内蒙古电力技术  2020, Vol. 38 Issue (03): 94-97   PDF    
电网故障统计分析及预防措施
武文丽, 贾俊青, 杨德宇, 邓凤婷     
内蒙古电力科学研究院, 呼和浩特 010020
摘要:针对某供电公司2019年配电网故障情况进行了统计分析,分别从外力破坏、自然因素及动物影响方面对故障原因和故障地区分布情况进行了统计,认为异物短路在外力破坏故障中占比较大,雷击和大风在自然因素故障中占比较大,鸟害在动物影响故障中占比较大。并提出加强配电网运行管理、预防外力破坏等管理及技术措施,以降低配电网故障率,提高配电网的运维管理水平。
关键词配电网     故障统计分析     故障率     配电自动化     雷击故障    
Statistical Analysis on Distribution Network Fault and Its Prevention Measures
WU Wenli, JIA Junqing, YANG Deyu, DENG Fengting     
Inner Mongolia Power Research Institute, Hohhot 010020, China
Abstract: According to the distribution network fault situation of a power grid company in 2019, this paper makes statistical analysis on the cause and the distribution of fault areas from the aspects of external force damage, natural factors and animal influence, and put forward the management and technical measures to strengthen the operation management of distribution network and prevent external force damage, so as to reduce the failure rate of distribution network and improve the operation and maintenance management of distribution network level.
Key words: distribution network     fault statistical analysis     fault rate     distribution automation     lightning fault    
0 引言

电力系统包括发电、输电、配电和用电等系统,其中,从输电网、本地区发电厂或分布式电源接受电力,并就地或逐级向各类用户供应和分配电能的电网系统称为配电网[1]。随着国民经济的快速发展,区域用电负荷逐年增加,为满足各行业、各种用户的用电需求,配电网的结构越来越复杂、规模越来越大。近年来,在长期高负荷运行情况下,加之各种自然因素、环境因素的制约,使得一些配电线路的故障率一直居高不下,直接影响电力用户的用电质量。目前,如何降低配电网故障率,提高配电网供电可靠性,已成为配电领域研究的重要课题之一[2-13]。本文对2019年某供电公司配电网故障情况进行统计分析,期望达到指导配电网运营管理和技术改造,降低配电网故障率,提高用户供电可靠性等目的。

1 配电网故障情况

配电网故障停电原因复杂,既有外部因素影响,也有设备自身原因和运行管理原因[4]。经统计,2019年该供电公司配电网发生自然因素、外力破坏、动物影响故障占比较大,分别为27.9%、17.7%、16.3%;设备原因、用户原因和不明原因故障占比居中,分别为14.7%、13.6%和8.1%;设计安装不当和运行维护不当占比较小,分别为1.0%和0.7%(见图 1)。

图 1 2019年配电网各类故障占比统计

从1月—12月配电网故障统计图(见图 2)来看,故障主要集中在二、三季度,占全年总故障次数的75.2%。自然因素、动物影响和外力破坏为造成故障主要因素,因受到异常天气、鸟害和异物搭挂短路的影响,4月—9月为故障多发期。

图 2 1月—12月配电网故障统计图
2 配电网故障统计分析 2.1 配电网故障影响因素分析 2.1.1 外力破坏

配电线路根据导线类型可分为架空线、电缆线和架空电缆混合线。漂浮物、树障以及交通车辆碰撞电杆等外力破坏因素易造成架空线路故障;道路或管道开挖、交通车辆碰撞箱式设备易损坏电缆线路[6]图 3为外力破坏因素导致配电线路故障占比分析。

图 3 外力破坏因素分析

据统计,2019年该公司因外力破坏造成配电网故障占总故障次数的17.7%,主要由异物短路、车辆碰撞造成,其中异物短路占总故障次数的8.6%。由于地区整体配网线路绝缘化率偏低(16.9%),4月— 7月受大风及异常天气影响,异物短路多发(见图 3);车辆碰撞占配电网故障跳闸次数的4.9%,由于近年来城市建设的不断推进,4月—9月车辆碰撞及外部施工引起的故障居高不下(见图 3)。

2.1.2 自然因素

配电网的覆盖范围广,通常要穿越室外空旷区域、树木或农田[6-7]。据统计,2019年该地区自然灾害造成的配电网故障占总故障次数的27.9%。故障主要原因为雷击和大风,其中雷击故障占总故障次数的10.9%,大风故障占配电网故障跳闸总次数的11.9%。

雷击、大风等自然因素引起的故障占比分析见图 4。雷击故障主要发生在7月、8月,主要原因有线路未采取有效防雷措施或避雷效果较差,无法提供防雷保护作用(反而增加了线路故障率)。大风故障主要发生在5月,主要原因为部分地区线路长、网架结构薄弱,线路抵御大风灾害能力差。

图 4 自然影响因素分析
2.1.3 动物影响

鸟类和鼠类等小动物在裸线接头上活动会对配电网造成影响[4]。据统计,2019年动物影响造成配电网故障占总故障次数的16.3%,其中鸟害为主要因素,约占总故障次数的15.7%。鸟类筑巢季节,鸟在杆塔上筑巢误碰裸露导线会导致短路故障,主要发生在4月。

2.2 配电网故障地域分布分析 2.2.1 重复停电地域特征

2019年配电网故障重复停电3次及以上约占17.4%,大多数分布在农村地区(见图 5),主要是因为部分农村线路全线为裸导线,运行环境差、年限长,老化严重,抵御恶劣天气的能力较差。

图 5 2019年故障重复停电3次及以上地区特征分布
2.2.2 故障频次地区特征 2.2.2.1 故障次数

2019年该公司配电网故障次数最多的为A供电局所辖地区,占总故障次数的22.8%(见图 6),主要受自然因素和动物影响,其中自然因素故障在自然因素总故障次数中占比最大,为29.6%;动物影响故障在动物影响总故障次数中占比亦最大,为27.0%(见图 6)。A供电局应加强自然因素及动物因素故障的防范。同年,D供电局故障占总故障次数的12.9%,其中外力破坏在外力破坏总故障次数中占比最大,为23.5%(见图 6),D供电局应加强对外力破坏故障的防范。

图 6 配电网故障次数按地区分析
2.2.2.2 故障率

据分析,2019年该公司配电网统计故障率最高的为A局(见图 7),故障率为4.6次/(a·百公里),故障主要由大风、雷击等自然因素造成,应加强防范。

图 7 配电网故障故障率情况分析
3 预防措施 3.1 管理措施 3.1.1 配电网运行管理

(1)对巡视中发现的设备缺陷和问题,制订整改计划并及时实施,做到缺陷消除闭环管理。

(2)定期开展配电网运行分析工作,根据故障情况制订相应预防措施;总结故障预防和缺陷治理经验,对故障多发线路及时安排检修维护。

(3)配电线路故障后,尽快查明原因并处理,避免类似故障的再次发生。

3.1.2 配电网巡检

(1)梳理和总结树木与线路矛盾突出线路,建立树木分布台账,为开展季节性巡视和清理工作提供指导。

(2)巡视时应注意线路周边变化情况,发现建筑、掘路、违章搭挂通信线、砍伐树木及爆破等威胁线路安全的施工,应立即予以制止,发放违章通知书,并督促施工方签订安全协议。

(3)在配电线路、设备上设置各种警示标识、护栏、防护装置,电线杆上安装防撞警示标识和防撞保护墩。

3.1.3 配电网保护的宣传工作

(1)加大宣传力度,提高群众保护电力设施的意识。

(2)加强车辆行驶安全宣传,提高驾驶员的安全意识,减少车辆碰撞配电设备事件。

(3)加强与政府部门的沟通协作,严防破坏电力设施的行为。

3.2 技术措施 3.2.1 外力破坏

(1)难以实施全线绝缘化改造的区域,探索使用机器人自动涂敷绝缘材料、绝缘包裹等新技术。

(2)电缆沿路及跨路敷设时, 可以利用电缆管敷设,保护电缆免受外部机械损坏或其他介质的影响;同时,将中间头设置在工井内,以节省故障查找时间。

3.2.2 自然灾害

(1)加强巡视,每年春夏大风季节来临之前,对导线弧垂、线路周围的杂物、落枝和树木情况进行检查[14]

(2)每年雷雨季来临之前,应完成防雷设施检查及缺陷处理,检查防雷引线是否规范,防雷接地电阻值是否合格,防雷措施是否完善[14]

(3)山地、经常发生雷击的地区,应按照线路走廊雷电活动强度、地形地貌等进行差异化设计加装线路避雷器等防雷措施,防雷措施必须做好接地,且接地电阻不大于10 Ω[15]

(4)配电变压器高低压两侧、断路器两侧均应装设避雷器,且必须装设采用镀锌扁钢材质的独立接地引下线[15]

3.2.3 动物影响

(1)鸟害多发区架空线路,应根据鸟害类型、鸟类生活习性、鸟体大小等情况,加装风车式驱鸟器、占位器、防鸟针,或采取绝缘横担等防鸟措施[14]

(2)根据鸟类筑巢的季节特点,对鸟害频发的线路段及杆型,实施线路绝缘化改造[14]

(3)对乌鸦等鸟类群体性起落,易造成线路舞动(摆动)地区的架空配电线路,可采取缩短线路档距、减小线路弧垂、强化导线固定点等措施,减少线路故障[14]

(4)箱式变压器、环网箱等配电设备的基础设施,必须具备完善的防止小动物进入措施。

3.2.4 配电自动化治理

(1)通过设置分段开关或在故障发生率较高的分支设置智能开关,实现对故障的就地隔离,防止停电范围的扩大。

(2)提高配电自动化覆盖率,安装智能化配电终端及故障指示器等设备,有效确定故障范围,缩短故障处理时间,保障供电可靠性。

4 结语

通过对某供电公司配电网的故障情况、原因进行统计分析,分别从技术、管理方面提出配电网故障防范措施,供配电网相关工作人员参考。

参考文献
[1]
徐丙垠. 配电网继电保护与自动化[M]. 北京: 中国电力出版社, 2017: 3-4.
[2]
巩云峰, 马振祺. 农村配网线路频繁跳闸原因分析及防范措施[J]. 电气技术, 2015, 16(11): 105-107. DOI:10.3969/j.issn.1673-3800.2015.11.025
[3]
张林. 10 kV城区配网故障分析及防范措施[J]. 中国新技术新产品, 2017(23): 62-63. DOI:10.3969/j.issn.1673-9957.2017.23.038
[4]
周俊, 吴忠, 郑志祥, 等. 基于配电网高故障率线路分析的配网故障管控体系建设[J]. 农村电气化, 2018(2): 14-17.
[5]
侯锐, 许晶, 许胜柱. 配网故障的原因分析与防治措施[J]. 华电技术, 2015(1): 54-57.
[6]
庞杰锋. 配网电缆线路故障分析及其处理方法[J]. 科技风, 2018(34): 200, 214.
[7]
杨凤生, 熊波, 蔡广林, 等. 基于数据分析的配电网故障数据特征变量提取[J]. 电力大数据, 2018, 21(3): 22-26.
[8]
陈永成. 10 kV配网运行故障分析及防范对策[J]. 机电信息, 2014(34): 179-180.
[9]
孔祥轩. 基于某供电局10 kV配网故障管控措施的研究分析[J]. 自动化与仪器仪表, 2016(12): 114-116.
[10]
张渺, 朱治海, 张冀东, 等. 提高内蒙古城市电网供电可靠性的措施探讨[J]. 内蒙古电力技术, 2012, 30(4): 50-53.
[11]
冒国龙, 李君卫. 面向供电可靠性的配电自动化建设研究[J]. 电力大数据, 2018, 21(2): 54-60.
[12]
万青, 龚树东, 卢国宁, 等. 基于典型区域的配电网供电可靠性分析研究[J]. 东北电力技术, 2015, 36(11): 40-45. DOI:10.3969/j.issn.1004-7913.2015.11.013
[13]
司永辉, 张渺, 戴巍, 等. 提高内蒙古锡盟地区供电可靠性的探讨[J]. 中国电力教育, 2012(27): 112-113.
[14]
内蒙古电力(集团)有限责任公司.配网运行管理标准: Q/ND 2050203-2016[S].呼和浩特: 内蒙古电力(集团)有限责任公司, 2016: 15-16.
[15]
内蒙古电力(集团)有限责任公司.反事故措施补充细则: Q/ND 1070205-2018[S].呼和浩特: 内蒙古电力(集团)有限责任公司, 2018: 11-12.