路应通过基建项目立项加装配网避雷线。
（5）定期检测接地网，确保接地网的接地阻值在合格范围。接地网的阻值检测期，建议每三年一次，运行时间较长的，可适当缩短至每二年一次。对阻值不合格的接地网，视运行时间和实际检测的阻值情况，可分别采用重新构造接地网、增打地极、添加降阻剂的方法处理。
（6）加快线路配网自动化开关规划建设。按照“十三五”配网自动化规划建设标准以及统一规划、统一建设实施模式，开展配网自动化和馈线自动化线路建设，充分实现自动化开关联络、分段、分层、分界的典型接线模式。持续抓好设备验收质量关，现场验收人员负起应有责任对开关机构、操作特性、保护定值等充分了解，确保其准确无误；对于新增开关做好与主站调试相关事项。常态化开展现有自动化开关的日常运维，实时跟进开关后段负荷变化，及时修正开关保护定值。
（7）开展线路电缆化及绝缘化改造，减少雷害线路跳闸事件。
（二）针对外力破坏因素措施：
（1）通过派发宣传单、张贴宣传画、粉刷标语等形式，宣传《电力法》、《电力设施保护条例》，对广大群众进行护线宣传和电力知识教育。在宣传教育的基础上，通过执法部门加大外力破坏特别是盗窃者的打击力度。
（2）为杜绝或减少车辆碰撞杆塔事故，可以在交通道路的杆塔上涂上醒目的反光漆，在拉线上加套反光标志管，以引起车辆驾驶员的注意，对遭受过碰撞的杆塔，可设置防撞混凝土墩，并刷上反光漆。
（3）补充完善线路杆塔安健环标识、电缆走向标志牌、安全警示牌等。
（4）通过差异化巡视管理，加强线路黑点的清障工作。
（三）针对设备内在因素措施：
（1）对于配网线路上的各类残旧设备，应从运行时间、检测参数、外观检查等多方面综合确定轮换的设备，选用技术参数高的现行产品，结合全年的停电计划安排轮换工作。根据现行运行经验，柱上开关可安装具有重合闸功能的自动化开关，隔离刀闸选硅橡胶绝缘支座，避雷器使用通流能力强且不存在爆炸危险的硅橡胶氧化锌避雷器，以取代性能不够稳定的旧式阀型避雷器。连接线夹可选用载流能力强的C型线夹，配变可选用低能耗的SBH15-M型非晶合金系列，高压配电柜、开关柜、开关箱可选用进口或合资的密封型免维设备。
（2）加强对用户专用电气设备的管理和监督，防止设备引起故障“出门”。对于专线专变的用户及时开展用电检查，派发安全隐患通知书，阐述设备故障对用户带来的危害，切实监督用户做好专变设备的预试、检修工作，提议小容量专变实施高改低方案；督促用户加强对10kV线路走廊的维护。对新增高压用户要求安装快速保护功能的开关（如“看门狗”开关），认真审核新增用电项目供电方案，对于新设备，严把验收关、杜绝产品质量及施工质量有问题的设备进网。
（四）针对运维管理因素措施：
(1)加强对运行人员的培训，主要提高员工的个人专业技术水平，使员工掌握配网各类型设备的性能，提高员工对运行设备的驾驭能力。
(2)常态化开展设备台账普查工作，进一步巩固设备台账准确性，继而利用台账数据指引设备利用项目完成年限轮换工作。对管辖的配电线路设备进行深入的设备状态评价与风险评估，及早制定并落实风险管控措施。
(3)抓好巡视维护及消缺两项工作。巡视维护方面，应针对不同的天气、季节特点，制定飞巡计划，落实设备主人责任，确保巡视到位。巡查发现的缺陷或隐患，严格执行缺陷管理制度，落实消缺工作。实现巡视消缺工作流程的闭环管理，对缺陷进行刷新记录和汇总分析，同时实现责任考核等功能。
(4)把好工程验收关，加强工程质量管理，制定相应的电气设备施工、检修等技术规范，严格按《规范化验收文档》进行验收，杜绝产品质量有问题设备进网，工程中杜绝将新的缺陷带进网，确保工程质量。
(5)加强线路运行负荷管理。充分利用计量自动化系统等在线监测，利用夜间巡视对线路接头进行红外测温工作。
四.防范措施落实取得的成效
山塘供电所在近几年的10kV配网运行、检修、电网建设改造中，有针对性地采取上述防范措施，特别在电网建设改造中，根据轻重缓急原则，有针对性将薄弱环节的防范措施列入投资计划，2017-2019年实施的项目有：线路迁改、自动化开关改造、中压网架完善、防雷防污改造、地网改造等项目，随着项目的实施，山塘辖区范围已安装配网避雷线共3.77公里、固定外带间隙线路避雷器143套、台区无间隙避雷器222套、防雷防断线装置444套、线路避雷针19套、更换针式绝缘子210只、更换悬式绝缘子186片、安装自动化开关38台、线路绝缘化改造26.3公里，迁移速生林区段线路12段/16.5公里等等。
经过以上措施，10kV线路故障有较大幅度的降低，根据2017年至2019年数据统计：10kV线路故障跳闸的次数逐年下降，由38次逐年下降到14次（见表2）、低压客户平均停电时间由14.35下降到5.56小时/户、中压线路故障率由11.22下降到5.01次/百千米?年，雷害、施工作业外力破坏、用户故障出门导致的跳闸事件大大减少。
表2 2017-2019年山塘供电所中压配电线路故障跳闸统计表
故障原因
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五.结束语
10kV配电线路是电力企业与用户直接联系的重要环节，其安全稳定运行直接关系到广大用电客户的用电安全性与可靠性，直接影响到电力企业的经济利益。加上其运行环境复杂，维护难度大，因此，对于10kV配电线路的故障防范及巡视工作必须引起足够的重视。通过不断总结，不断提高队伍水平是减少线路故障停电时间的重要保证。
山塘所在分析往年故障的基础上，深入剖析根本原因，有针对性地对上述配电网常见故障采取防范措施，认真落实反事故措施工作，在减少配电线路跳闸方面取得了较好的成效，特别是基于电压电流型的配网馈线自动化设备的投入和配网新技术、新设备、新材料、新工艺的应用，对提升配网安全稳定运行具有很好的借鉴作用。
参考文献：
1、刘艳光.10kV配电线路故障原因分析及防范措施[J]，2017
2、温灼文.固定外串联间隔避雷器在10kV架空线路上的应用研究[J]，2018
3、刘晓光.简述农网安全运行中的薄弱环节及其预防措施[J]，2016
论文作者:曾毅成
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第 21期
论文发表时间:2020/5/8