配电线路常见故障的查找及其预防措施

曹明祥 唐飘逸 王秀敏 许见诚 潘雄

摘  要：电力资源在社会生产和生活过程中占据至关重要地位，在保障经濟社会发展和正常生活方面发挥着要作用。电力工程涉及范围非常广而且工程规模非常大，作为电力输送终端的配电线路在电力工程中是非常重要的组成部分。由于配电线路布设点多面广，线路走向比较复杂，容易受到外部恶劣环境的影响，而且设备运行环境复杂多变，加之设备本身质量问题，容易引发线路故障，直接危及用户的用电安全，因此做好配电线路日常巡检工作，对常见故障进行查找和原因分析，制定预防措施，将故障消灭在萌芽阶段，进而保障电力输送安全，促使电力输送平稳运行。

关键词：配电线路  故障  查找  预防

中图分类号：TM726

Finding and Their Preventive Measures for Common Faults in Distribution Lines

CAO Mingxiang  TANG Piaoyi  WANG Xiumin  XU Jiancheng  PAN Xiong

（Guangzhou Huali Science and Technology Vocational College， Guangzhou， Guangdong Province，511325 China）

Abstract： Power resources occupy a crucial position in the process of social production and life， and play an important role in ensuring economic and social development and normal life. Power engineering involves a very wide range， and the scale of the project is very large. The distribution line， as the power transmission terminal， is a very important part of power engineering. Distribution lines are arranged in many points and wide areas， line directions are relatively complex， which are easy to be affected by the external harsh environment， and the equipment operating environment is complex and changeable， couple with the quality problem of the equipment itself， which is easy to cause line failures， directly endangering the user's power safety， so it is necessary to do a good job in daily inspection of distribution lines， find out and analyze the causes of common faults， formulate preventive measures， and eliminate faults in the budding stage， so as to ensure the safety of power transmission and promote the smooth operation of power transmission.

Key Words： Distribution line; Fault; Search; Prevention

現代工农业和科学技术的发展离不开电力资源，因其生产、传输和使用高效快捷，对环境的污染较小，在社会经济的发展中起着举足轻重的作用。配电线路是连接发电站和用户之间的桥梁，是电网结构重要的组成部分。配电线路故障是电网运行中常见的问题，因此线路检修显得至关重要，采用科学合理全面的故障查找方法，能够准确找到配电线路故障点，明确故障类型，通过对故障产生原因进行分析，采取针对性的防范措施，提高配电网的安全可靠性，为国计民生提供基础保障。

1  配电线路常见故障类型

配电线路的故障种类比较多，根据其归类方法的不同而有各种不同的形式，如瞬时性故障和永久性故障、横向故障和纵向故障、短路故障、断线故障及复故障、金属性短路故障和经过渡电阻短路故障等。其中，最常见及最危险的故障是各种类型的短路故障，包括相间短路和接地短路。分述如下。

1.1  相间短路

相间短路故障是配电线路比较常见的故障之一，包括三相短路K（3）、两相短路K（2）。其中以三相短路最危险。

1.2  接地短路

接地短路包括两相接地短路K（1，1）、单相接地短路K（1）。以单相接地短路最为常见也是发生最为频繁的故障，并且在所有故障中最不容易查找。

2  配电线路常见故障原因

2.1  气候与自然因素的原因

2.1.1  风霜雨雪的原因

一年四季春夏秋冬，不同季节有不同的特点。一般在春秋两季经常容易出现大风等天气，短时间巨大的风力会导致架空线路发生碰线的现象，形成没有电阻的闭合回路，导致相间短路；风力还会使高大的树枝摇晃，与裸露的电线搭接在一起，形成单相接地故障；如果建筑物上比较大型的广告牌等设施被大风吹倒，砸落到配电线路上，会导致配电线路被压断或者造成相间短路。夏季是雨水比较丰沛的季节，配电线路长时间被雨水浸泡和侵蚀，容易导致电杆或横担等金具出现腐蚀，当无法承受自身重力或者外力冲击的情况下，配电线路就会出现电杆倾斜甚至倒塌[3]。另外，雨水会导致线路和金具之间因导电而发生短路，或者出现绝缘子闪络，形成相间或单相接地故障。冬季雨雪冰冻天气较为常见，大量积雪和冰层覆盖在配电线路上，巨大的应力会导致线路的机械强度和韧性受到损害，绝缘层破损，甚至电杆不堪重负而倒塌。

2.1.2  雷击的原因

配电线路一般以架空线路的形式敷设，线路的分布较广，既有人员稀少的野外地区，也有人口密集的村庄、城市和街道，在夏季雷雨天气时容易受到雷击，导致配电线路出现故障。防止直击雷和感应雷最有效的方式是安装避雷线、避雷针、避雷网、避雷器等。避雷针包含接闪器、引下线、接地装置，接闪器通过引下线和接地装置相连，将雷击产生的过电压导入大地。变压器的“三点联合接地”，其接地装置除了和避雷器相连接外，还应该和低压绕组上的中性点以及变压器的金属外壳相连。实际情况却并不乐观，许多配电线路中的避雷装置并未和变压器外壳及低压侧中性点相连接；有些引下线由于长期被自然侵蚀导致腐蚀严重，引下线开路或者与接地装置连接不牢固。这些原因导致避雷器失效，引发线路故障。另一方面，是避雷器选型不当。避雷器的选择需要根据配电线路所在地区雷暴日的精准数据，来制订防雷方案，选择合适的避雷器。在配电线路设计时，雷暴日的数据不能仅仅考虑线路主城区的数据，而忽略郊外甚至山区的数据，否则会导致避雷器的选择无法满足使用要求，防雷效果大打折扣。

2.2  人为及鸟害原因

社会的不断进步促使城镇化进程加快，原来敷设在野外或者郊区的配电线路被纳入城市规划，大量建筑群将配电线路包围；在施工过程中由于地基开挖和管线敷设容易导致配电线路受损；各种车辆没有按交通规则行驶，引发道路交通事故，撞到路边的配线电杆；不法分子偷盗电杆拉线上的金属构件，例如花篮螺栓，导致电杆倒塌等事故。

此外，由自然界动物带来的危害也不容小觑，例如鸟类、蛇类、老鼠等，都是引发相间短路的主要原因之一。天空中飞行的大鸟，在张开两个翅膀的时候，如果遇到高压架空线会导致架空线相间短路。例如：我国北方一种称之为“黑鸢”的大鸟，其翼展可以达到1.3～1.4 m；体重70 kg的阿根廷巨鹰，其翼展可以达到7 m以上。这些超级大鸟造成的架空线路停电故障时有发生。

2.3  设备原因

设备方面的原因主要有两个方面。一是设备本身的问题。常见的设备问题有配电变压器问题、绝缘端子问题、避雷器问题等。变压器问题主要是设备本身出现故障而产生弧光放电，导致相间或对地短路；绝缘端子的问题主要是绝缘层缺乏一定的强度和韧性，抗外力拉升能力较差，容易发生绝缘层破损，导致绝缘端子放电，甚至端子脱落；避雷器的问题主要是部件质量无法满足防雷需求，不能起到导雷作用。二是设备维护保养问题。由于维修资金不足，有些配电线路年久失修，设备老化严重，导致各种问题的出现。

2.4  管理原因

配电线路日常维护保养是及时发现故障的有效手段和措施。由于配电线路运行管理中对维护保养缺乏重要性认知，相关维保制度不完善，职责界定不清晰，缺乏有效考核机制，导致线路日常巡检工作不到位，对配电线路中的问题不能及时发现，如交叉设备缺陷、设备线夹缺陷等。问题消缺不及时，工作效率无法得到提升，容易引发线路故障。另外，配电线路管理人员能力不足也是导致线路发生故障的因素之一，有些巡检人员缺乏相应的理论知识和实操技能，无法及时发现线路运行中的潜在问题，带来一定的安全隐患。

3  配电线路常见故障查找方法

3.1  暂态信号分析法

该种方法主要用于单相接地故障的查找，通过线路中的暂态信息分析，快速查找接地故障[4]。采用该种方式的优点是不受接地方式的影响，尽量真实地反映线路故障。具体技术措施分为几个方面：一是用绝缘线替代穿墙套管中的芯子；二是线路避雷器要进行防雷实验；三是通过隔离刀闸对线路中的绝缘防护套进行观察，看其是否有损伤；四是要提高巡检频次和周期，定期对电气线路进行检修和维护。利用电容和电流暂态信号分析方法可以提高单相接地故障的查找效率，为及时制定预防措施提供基础保障。

3.2  主观定位故障诊断法

主观定位故障诊断法主要包含3种具体方法，分别是S注入法、交直流综合注入法、中性点脉宽注入法，3种方法的优缺点如表1所示。

3.3  被动定位故障诊断法

被动定位故障诊断法主要有3种形式。一是区段查找法。实行分区段被动定位，利用自动化设备对发生故障的区域有明确认知，并快速查找故障所在。利用该种方法可以迅速判断故障范围，定位故障具体位置，查找故障时间较少，提高了查找效率。二是行波法。行波法是利用电流和电压的行波现象通过互感器对故障信息进行测量。该种方法的优点是精准度较高，缺点是耗费时间较长，无法及时发现配电线路故障。三是阻抗法。基本原理是利用电压平衡方程求解出测量点和故障点之前的电抗，通过电抗变化的对比，找到故障点的具体位置的方法[5]。其中单端阻抗法的优点是投资少，应用简单，缺点是原理性误差较大；双端阻抗法的优点是不容易受到故障点过渡电阻的影响，同时也不受故障类型的影响，缺点是投资和计算量都非常庞大。

4  配电线路常见故障预防措施

4.1  管理措施

4.1.1  建立配电线路管理机制

首先，建立配电线路运维管理机制，落实责任。将配电线路运维管理责任落实到具体岗位和人员，将运维工作落实情况作为绩效考核的重要指标，建立奖惩机制，激发运维人员工作热情，进而提升线路故障查找和处理的工作效率。其次，合理制订故障检修排查计划。对排查时间、检修项目、检修标准、常见问题等进行详细规划，并做好相关记录；对发现的问题及时处理。同时对于重点季节和重要线路要提高巡检频次和巡检力度，如雷雨季节经常发生雷击的线路段，容易积存雨水的线路等，提前做好预防措施，减少故障发生的概率。

4.1.2  强化宣传做好部门沟通

针对人为原因导致的配电线路故障，电力部门应该加强宣传教育，通过多种方式宣传配电线路的重要性，提升居民的线路保护意识；对破坏配电线路的行为给予严厉的查处和打击，形成配电线路保护的良好氛围，提升公众参与度。同时需要加强和气象部门的沟通联系，及时掌握天气情况的变化，提前做好线路的预防措施，将自然气候对配电线路的影响降到最低。

4.2  技术措施

4.2.1  针对相间短路安装阶段式电流保护装置

电流保护的接线方式分为Y形接线（如图1（a）所示）、V形接线（如图1（b）和图1（c）所示）、差接法（如图1（d）所示）。其中Y形接线常用于三相四线制电路；V形接线比较适用于三相三线制电路；差接法对相间短路故障反映较为灵敏，适用于10 kV配电线路的相间短路保护或高压电机的保护。

线路的相间短路保护通常采用阶段式电流保护。阶段式电流保护一般由3个阶段构成，第Ⅰ阶段为瞬时电流速断保护，第Ⅱ阶段为限时电流速断保护，第Ⅲ阶段为定时限过电流保护。

3个阶段的电流保护各有优缺点，为了取长补短，常常将上述3种保护组合在一起，构成阶段式电流保护。3个阶段可以根据实际情况进行取舍。图2是机电型瞬时电流速断保护接线图。

4.2.2  针对雷击事故合理设置防雷保护

首先，根据当地气象部门提供的资料，以及线路的走向和电压等级，容易发生雷击的区域和地点，合理选择科学的防雷方案，安装相应的防雷设施。例如：一般雷击发生在线路转折点或者临近水源的易击杆上，因此，在上述易击杆上应该安装避雷器，并注意控制避雷器的数量，左右不能超过3组。另外，还可以采用增加避雷器数量的方式提升避雷效果，通过增加多组低电阻接地装置，调整避雷器保护间距、将接地装置埋置于深层土壤中等方式也可以满足大部分避雷要求。其次，将具有较高绝缘线的保护间隙安装到配电线路中，当发生雷击事故时，保护间隙被雷电瞬间击穿，雷电流通过保护间隙流入大地，将雷电进行消减，从而使雷电对配电线路的影响降到最低，达到防雷效果，保护配电线路的安全[6]。

4.2.3  针对接地故障做好规划设计

接地故障由于一般不会发生跳闸现象，因此排查起来较为困难。传统配电线路接地故障的查找方法是将各条支路依次断开，逐一排查；或者利用试电笔和万能表进行测试。这些方法不仅费时费力，而且往往因为配电线路所处地区的复杂情况而无法开展工作。新的方法是利用微机选线装置来自动寻找。因此，应该在配电线路设计过程中充分考虑接地故障的问题，选择合适的产品。架空线路敷设符合电气安装规范，远离树木繁茂的区域，从而有效预防接地故障的发生。另外，可以对现有配电线路进行改造，利用机器人技术在原有裸露的导线上喷镀绝缘层，提高安全性能，减少接地故障。

5  结语

根据资料显示，近年来我国用电需求逐年上升，供电正常和运行可靠直接关系国计民生。配電线路是电力供应的重要组成部分，受到人、设备、环境、管理等因素的影响，而常常出现各种故障，因此应该从管理和技术两个层面出发，采取积极有效的措施减少配电线路的故障，保障电力供应，提升电力管理水平，为社会经济的快速发展奠定坚实的基础。

参考文献

[1] 丁岩松.1～0 kV配电线路常见故障分析及预防措施[J].电工技术，2021（2）：83-84.

[2] 吴晓东.10 kV架空绝缘线路雷击断线综合防护措施及布置优化研究[D].济南：山东大学，2020.

[3] 赵鹏豪，刘宏虹.配电线路常见故障分析及预防措施[J].百科论坛电子杂志，2020（18）：3013.

[4] 方胜伟.基于供电可靠性指标的配电网雷击防护系统优化研究[D].济南：山东大学，2020.

[5] 金驿洲.常见电力配电线路运行故障及其解决措施[J].数码世界，2020（4）：263.

[6] 傅俊平.电力配电线路的运行故障维修措施[J].集成电路应用，2021，38（4）：90-91.