10kV配网安全运行与防范措施的探讨

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【摘 要】10kv配网是电网系统的重要组成部分，其安全可靠性将直接影响着国民经济发展和人民生活水平。如何提高配电网安全、可靠、优质、经济运行是当前供电企业必须认真研究和探讨的重要课题。本文笔者结合多年工作经验，就10kV配电网存在的问题及安全运行管理措施进行分析和探讨。

【关键词】l0kV配网；运行管理；问题；防范措施

引言

据不完全统计，我国用户停电故障中80%由配网故障引起的，因此，如何保证配电网络安全可靠运行，提高配电网络的管理水平，是我们供电企业的重要任务。

1 10KV配网目前存在的问题

1.1 10KV配网结构不合理

目前，由于城市的高速发展，电力规划建设的相对落后，配网经常会出现网络结构不合理的问题。主要表现在：

（1）变电所分布不合理，某些线路过长，且缺少必要的分支。不但造成线路损耗增大、线路末端电压降低，影响供电电压质量，当线路出现故障，甚至会造成大面积停电。

（2）同杆架设及交叉跨越多，且高低压同杆架设，一回线路检修或处理故障势必造成多回线路停电。

（3）很多线路未能形成两个电源“手拉手”的环网结构，当电源失电后，不能将负荷转移到其他线路。

（4）虽然已经形成了两个电源“手拉手”的环网结构，但仍不能满足N―l运行方式。即一个电源失电后，另一个电源不能带起全部负荷。

（5）线路存在卡脖子的线段。随着负荷不断发展，配电网的不断延伸，线路没有及时调整导线线径，特别是有些线路的首端线径小，造成有电供不出甚至线路引线烧断现象。

（6）一些分支线路与主干线的连接没采用断路器，而采用高压熔断器，且随着用户的发展，分支线路逐渐延长，所接配电变压器逐渐增多，负荷逐渐变大，有的分支线所挂的配电变压器达十多台，负荷容量较大，这样在运行中经常发生支线过负荷，而引起停电故障。

（7）配电变压器少，分布不合理，低压线路供电半径大、线损高，且造成用户电压偏低，在负荷高峰期，一些用户的电压过低，甚至无法提供照明，严重影响了居民用电。

（8）线路分段断路器少，或分段断路器的继电保护配置不当，一旦线路出现故障通常造成停电范围扩大，造成整条线路停电。

（9）开关柜传动机构设计不合理，如刀闸开关共用同一操作机构、传动机构材质不好，操作时易导致事故发生。

1.2 配电设备陈旧、落后、不可靠

目前城镇大量配网设备还处于较为陈旧、落后的状态，不能满足电网安全、稳定运行的需求。主要表现在以下几点：

（1）大多数柱上断路器的操作机构不可靠，且操作方式落后，不能进行远方操作。

（2）高压熔断器的质量较差，经常发生高压熔断器损坏故障。

（3）质量较差的避雷器进人配电网，经受过电压时发生爆炸，造成配电故障。

（4）在配电网中存在着劣质绝缘子、穿墙套管，在各种过电压的作用下会发生击穿，造成线路永久性故障。

（5）大部分用户由于成本、技术等原因，使用了落后、质量较差的设备，并且用户设备多数缺乏维护，这使得用户设备成为配电网的一个薄弱环节。

1.3 配电网过电压

（1）雷电过电压

配电网络由于网络结构上的原因，遭雷击的概率大，再加上配电网的耐雷水平低、防雷措施不完善，所以雷击事故在配电网中较突出。在多雷区，配电网雷击跳闸率居高不下，并且配电变压器、断路器等设备被雷电击坏的事故时有发生。

（2）铁磁谐振过电压

配电网属于中性点非有效接地系统，系统中如电磁式电压互感器的励磁感抗和网络对地电容的容抗符合谐振条件，且电压互感器的一次绕组中性点直接接地，则往往会激发铁磁谐振。由于参数的配合不同，产生的谐振可为基频、分频和高次谐波谐振。基频和分频谐振产生的大电流可使电流互感器保险熔丝熔断、互感器烧毁；高频谐振产生的高电压会引起相间短路、绝缘击穿，形成较大范围的事故。

（3）弧光接地过电压

在配电网发生单相接地时，当接地电流较小时，电弧容易熄灭，不再重燃；当接地电流较大时，电弧能够稳定燃烧，一般情况下，将形成间歇性电弧。间歇性电弧会产生弧光接地过电压，此电压持续时间较长，且遍及全网，过电压的幅值可达到相电压的3.5倍，对配电网电气设备的绝缘构成了较大的威胁。

2 影响10kV配网安全运行的主要因素

2.1 原有10kV配网结构不能满足供电可靠性的要求

首先，原有的10kV配电网络以架空线为主，接线形式主要为单端电源供电的树枝状放射式，新建的工业开发区和商业住宅小区则通常采用环网供电，电源有的是从就近的架空线上取得。其次，由于在规划网架未完善之前，部分用户急于用电，按规划实施一步到位投资难以落实，因此接线存在一定的临时性。另外，沿主要交通道路的架空线走廊附件，新建筑物施工工地多，直接威胁线路运行安全。总之，城区尤其是老城区的10kV配网络单薄、转供电能力差、地形复杂、接线较乱、事故率高、供电可靠性低。

2.2 l0kV配网的绝缘强度低

在运行中，设备的绝缘长期承受工作电压，当绝缘件表面积污后，只要表面污物达到一定的含盐量，遇到潮湿的状况就容易引起闪络。同时，积污还使绝缘的冲击性能大幅度降低，在雷电冲击和内过电压的冲击下，很容易引起闪络。污闪有时发生在一相，也可能多相发生，还可能多处同时发生。当出现污闪后，容易引起单相接地，此时其余两相电压将升高，稳态时为相电压的3倍，暂态时情况下可达成2.5倍相电压。在正常情况下，非故障相电压幅值升高对绝缘并不造成威胁，若运行环境条件恶劣，绝缘件耐受电压下降，在中性点不接地系统非故障相电压剐值升高允许运行的两小时内，有可能再出现闪络点。其次，由于污秽使绝缘的冲击特性下降低成本30%～40%，使单相接地出现零序电压。若变电所内互感器特性较差，将激发铁磁谐振，过电压倍数比较高，还可能发生相绝缘闪络击穿，而触发两相接地短路。

2.3 l0kV配网的防过电压能力差

电气设备在电网中运行必须承受工频电压、内部过电压及大气过电压的作用，特别是环境条件恶劣，早期建设的设施，先天不足，爬距不够，给电网的安全运行带来很大威胁。弧光接地过电压是一种幅值很高的过电压。当电网电容电流超过一定值时，若不采取措施，接地电弧难以熄灭，将激发起弧光接地过电压，其幅值高于4倍相电压，这势必对电劂的安全运行构成很大威胁。在一些早期建设的10kV配网中，绝缘靠一个针式瓷瓶，这是电网中绝缘等级较低的环节，它不能承受直击雷，感应过电压也会引起闪络。

3 防范措施

3.1 缩小配网的故障停电范围，提高配网的转供电能力

对单端电源供电的树枝状放射性接线，沿线挂接大量的分枝线和配电变压器，在长达几公里或十儿公里的线路上任意一处发生故障都会导致全线停电。使用联络开关不但可以大大缩小停电范围，同时也使安排停电范围大大缩小。对于联络开关的选择，当首推柱上式SF6开关。目前，柱上式SF6开关的品种主要有柱上断路器、自动重合闸、自动分断器、重合分断器几种，这些开关具有结构简单、性能优越、寿命长、检修周期长、安装简易、安装工程造价较低等优点。柱上式SF6断路器可以单独安装在支线或干线的中后段，具有自动开断故障电流的功能，能很好地与变电站出线开关配合，自动断开故障段。自动重合器除了具有上述断路的功能外，还有多次重合的功能，它是一种具有控制和保护功能的智能化开关，另外还具有与自动分断器配合使用的功能。

3.2 提高l0kV线路抗雷击的措施

如采用瓷横担代替针式瓷瓶，针式瓷瓶改用瓷横担后，雷击次数会明显减少，只不过瓷横担的机械性能差，对于大档距、大导线线路不适用。随着用电负荷的增加，市区内使用电缆线路也要增加。在有电缆线段的架空线路，将避雷器装在电缆斗附件，为防止电缆芯线对外皮放电，将接地引线和电缆的金属外皮共接地，电缆另一端的外皮也应接地。如果是架空线路的中间有一段电缆时，则应该在电缆两端装设避雷器。对于经常处于开路运行，又经常带电的柱上开关而言，它相当于线路的终端。当开关的某一侧落雷时，由于雷电波的反射叠加作用，使雷电压升高一倍，对开关的危害很大。为此，在开关的两侧要安装防雷装置，并将接地线与开关的外壳相连接。

3.3 防大风事故措施

（1）对10kV线路杆塔应定期进行检查，制定完善的检查制度，对不够牢固的杆塔及时加固基础或增加拉线。新立杆塔应严格按设计要求施工。

（2）适当提高最大设计风速，可按30m/s最大风速设计。

3.4 防社会因素造成的事故措施

（1）为杜绝或减少车辆碰撞杆塔事故，可以在交通道路边的杆塔上涂上醒目的反光漆，以引起车辆驾驶员的注意。建议采用醇酸反光漆，红白颜色相间，各2道，色带高度为20cm即可。

（2）广泛宣传保护电力设施的重要性，诠释破坏电力设施所带来的严重后果以及肇事者应承担的责任；在醒目位置设置警示牌，增加开挖施工工地巡视的次数。

（3）加大导线与绿化树木的距离，有条件的采取电缆敷设；对种植场的绿化树木，规划线路走廊时，应尽量避开较高树型的植物带，导线可选用绝缘导线。

3.5 防配网内在因素造成的事故措施

（1）对于重载配网馈线和公用台区，随时进行负荷监测。对最高负荷电流超过300A的馈线采取预警制度；公用变压器最高负荷率超过85%的，亦采取预警制度转接负荷，必要时加装低压综合监测仪或多功能电子表进行负荷监测。避免接头、连接线夹等因过载发热烧毁。

（2）配网设备加大改造力度，对于柱上开关、跌落式熔断器、阀式避雷器、针式绝缘子、高损配变、高低压配电柜、配电柜可选用HXGNl5型及以上SF6系列；低压开关柜可选用GGD2以上系列；并沟线夹等早期投运的残旧设备，应选用技术参数高的现行产品。根据运行经验，综合造价因素，柱上开关可选用零气压的VSP5型SF6负荷开关；跌落式熔断器可选用（H）RW11―12型；配变可选用低能耗的S11系列。

3.6 采取综合措施，认真解决污闪问题

10kV配电网安全可靠的关键是解决闪络诱发相间短路及过电压烧毁设备问题，所以，必须采取综合措施，以求得电网的安全可靠运行。对10kV开关室的支持绝缘子、穿墙套管、刀闸支柱瓷瓶、连杆瓶等，可以加装防污罩。对于母排，可以加装绝缘热缩管，根据部分地区的运行实践证明，这不仅提高了防污能力，而且还防止小动物造成短路。另外，在变电站的10kV开关室还可以采取一些其他的手段来防止污闪问题。如在10kV开关室安装吸湿器以降低空气的湿度，破坏污闪的条件；贯彻“逢停必扫、扫必干净”的原则，以最小的投入保证设备的健康运行。

4 结束语

总之，提高配网供电可靠性是一项长期而复杂的工程，必须从规划、建设、改造、运行维护和管理多方面努力才能取得实效。在配网建设上，要规划合理，优化布局，优化设备选型和配置；在配网结构上，要增加“手拉手”供电，增设电源布点，缩短供电半径；在配网管理上，要依靠科学的安全运行管理制度和经验，不断开展规范化管理；在员工队伍建设上，要强化员工安全教育和技能培训，创建特色安全文化，以高度的责任感和使命感担当起配网安全运行的重任。只有这样，才能保证配网安全运行。