配电线路中的故障和配电运检管理策略

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田海峰

乌审旗供电分公司,内蒙古鄂尔多斯 017300

摘要

随着新型电力系统建设推进、新能源高比例并网、源网荷储一体化发展及用电负荷持续增长,配电线路从传统单向供电模式向‘源-网-荷-储’双向互动模式转型,运行环境日趋复杂,故障类型呈现随机性、关联性特征,故障发生率居高不下,给配电运检管理带来严峻挑战。本文阐述配电运检管理的核心重要性,分析了配电线路中超负荷、短路、接地、过流跳闸及配电设备故障等常见类型的成因与危害,最后从日常监控与检测、智能化升级、安全预警及应急响应等方面,提出针对性的配电运检管理策略,为提升配电线路运行可靠性、降低故障损失、保障电网安全高效运转提供理论与实践参考。


关键词

配电线路;故障类型;运检管理;智能化巡检;应急响应

正文


引言

电力作为现代社会生产生活的核心能源支撑,其供应的连续性与稳定性直接决定社会运转效率与民生保障水平。配电线路承担着将集中供电转化为分散供给的重要使命,是连接变电站与终端用户的“最后一公里”,其覆盖范围广、分布环境复杂[1]。近年来,随着我国新型电力系统建设加速推进,分布式光伏、风电等新能源项目大规模并网,源网荷储一体化示范项目广泛落地,电动汽车、数据中心等新型柔性负荷快速增长,配电线路从传统‘被动承载’向‘源网荷储协同互动’转型。新能源出力的随机性、储能充放电的波动性、负荷需求的灵活性,导致线路负荷峰谷差显著扩大、电流流向双向变化,故障类型日趋多元(如新能源逆变器诱发的短路、储能故障引发的连锁反应),运检难度与安全风险显著提升[2]。在此背景下,系统梳理配电线路常见故障类型及成因,构建科学高效的配电运检管理体系,实现从“被动处置”向“主动预防”的转型,成为电力行业亟待解决的重要课题。

一、配电运检管理的重要性

(一)保障社会民生与经济稳定运行

工业生产、商业运营及公共服务对电力连续性要求极高,线路故障引发的停电会直接导致产能下降、商业中断、公共服务瘫痪,造成巨额经济损失;随着居民生活水平提升,空调、电动汽车等大功率设备普及,用户对供电可靠性从“用上电”转向“用好电”,故障停电不仅影响照明、烹饪等基本生活,还可能引发电梯困人、家电损坏等问题。科学的运检管理通过提前排查隐患、快速处置故障,最大限度缩短停电时间,既为社会经济稳定提供电力支撑,也切实保障居民用电权益。

(二)维护电网整体安全运行

配电系统作为电网的重要组成部分,故障若未及时处置易引发连锁反应,如严重短路可能导致变电站断路器跳闸,扩大停电范围;长期未处理的隐患可能引发线路起火、设备烧毁等严重事故,威胁电网整体安全。通过常态化监控、隐患排查及故障快速隔离,运检管理能有效遏制故障扩散,筑牢电网安全防线,确保各级电网协同稳定运转。

(三)降低电网运营成本

线路故障修复需投入大量人力、物力、财力,还会造成供电企业售电损失。据统计,我国约40%的配电线路故障为可提前排查的隐患性故障,其修复成本是预防性维护的5-8倍。科学的运检管理通过预防性维护减少故障发生,同时优化巡检流程、提升处置效率,减少人力投入与停电时长,显著降低故障修复成本与运营损耗,提升电网运营的经济性[3]

二、配电线路中的常见故障

(一)超负荷故障

超负荷故障是指配电线路实际承载电流超过额定电流,进而引发线路发热、绝缘老化甚至跳闸的常见故障类型,其危害具有渐进性与破坏性,短期会导致线路导体温度升高,加速绝缘层老化开裂、降低绝缘性能,间接增加短路故障风险,长期则可能造成导线接头松动、氧化,使接触电阻增大,引发局部过热起火,严重时还会触发线路保护装置动作,导致跳闸停电,破坏供电连续性。

超负荷故障成因复杂,核心源于三方面因素:城市化进程中居民、商业及工业用电负荷持续攀升,而部分老旧配电线路未及时升级改造,额定载流量难以匹配当前负荷需求;部分区域配电线路布局密集、存在迂回供电问题,导致局部线路负荷高度集中;分布式光伏、风电等新能源项目就近接入配电线路,其出力的波动性与随机性易造成线路负荷瞬时激增;源网荷储一体化运行中,储能充放电切换的瞬时冲击、柔性负荷(如电动汽车充电桩)的集中接入与需求响应波动,进一步导致线路负荷峰谷差扩大,局部区域出现‘源-储-荷’功率叠加超额定承载能力的情况。此外,部分区域源网荷储协同控制策略不合理,未能实现新能源出力、储能调节与负荷需求的动态匹配,加剧局部线路超负荷风险。

(二)短路故障

短路故障是配电线路中最常见且危害较大的一种故障。当线路中的两点或多点之间发生非预期的电气连接时,就会形成短路。短路时瞬时激增的电流产生强大电动力,导致导线、杆塔、设备损坏,高温电弧易引发火灾,还会造成电网电压骤降,影响区域内用户用电,严重时引发电网振荡,扩大停电范围。

短路故障的成因复杂,线路绝缘损坏是主要诱因;在新能源高渗透场景下,分布式新能源逆变器绝缘击穿、储能系统充放电接口老化破损,易引发‘源侧’短路;源网荷储协同切换过程中,分布式电源与电网的并网/孤岛模式转换不当,产生的冲击电流可能击穿线路绝缘,诱发短路;此外,鸟类筑巢、树木搭接等外部因素若触及新能源出线电缆或储能汇流母线,会直接引发短路故障,且故障影响易通过‘源-网’联动扩散至周边线路。断路器等配电设备部件损坏、施工违规操作(如误碰导线),以及雷电、大风暴雨等恶劣天气,也会直接或间接诱发短路故障。

(三)接地故障

接地故障就是相线与地面或与地面相连的导电体之间的短路,也称为接地短路。这种故障在低压配电系统中非常常见,其危害直接威胁人身与设备安全:故障点周边地面会产生跨步电压,人员误入易引发触电事故;设备外壳因故障带电,操作人员接触时同样面临触电风险,同时故障产生的零序电流会损坏线路保护装置,若未及时切除,会进一步破坏绝缘层,诱发短路故障,扩大事故影响。

接地故障的成因多元,接地装置因腐蚀、机械损伤出现断裂或接触不良;新能源电站、储能站的接地系统设计不合理(如接地电阻超标),或长期运行后因土壤腐蚀、振动导致接地体松动,无法有效导泄新能源出力波动产生的零序电流,易引发接地故障;源网荷储系统中大量电力电子设备(如逆变器、储能变流器)的接入,会导致零序电流畸变,可能造成接地保护装置误判,间接扩大接地故障的影响范围;此外,分布式光伏组件边框接地不良,在潮湿环境下易形成相线与接地体的隐性连接,诱发接地故障。

(四)过流跳闸故障

在配电线路的运行过程中,过流跳闸通常指的是线路中的电流超过设定值,导致保护设备动作,切断电路以防止设备损坏或火灾事故的发生。过流跳闸故障直接危害是引发停电,频繁跳闸会严重影响用户用电体验:工业用户可能因生产中断降低效率,居民用户面临家用电器损坏风险,还易引发投诉纠纷,更严重的是,若保护装置因误动作耗尽寿命或故障,会在真正故障(如短路)时失效,进一步扩大事故损失。

过流跳闸故障成因多元,部分配电线路保护装置未结合实际负荷特性调整整定电流,阈值设置过低,导致正常负荷波动时误跳闸;线路绝缘老化、导线接头松动等隐患未及时处置,会造成局部电流异常增大,触发保护装置动作;工业企业启停大功率设备、居民用电高峰时段负荷骤增,可能导致电流短时超阈值引发跳闸;保护装置自身因元件老化、受潮、电磁干扰等出现误判,也会导致无故跳闸。

(五)配电设备故障

配电设备是电力系统的关键组成部分,运行状态会直接影响到整个配电系统的可靠性和安全性。不同设备故障类型、成因及危害各有差异,直接影响系统稳定性。变压器常见绕组短路、铁芯过热、漏油、绝缘老化等故障,多由运行年限过长、维护不当、负荷波动大、环境腐蚀引发,不仅导致区域停电,绕组短路还可能引发火灾,造成严重财产损失。断路器易出现拒动、误动、触头烧蚀等问题,拒动多因操作机构卡涩、控制回路故障,误动源于保护装置误判、电磁干扰,触头烧蚀与长期通断、电弧侵蚀相关,会导致故障无法隔离,扩大停电范围。绝缘子常发生污闪、雷击闪络、破损断裂,污闪由表面污秽遇潮湿形成导电膜导致,雷击闪络源于雷电过电压,破损与机械应力、老化相关,易引发接地或短路故障,是山区、工业区高频故障点。电缆头故障以发热、漏油、绝缘击穿为主,多因制作工艺不规范、环境高温、化学腐蚀导致,故障隐蔽性强,后期可能引发电缆短路,造成大面积停电[4]

三、配电线路中配电运检管理策略

(一)日常监控与检测

日常监控与检测是提前排查配电线路隐患、预防故障发生的基础,需依托先进设备与技术构建全时段、全方位监测体系,为运检管理提供精准数据支撑。通过在导线接头、绝缘子、变压器等传统关键节点,以及新能源逆变器输出端、储能电池簇、源网荷储通信接口等新增关键节点,部署温度、湿度、绝缘电阻、电流电压、电池SOC(荷电状态)、谐波含量等监测传感器,实时采集‘源-网-荷-储’全链路运行数据;搭配红外热成像仪开展储能电池包、逆变器的非接触式测温,快速识别局部过热隐患;推广搭载AI图像识别模块的无人机,重点巡检分布式光伏板破损、储能站围栏破损等隐患;应用GIS地理信息系统整合线路设备、新能源电站、储能站的地理位置与运行数据,实现‘源-网-荷-储’可视化管理;建立大数据分析平台,深度挖掘新能源出力预测、储能充放电规律与负荷需求的匹配关系,提前规避‘源-储-荷’功率叠加引发的超负荷故障。

(二)提升智能化自动运检水平

智能化是提升配电运检效率与质量的核心方向,需重点适配源网荷储一体化运行需求:一是推广智能巡检机器人在新能源电站、储能站的应用,搭载专项识别算法,自动识别逆变器破损、电池包鼓包、源网荷储通信天线故障等问题;二是深化AI技术在‘源-网-荷-储’数据融合分析中的应用,基于机器学习算法构建设备故障预测模型,结合新能源出力波动、储能状态变化预测故障发生时间与类型,为预防性检修提供精准指导;三是构建包含‘源-网-荷-储’全要素的数字孪生系统,模拟不同新能源出力、储能调度策略下的线路运行状态,故障时快速模拟‘源侧切除、储侧调节、荷侧转移’的最优处置路径;四是推进源网荷储协同远程控制,实现新能源出力限制、储能充放电调节、柔性负荷转移的远程联动操作,故障时通过储能紧急放电保障关键负荷供电,快速隔离故障源。结合配网自动化系统,实现故障自动定位、隔离与恢复供电,大幅提升故障处置效率。

(三)落实安全预警机制

安全预警机制是防范故障发生、降低事故损失的重要防线,需针对‘源-网-荷-储’各环节建立专项预警:一是设备状态预警,新增逆变器谐波超标、储能电池SOC异常、源网荷储通信延迟等预警阈值,分级推送处置指令;二是新能源与储能专项预警,结合气象数据预测风电/光伏出力骤变风险,通过BMS系统监测储能电池热失控前兆(如温度骤升、电压不均衡),提前启动降温、隔离措施;三是源网荷储协同预警,建立‘源-储-荷’功率平衡预警模型,当新能源出力不足、储能容量偏低、负荷突增时,提前触发负荷转移或新能源增发指令;四是人员安全预警,针对新能源/储能设备检修制定专项安全规范,为作业人员配备储能电池防触电、防热失控预警装备。在作业现场设置安全监护人员,全程监控作业流程,及时制止违规操作,防范人身安全事故。

(四)应急响应与故障处理

高效的应急响应与故障处理是缩短停电时间、降低损失的关键,需构建“预案完善、队伍专业、物资充足、联动高效”的一体化应急体系。按故障影响范围与严重程度建立一般、较大、重大三级响应机制,明确处置流程与时限:一般故障由运维班组1小时内处置,较大故障启动区域应急小组2小时内处置,重大故障启动公司应急指挥部,4小时内控制事态、12小时内恢复主要用户供电,每年组织不少于2次演练,模拟台风、短路等场景检验预案与队伍能力。组建由运检骨干、专项技能人员构成的专业抢修队伍,通过技能比武与演练提升实战能力,建立跨区域支援机制,配齐应急指挥车、无人机、发电机等装备,确保高效处置。构建分级物资储备体系,总部中心库储备变压器、电缆等大型设备,区域分库储备绝缘子、导线等常用物资,通过台账管理、定期盘点及信息化系统实现可视化管控,提升调配效率。强化多方联动,与气象部门共享数据提前获取预警,与应急管理部门协同救援,协调交通部门保障抢修通行,通过短信、APP向用户推送停电与恢复信息,全方位提升协同效能,最大限度降低故障带来的社会与经济损失[5]

结语

综上,当前,随着新型电力系统建设推进、用电负荷增长及新能源并网,配电线路故障类型日趋复杂,运检管理面临前所未有的挑战。本文通过分析配电运检管理的重要性,系统梳理超负荷、短路、接地、过流跳闸及配电设备故障的成因与危害,从日常监控、智能化升级、安全预警及应急响应等方面提出针对性管理策略,形成“预防-监测-预警-处置”的全流程运检管理体系。未来,配电运检管理需进一步紧跟技术发展趋势,深化人工智能、大数据、数字孪生等技术的融合应用,推动运检模式向“主动预警、智能处置、精准运维”转型;同时,持续完善制度体系,强化队伍建设,提升应急响应能力,切实降低故障发生率与损失,保障配电线路安全稳定运行,为新型电力系统建设与社会经济高质量发展提供坚实的电力保障。

参考文献

[1]周俊辉,何卫国,徐宗恺.配电线路运检管理与故障对策分析[J].集成电路应用,2024,41(12):196-197.

[2]张王博.配电线路常见故障及配电运检管理措施研究[J].仪器仪表用户,2024,31(10):39-40+43.

[3]张阳.配电线路故障及运检管理分析[J].集成电路应用,2024,41(10):256-257.

[4]周磊,冯潇,马骏,等.配电线路常见故障与运检标准化管理研究[J].设备管理与维修,2024,(16):7-9.

[5]龚宾.配电线路中的故障及配电运检管理措施分析[J].集成电路应用,2023,40(03):380-381.

作者简介:田海峰(1975.10.25--),,内蒙古乌审旗人,族,大学本科学历,副高级工程师,乌审旗供电分公司,研究方向:电力系统配电线路。


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