王紀元 石潤玉 馬良 蘇志林

1.西藏農牧學院水利土木工程學院，林芝 860000；2.國網(wǎng)西藏電力有限公司電力科學研究院，拉薩 850000

隨著我國科學技術和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，有關電力產業(yè)方面的配網(wǎng)線路和運行效果都有了很大的提升。10kV 配網(wǎng)線路作為電力系統(tǒng)的一部分也有了很大改進。但是因為我國不同地區(qū)的地形、環(huán)境、氣候復雜，加之設備自身的一些因素，從而導致10kV 配網(wǎng)線路在實際運行過程中仍然會出現(xiàn)各種故障，比如電網(wǎng)停運或者線路跳閘等一系列問題，最終導致電力系統(tǒng)無法正常穩(wěn)定運行。為了應對10kV 配網(wǎng)線路中可能出現(xiàn)的一些問題，需要工作人員對各種可能出現(xiàn)的故障做好防范措施，盡最大努力減小故障帶來的損失，保障電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行。

1 10kV配網(wǎng)線路的常見故障

引起10kV 配網(wǎng)故障的原因有很多，不僅有自身因素所導致的故障，也有外力等因素所導致的故障。圖1是某市2022年的10kV配網(wǎng)故障占比圖。

圖1 某市2022年10kV配網(wǎng)故障占比Figure 1 Proportion of 10kV distribution network faults in a city in 2022

從圖1中我們可以發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)的10kV配網(wǎng)故障涉及到“自然因素”“外力因素”“設備因素”等各個方面，下面會對各部分故障問題進行分析。

1.1 自然因素

由“自然因素”所導致的10kV 配網(wǎng)故障類型有很多，圖2是某市由“自然因素”引發(fā)的10kV配網(wǎng)故障分布圖。

圖2 某市“自然因素”引發(fā)的10kV配網(wǎng)故障Figure 2 10kV distribution network faults caused by"natural factors"in a city

從圖2 中，我們發(fā)現(xiàn)引起該地區(qū)10kV 配網(wǎng)故障的“自然因素”包括“雷擊”“臺風”“洪水”“山體滑坡”“雨雪冰凍”等，尤其“臺風”引起的配網(wǎng)故障最多。

1.1.1 雷擊故障。10kV 配網(wǎng)的配電線路因為架設在高處且輸送線路較長，容易被極端天氣所影響。尤其是在夏季的雷雨天氣中，雷電可能會破壞10kV 配網(wǎng)線路的絕緣層，使得電線短路的概率大大提升。而且有些配電線和地面之間的間隙無法達到標準要求、線路跨越距離太短、避雷線布置不合理等都有可能導致出現(xiàn)雷擊故障。對于處在野外的一些較難到達的山地、谷地等特殊地形，如果10kV 配網(wǎng)線路遭受雷擊，維修起來更為困難［1］。例如，某市一條線路上林卡專變C 相避雷器由于雷擊而損毀，導致10kV 配網(wǎng)線路出現(xiàn)故障。

1.1.2 臺風故障。臺風是一種非常惡劣的天氣現(xiàn)象，在臺風天氣下，往往會伴隨著強風和暴雨。強風會導致10kV 配網(wǎng)線路的電線桿倒塌、電線斷裂等問題。大風天氣也可能造成10kV 配網(wǎng)線路周圍的樹木被摧毀，從而波及到周圍配網(wǎng)線路，造成配網(wǎng)故障。連續(xù)不斷的降雨也會導致配網(wǎng)設備遭受到雨水的不斷侵蝕，使得設備的絕緣性降低，導致線路更容易短路。同時，地面上聚集的雨水也可能會浸泡配網(wǎng)的開關設備或變電站，從而造成配網(wǎng)線路出現(xiàn)故障［2］。

1.1.3 洪水、山體滑坡、雨雪冰凍故障。夏季的雨水相對較多，有時因為在很短的時間內出現(xiàn)了大量降雨，就會導致谷底、盆地等低洼地區(qū)迅速聚積水流，從而引發(fā)洪水災害。洪水可能淹沒電纜井、變電站等設施，導致設備短路、絕緣破損等問題，還會影響設備的可靠性和維護工作。山體滑坡常伴隨暴雨天氣出現(xiàn)，山體滑坡可能會壓垮配網(wǎng)線路或電力桿塔，導致線路中斷、電桿倒塌、導線折斷等。與夏季相反，嚴寒的冬季天氣可能導致冰雪在配網(wǎng)線路上積聚，增加線路負荷、打擊斷線、引起桿塔折斷和倒塌等。

1.2 運維不充分

從圖3 我們發(fā)現(xiàn)引起某市10kV 配網(wǎng)線路故障的“運維不充分”包括“樹障”“動物”“消缺不及時”“巡檢不到位”等。

圖3 某市“運維不充分”引發(fā)的10kV配網(wǎng)故障Figure 3 10kV distribution network faults caused by"insufficient operation and maintenance"in a city

1.2.1 動物因素故障。除了冬季以外的其他季節(jié)，許多動物如老鼠、鳥類等都比較活躍，它們可能會在10kV 配網(wǎng)線路上棲息、覓食，導致配網(wǎng)線路出現(xiàn)故障［3］。由于配網(wǎng)線路因為電壓電流等產生熱量，使得其溫度高于周圍的電房或環(huán)境溫度，所以一些鳥類就喜歡在線路上棲息或者是在電線桿上搭建鳥巢。由于鳥類本身或者是搭建巢穴用的樹枝誤碰到了配網(wǎng)線路，導致線路出現(xiàn)短路跳閘問題，例如某市因為鳥害導致開關過流Ⅱ段保護動作跳閘，導致負荷的損失。有些當?shù)鼐用裼锌赡軙⒗逊旁谂_架變壓器區(qū)域附近，導致老鼠來到垃圾堆覓食，它們到處攀爬配網(wǎng)設備，造成接地或者相間短路問題。由于電房老化加上配電柜等設備密封出現(xiàn)問題，使得老鼠鉆進其中，造成配網(wǎng)線路出現(xiàn)故障。

1.2.2 植物因素故障。在野外植物隨處可見，許多幼小樹木、藤蔓等植物生長速度非?？欤绻@些樹木或藤蔓正好處在10kV 配網(wǎng)線路下方，快速生長的樹木的樹枝或者藤蔓就可能會纏繞在配網(wǎng)線路上，破壞線路的絕緣層，從而造成線路短路。在遭遇大風、冰雹等極端天氣時，位于10kV 配網(wǎng)線路周圍的樹木可能因為大風、冰雹的影響導致樹枝斷裂或樹木倒塌，倒塌的樹木如果接觸到周圍的線路，可能會導致線路斷線，例如，某市地區(qū)在巡線時發(fā)現(xiàn)居民院子內樹枝被風刮斷掉落在高壓導線上，導致高壓線路出現(xiàn)故障。斷掉的樹枝在接觸到導線時，在雨水的作用下，就可能導致線路的短路，引發(fā)10kV 配網(wǎng)線路發(fā)生故障而影響正常運行。

1.3 人為因素

根據(jù)圖4，我們可以發(fā)現(xiàn)引起10kV 配網(wǎng)線路故障的“人為因素”包括“盜竊”“建設施工”“車輛”“外部火災”“外部異物”等，其中，該地區(qū)的“外部異物”“車輛”和“建設施工”所導致的10kV配網(wǎng)線路故障比較多。

圖4 某市“人為因素”引發(fā)的10kV配網(wǎng)故障Figure 4 10kV distribution network faults caused by"human factor"in a city

1.3.1 人為外力因素故障。許多人為外力因素也會導致10kV 配網(wǎng)線路發(fā)生各種故障。比如，在進行工程建筑時，考察隊沒有對施工地點周圍的環(huán)境仔細勘察，忽略了位于施工地周圍的配網(wǎng)線路，在施工過程中如果出現(xiàn)一些意外，就有可能對10kV 配網(wǎng)線路造成破壞。在一些交通干道上，有時會因為發(fā)生的各種交通事故，而導致道路周圍的10kV 配網(wǎng)線路的電線桿被撞倒或撞歪，進而引起10kV 配網(wǎng)線路發(fā)生故障，例如，某市線路北郊水廠附近電桿被撞斷，從而引發(fā)的配網(wǎng)故障。一些人為犯罪行為，比如不法分子盜取10kV 配網(wǎng)線路的材料或設備、惡意損毀配網(wǎng)線路，從而造成10kV 配網(wǎng)線路出現(xiàn)故障。此外，在一些廣場、公園等公共場所，人們在放風箏時，因為風力過大或自身操作失誤而導致風箏纏繞在10kV 配網(wǎng)線路上，造成配網(wǎng)線路的接地或短路，導致變電站的跳閘。

1.3.2 管理機制不完善故障。如果10kV 配網(wǎng)線路的管理系統(tǒng)不完善，也會導致配網(wǎng)線路中各種故障的出現(xiàn)。首先，是對于10kV 配網(wǎng)線路的相關工作管理問題，比如，在進行10kV 配網(wǎng)線路巡線時，相關設備缺失或巡線人員不齊全，維修檢修人員專業(yè)知識水平欠缺，導致無法及時發(fā)現(xiàn)修復10kV 配網(wǎng)線路存在的問題。其次，如果缺少有效的審查和監(jiān)管機制，會導致10kV 配網(wǎng)線路的施工質量出現(xiàn)問題，施工進度一直停滯不前或進展緩慢，導致工作計劃并不能按時完成。即使進行施工項目的交付后，10kV 配網(wǎng)線路仍舊存在各種安全隱患，為后來的配網(wǎng)線路故障埋下伏筆［4］。

1.4 設備因素

某地區(qū)由設備因素導致的10kV 配網(wǎng)線路故障如圖5所示。

圖5 某市“設備因素”中10kV配網(wǎng)故障占比Figure 5 Proportion of 10kV distribution network faults in the"equipment factor"of a city

根據(jù)圖5 可以看出，該地區(qū)由“設備因素”所導致的10kV 配網(wǎng)故障主要是由“設備質量”“設備安裝不當”問題導致，除此之外，小部分是因為“設備老化”引起的。

1.4.1 設備老化故障。配網(wǎng)設備的老化是導致10kV配網(wǎng)線路出現(xiàn)故障的原因之一。因為10kV 配網(wǎng)線路的設備使用年限有限，加之在配網(wǎng)線路運行過程中會被周圍的氣溫、濕度等因素影響，所以，配網(wǎng)設備容易發(fā)生銹蝕或損壞。隨著時間的推移，10kV 配網(wǎng)線路中的組件和設備會經(jīng)歷磨損、腐蝕、電氣性能下降等問題，老化線路絕緣性能和設備器件機械性能的安全系數(shù)會越來越低，從而導致出現(xiàn)短路或漏電問題，進而引起相應的10kV配網(wǎng)線路故障。

1.4.2 安裝和使用不當故障。10kV 配網(wǎng)線路中設備的安裝和使用不當也是導致配網(wǎng)故障產生的原因之一。在安裝配電設備時，如果連接不正確或接線接觸不良，可能會導致線路斷線、線路短路或過載等故障。在變壓器的使用過程中，由于使用方式不合適，導致變壓器經(jīng)常超負荷運行或三相運行不平衡，長時間對變壓器的不合理使用使得變壓器出現(xiàn)故障，影響10kV 配網(wǎng)線路的運行。另外，當配網(wǎng)設備經(jīng)常運行在超額電流或超額電壓的狀態(tài)下時，也會導致設備溫度過高而影響設備的正常運行，導致配網(wǎng)設備出現(xiàn)短路或其他故障。

1.4.3 設備質量故障。配網(wǎng)線路的設備質量問題也是導致配網(wǎng)故障發(fā)生的原因之一。例如，某市電力部門人員在巡線時，發(fā)現(xiàn)大學生公寓供暖變壓器電纜擊穿，這就是由于設備質量問題導致的變壓器電纜被擊穿，從而影響配網(wǎng)線路。在進行設備制造時，可能由于某些制造工藝不精良，從而導致所制造的設備本身質量不過關，在長時間的使用過程中出現(xiàn)設備質量問題導致配網(wǎng)線路出現(xiàn)故障。該地區(qū)由“設備質量”問題引發(fā)的10kV配網(wǎng)線路故障如下圖6所示。

圖6 某市“設備質量”導致的配網(wǎng)故障圖Figure 6 Distribution network faults caused by"equipment quality"in a city

通過圖6我們可以發(fā)現(xiàn)該地區(qū)容易出現(xiàn)問題的設備主要是電纜、柱上變壓器、避雷器等設備。電纜終端及接頭接觸不良可能導致電流過載、溫升過高和局部放電，進而導致線路故障或設備損壞。電纜終端和接頭處的絕緣破損可能導致漏電、短路或局部放電，進而引起線路故障。引發(fā)避雷器質量問題的原因有很多，比如密封不良所引起的設備受潮、設備內部的電阻片無法承受額定電壓、制作不合格導致耐雷性差等［5］，這些問題使得避雷器壽命短、質量差，從而導致10kV 配網(wǎng)線路設備故障、短路、遭受雷電沖擊或過電壓等，使用戶無法正常用電。

2 配網(wǎng)線路故障的危害

2.1 對設備的危害

當10kV 配網(wǎng)線路發(fā)生故障時，可能會導致故障的連鎖反應。比如發(fā)生單相接地故障時，未發(fā)生故障的幾相電壓會高于正常值，引發(fā)一系列的電壓電流失衡，導致一些設備，如避雷器、電壓互感器、變壓器等無法穩(wěn)定正常運行，嚴重時甚至引起設備損壞。

2.2 供電中斷及業(yè)務中斷

10kV 配網(wǎng)線路故障可能導致供電中斷，進而影響一些企業(yè)和機構的正常運行，停電時間越長，那么所造成的經(jīng)濟損失就會越大。特別是那些依賴穩(wěn)定供電的行業(yè)，例如生產制造業(yè)、醫(yī)療機構、金融產業(yè)等，供電中斷會使得其業(yè)務癱瘓或延誤。

2.3 經(jīng)濟損失

10kV 配網(wǎng)線路出現(xiàn)故障后，需要進行故障排除、搶修、線路修復等工作，增加了電網(wǎng)的運維成本。此外一些設備可能會因為配網(wǎng)故障而損毀，需要及時更換或維修損毀的配網(wǎng)設備，進一步增加了成本的花銷。

2.4 環(huán)境污染

10kV 配網(wǎng)線路故障可能會導致電流泄露，例如線路的老化或短路引起的短暫燃燒。這種情況下可能會導致電磁輻射或有毒氣體的釋放，對周圍的生態(tài)環(huán)境造成污染和破壞。

2.5 危害動植物及人類的生命安全

多種10kV 配網(wǎng)線路故障中，可能出現(xiàn)單相接地或者短路故障。在大風、雷雨等天氣下，由于環(huán)境比較潮濕，會導致位于故障附近的人或動植物發(fā)生觸電現(xiàn)象，致使人、動植物受到觸電傷害甚至死亡，電流也可能引發(fā)火災進而危及周圍動植物、人的生命。

3 10kV配網(wǎng)線路故障防范措施

3.1 加強防雷措施

為減少10kV 配網(wǎng)線路中的雷擊故障，首先就要對整個配網(wǎng)系統(tǒng)的絕緣水平進行提升。對位于地勢高處的配網(wǎng)電線桿要安裝質量更好的避雷設備，并保護好配網(wǎng)線路上的絕緣體，盡可能防止因雷擊導致的配網(wǎng)線路供電中斷或短路問題。對位于空曠地帶的10kV 配網(wǎng)線路，在安裝避雷器的同時，要把控好防雷間隙，提高線路的防雷性能。與此同時，也要對10kV配網(wǎng)線路的絕緣子進行更新改進，使用防雷性能更好的絕緣子，減少10kV配網(wǎng)線路中的短路、跳閘等現(xiàn)象，提升線路的防雷擊能力。此外，當?shù)仉娏Σ块T要對雷電分布規(guī)律和雷電強度進行歸納分析，進行雷電分布地圖的繪制，掌握10kV 配網(wǎng)線路遭受雷擊的特征規(guī)律，對容易受到雷擊的部分線路實施更好的防雷措施。

3.2 加強自然災害防范

自然災害對于10kV 配網(wǎng)線路的影響主要是由于各種極端天氣所致，比如洪水、山體滑坡、雨雪冰凍、臺風等。所以，就需要對不同的極端天氣設立相應的應對措施。（1）設立預警系統(tǒng)，根據(jù)不同災害的特征制定合適的應對方案。在災害發(fā)生時，根據(jù)對應災害的處理方案進行對線路的保護工作。（2）在汛期時要加強對配網(wǎng)線路地區(qū)的巡視監(jiān)察。當發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)異常水量聚積和短時大量降雨時，要及時采取措施疏通雨水，防止因水量過大導致配網(wǎng)故障。（3）采用更先進的配網(wǎng)設備，以便更好的抵抗自然災害的影響。（4）相關部門加強情報搜集，對因“自然災害”導致的故障頻發(fā)地區(qū)進行重點防范。

3.3 防范動物對10kV配網(wǎng)線路的破壞

對10kV 配網(wǎng)線路危害比較高的動物主要是鳥類和鼠類。為了減少或避免這兩類動物對于10kV 配網(wǎng)線路的危害，就需要采取一定的措施來進行防范。首先，要對當?shù)鼐用裨谂渚W(wǎng)電線桿附近堆積垃圾的現(xiàn)象進行制止，同時對堆積的垃圾進行清除，減少對鼠類的吸引。對一些損毀或密封出現(xiàn)問題的電房以及其他配電設備進行維修，同時在配電房附近設置一些捕鼠裝置，防止老鼠進入其中實施破壞。在10kV 配網(wǎng)線路桿塔附近安裝反光裝置，來減少鳥類在桿塔附近筑巢。對于10kV 配網(wǎng)線路的外部接頭和設備，安裝相應的絕緣裝置，避免鼠類或者鳥類的攀爬、棲息造成的線路短路問題，確保10kV 配網(wǎng)線路可以安全穩(wěn)定運行。

3.4 防范植物對10kV配網(wǎng)線路的破壞

加強對植物引發(fā)的10kV 配網(wǎng)線路故障的防范是必要的。對于處在偏僻地帶的10kV 配網(wǎng)線路，要根據(jù)植物生長季節(jié)，加強對該地區(qū)10kV 配網(wǎng)線路及設備的巡查力度，及時處理10kV 配網(wǎng)線路附近的樹木、藤蔓等植物，避免因植被生長過快影響附近配網(wǎng)線路的運行。同時要加大宣傳力度，向居民普及樹木、藤蔓等植物對配網(wǎng)的危害，提高人們的安全意識，鼓勵周圍居民一起加入有害植物的清理工作。對于特別偏僻、植物茂盛的地區(qū)，要增強10kV 配網(wǎng)線路的絕緣性能，對架空線路進行絕緣化改進，減少10kV 配網(wǎng)線路的故障發(fā)生頻率。如果當?shù)鼐用褡约悍N的樹木可能對配網(wǎng)線路造成危害，要及時和該用戶溝通，進行協(xié)商調節(jié)，講解樹障的危害，通過合法途徑解決存在的隱患。

3.5 正確處理由人為因素導致的10kV配網(wǎng)故障

3.5.1 在10kV 配網(wǎng)線路附近進行施工建設時，要確保施工的安全性，加強對配網(wǎng)線路的監(jiān)控工作，在配網(wǎng)線路設備周圍設立警示牌，提醒施工人員在施工時，確保配網(wǎng)設備的安全。

3.5.2 處于交通干道周圍的10kV 配網(wǎng)線路設備容易被路過的車輛剮蹭，造成對配網(wǎng)設備的損毀。對此，需要電力工作人員在10kV 配網(wǎng)設備附近安裝反光裝置或布置警示標識，以此來提醒過路行人或車輛，減少配網(wǎng)設備受到的破壞。

3.5.3 針對一些故意損毀10kV 配網(wǎng)線路的不法行為，首先，要加強事故高發(fā)區(qū)的監(jiān)管巡視工作，嚴懲故意損毀或偷盜配網(wǎng)設備的不法分子。對于一些偏遠的村莊，電力工作人員要宣傳電力知識，讓人民群眾意識到配網(wǎng)線路設備的重要性，提高群眾的防護安全意識，爭取做到群防群治。

3.5.4 對于因為放風箏或人為拋物導致的10kV 配網(wǎng)線路故障，首先，要在設有配網(wǎng)線路的公園或公共場所設立警示標志，提醒人們注意自己的行為舉止，禁止在10kV 配網(wǎng)線路附近放風箏或嬉戲打鬧。此外，加強對人們安全意識的培養(yǎng)，提升群眾素質，減少類似事故的發(fā)生。

3.5.5 10kV 配網(wǎng)線路運維人員的技術水平關系到配網(wǎng)線路的安全問題。要加強對相關專業(yè)人員技術知識水平的培訓，每年進行一次專業(yè)考試，確保技術人員基礎理論知識符合要求。通過培訓來提高技術人員的專業(yè)素質和安全意識，保證10kV 配網(wǎng)線路在運維方面有可靠的保障。

3.5.6 加強監(jiān)管審查機制，對相關10kV 配網(wǎng)線路的施工進行有效監(jiān)督，盡可能保證施工人員認真工作，獎勵積極工作的技術工作人員，對不認真工作者適當處罰，以減少人員懶散現(xiàn)象，確保施工按照計劃向前推動。

3.6 關于設備因素的防護措施

（1）為處理設備的安裝和使用不當問題，就需要對操作和維護人員提供針對性的培訓，使其了解正確的操作和維護程序，并增強他們的安全意識。①培訓內容可以包括設備安裝操作、設備維護知識、安全操作規(guī)程等；②制定并遵循相關的安裝和使用規(guī)范，如安裝手冊、操作手冊、維護手冊等。這些規(guī)范應包括正確的安裝步驟、設備接線連接、正確的接地方法等，以減少安裝和使用不當?shù)娘L險。（2）為了減少配網(wǎng)線路設備老化問題，需要電力工作人員及時對10kV 配網(wǎng)線路設備進行檢查和維修，定期清除設備上的灰塵或雜物，來延長配網(wǎng)線路設備的使用壽命。對于已經(jīng)嚴重老化的設備，要及時對其進行更換，減少因設備老化問題導致的10kV 配網(wǎng)線路故障。（3）對于設備的質量問題，需要在施工建設10kV 配網(wǎng)線路系統(tǒng)的時候，加強對所使用材料、器件的選控，在材料和器件選擇環(huán)節(jié)嚴格把關，剔除掉質量差、品質不合格的材料或設備，使用符合國家標準的設備器件，確保10kV 配網(wǎng)線路在完工后可以安全穩(wěn)定運行。

4 總結

本文主要對10kV 配網(wǎng)線路的常見故障、故障危害以及針對不同故障該如何防范這三個方面進行了分析研究，得到了以下結論：

（1）引起10kV 配網(wǎng)故障的原因有很多，包括自然因素、運維方面、設備因素、人為因素等。不同因素所導致的配網(wǎng)故障各不相同，每個大因素中又有許多小的因素對配網(wǎng)的安全產生影響，例如“自然因素”中的“雷擊”“臺風”“雨雪冰凍”等對配網(wǎng)線路的危害程度均有不同。針對不同地區(qū)，其配網(wǎng)故障占比也各有差異，文中例舉的某市的“運維”和“設備問題”所導致的配網(wǎng)故障占比最高。

（2）不同故障會產生不同的危害。包括對設備的損毀、危害生命安全、造成財產損失、污染環(huán)境等。

（3）根據(jù)不同的配網(wǎng)線路故障，提出了相應的防范方法和解決措施。針對不同的故障問題，要選擇合適的處理方法，從而避免或減小10kV 配網(wǎng)線路故障的危害，提高線路可靠性，保證10kV 配網(wǎng)線路能夠安全穩(wěn)定運行。