浅谈中压配电网故障排查及快速复电策略

浅谈中压配电网故障排查及快速复电策略

曾春华 ,周世海

深圳前海蛇口自贸区供电有限公司，广东深圳 518001

摘要：本文依托前海蛇口自贸区中压配电网，重点对该片区中压配电网的特点进行了阐述，分析了前海蛇口自贸区中压配电网运行环境、设备条件、故障主要原因，并结合电力行业成熟经验与先进技术，提出多种管控策略。为助力优化前海蛇口自贸区用电营商环境，推进构建现代供电服务体系，前海供电制定了切实可行的供电可靠性提升措施，对该片区中压配电网网架进行逐步完善、对电网运维模式不断优化，着力建设更加灵活、可靠的高品质供电引领区。

关键词：中压配电网；用电营商环境；供电可靠性

引 言

深圳前海蛇口自贸片区是中国（广东）自由贸易试验区的一部分，自贸区内高层楼宇密布，进驻企业以金融业、信息服务业和科技服务业为主，用电负荷密度大，对供电可靠性要求高。

为满足该片区高负荷密度、高供电可靠性、高电能质量的“三高”特点，以高度的政治责任感和使命感，供电公司制定了《供电质量管理行动计划》，力争远景供电可靠率达到99.999%，客户年平均停电时间小于5分钟，达到国际一流水平，为自贸区快速发展提供坚强的电力保障。

供电公司在认真分析配电网故障历史数据的基础上，深化设备状态管控和精益化管理，加强设备差异化运维管理，强化缺陷隐患闭环管理，严外力破坏、设备质量及施工质量等故障因素，持续优化快速复电工作机制，多维度确保供电安全、可靠。

1. 配网故障数据分析

1.1电网概况

前海蛇口自贸区电网有着多路110kV及220kV电源，中压配电网分别以10kV及20kV向用户供电，中压环网化率达到92.90%，中压可转供电率达到94.29%，中压配电网电缆线路占比99.3%，仅前海妈湾片区有少量10kV架空线路。

1.2配网故障统计分析

对近三年来前海蛇口中压配电网故障情况统计发现：

(1) 配网故障造成单相接地、两相接地或短路，继电保护动作可靠率100%；

(2) 架空线路故障跳闸1次，架空线路局部受损未造成跳闸事件1次；

(3) 配网设备故障及电缆线路故障占绝大多数，其中用户设备或线路故障占比约48%；

(4) 按诱因分析，因外力破坏造成的跳闸47次，因用户设备老化造成的跳闸21次，因设备质量或施工质量造成的跳闸10次；因小动物进入用户配电设备，造成跳闸3次；

(5) 每次配网故障，均可对故障点本身及电网其它用户造成不同程度的影响，由于电网冗余度较高、保护灵敏可靠，复电效率高，用户平均停电时间整体可控。

图1 配网故障数据分析

1.3重点问题关注

(1) 前海蛇口中压配电网绝缘化率非常高，通过统计发现，该片区中压配电网故障类型主要有外力破坏、设备老化、质量问题、小动物进入、电缆头进水、爆炸等多种原因，其中外力破坏依然是影响最大的因素，主要表现在蛇口太子湾片区、妈湾片区以及松湖片区等大面积开发区域，临时直埋电缆较多，加之现场频繁开挖，电缆走向牌和标志桩等警示或保护措施相对不足，这部分电缆容易因沿线勘探、挖掘等施工受损，从而造成线路故障跳闸。

(2) 设备老化、质量不高等原因在故障停电中也占很大比例，主要表现在蛇口片区电网二级环线路电缆存在一些早年生产并投运的小截面老旧电缆，敷设条件相对较差，且经多次迁移、改接，中间头相对较多，还存在少量重载问题；一部分用户投资的配电设备运行年限已超过30年，由于维护界面或资产归属归用户，改造升级及运维管理跟不上，往往成为首发故障或因其它中压设备单相接地故障诱发老旧电缆线路绝缘击穿。具体故障类型包括电缆局部受损、整体绝缘降低、电缆中间头受潮、电缆终端头放电等，也有电缆头避雷器失效炸裂、绝缘子击穿等事件发生。此类故障类型随着时间推移，会愈发突出，及时维护或升级改造，尽最大力度减少电缆、开关柜等老旧设备故障对提高用户供电可靠率具有重要意义。

例如，某10kV线路上一环网柜电缆头放电，发展成单相接地故障，非故障相对地电压升高到接近线电压值，另一开关柜的绝缘子被击穿，拉弧，引起三相短路跳闸。故障还导致了不同相别新的接地，保护延时切除（录波参见图2）。  

  图2 配网故障录波

2. 故障范围隔离及快速复电

配电线路故障后，第一要务是迅速查找故障范围并隔离，及时恢复其余部分供电，快速恢复失压用户的供电。在配网环网率高、可转供率高的优越条件下，快速定位到故障段甚至故障点，快速隔离及转供电，显得尤为重要。我们通过多措并举、持续能力提升，积累了一些经验，简要总结如下：

2.1管理优化

以“安全第一、预防为主、综合治理”方针和“一切事故都可以预防”安全理念，加强电网网架优化，深化设备状态管控和精益化管理，强化缺陷隐患闭环管理，常态化开展应急演练和技术交流。

2.2 队伍能力建设

快速响应、高效复电，建立在调度团队、运维团队、高低压抢修团队紧密配合，无缝沟通的基础之上。长期以来，大家形成了技术不保留、遇事不推诿、担当不含糊的良好风气。专业能力各有所长，通过多种形式推动专业培训、内部交流，提倡相互学习，共同提高，鼓励一专多能。

2.3科技赋能

通过综合自动化系统、调配用一体化管理平台，最大程度地实现电网数字化、智能化，可简便快捷地掌握电网运行数据、故障信息。

为满足前海20kV配网“二线合环+联络”运行方式，研究并提出了适用于配电网二线合环运行全球首创的继电保护技术方案，充分利用智能电网技术，通过GOOSE网络实现变电站内外配电网保护协同动作等高级功能，满足同母及异母合环运行条件，可以做到20kV线路故障时用户不断电，零感知。

电网110kV系统远方备自投、第三电源就地备自投以及变电站层10kV系统备自投、配电站层备自投系统协同，可以最大程度地快速消除电源侧母线以外失电带来的影响，用户侧环网供电、双电源甚至三电源四遥给运行方式调整及事故转供带来极大的灵活性。

精益化管理也对配网故障风险管控效率显著提升，如：对需要特别关注的重要用户、新投设备、老旧设备等，以特别提示、网络简图、设备详图等多种形式在调配用一体化系统直观可见，方便在运行方式调整、事故处理时快捷参考；针对施工等外力破坏风险区域信息，在GIS系统标注并及时更新……

2.4 综合实践举例

(1) 通过升级GIS系统，增加GIS移动终端、低压管理、停电分析、光缆路径管理、环网图管理和电子化流程等模块和功能，大幅提升生产管理信息化、可视化水平，对缩短故障定位及抢修复电时间提供信息支持。

(2) 通过公司变电站、配电站以及二级环站点信息化、自动化进一步提升，可以及时掌握配网故障的性质、推断故障范围，必要时由备自投等自动化手段或遥控操作，实现快速复电。

(3) 对于确需现场排查隔离故障的，可结合调配用一体化管理平台、设备主人信息、施工区域联络员、巡查管理员信息等缩小排查范围，提高复电效率。

(4) “综合二分法”排障

“综合二分法”主要基于排除法原理，隔离故障部分，对非故障部分快速复电。结合重要用户分布或已知隐患点信息，可选择优先排查点，提升故障查找的效率。

如图3所示：环网有8个用户共9段线路，运行开环点设在4#柜的602开关，线路接地故障造成电源A站内F16开关跳闸，调度平台第一时间获悉保护动作信息并知晓停电范围，立即下达处置指令。

1　中压抢修人员待命；

2　A、B两组运维操作人员分别赶往A站的F16开关处及停电用户区域，操作协同及安全把关问题令B操作组全面负责；

3　根据不断更新的信息，得知无特别重要用户或已知隐患点，遂按常规选定6#柜601开关处按“二分法”检查：A操作组断开并隔离A站F16开关，B操作组拉开6#柜的601负荷开关，确认安全隔离后，分别对6#柜的601开关左右两侧线路连同所带设备一起遥测绝缘，快速发现右侧正常，左侧有故障；

4　与调度中心沟通并确认后执行复电操作：A操作组得令操作合上4#柜的602负荷开关，5#、6#柜所带用户恢复供电；

5　A、B操作组对摇绝缘不合格的一侧继续用“二分法”协同排障，直至故障段隔离，非故障用户相继恢复供电。

图3  综合二分法排障示意图

处理过程中需要注意：

1　所有操作受调度统一管理；

2　摇测绝缘需要对待测段两端开关设备做好安全隔离措施，预防突然来电的危险！我们建立了完善的快速复电操作机制，可以分派两组操作人员，分别前往两端，一组全权负责，另一组配合操作，减少反复奔波，缩短复电时间；

3　故障排查时，主要通过摇测对地绝缘快速发现故障段，这对于电缆线路很有效，通常不必断开一大串设备中的各个开关甚至变压器开关，但必须对可能影响绝缘测量的线路PT、母线PT、中性点接地的变压器隔离，否则会误判为接地故障；

4　摇测对地绝缘数据不能确定是否故障的，还需要结合其它论据证明设备正常方可送电。例如，虽然对电缆线路而言，接地的概率极大，容易发现问题，严谨来说，其它设备、其它类型的故障，不一定会造成接地，可能需要逐个隔离检测才能发现故障点。

限于篇幅，各式情况不一一列举，线路抢修中的故障点定位和修复技术不在本文探讨。

3. 故障管控及快速复电策略优化

3.1 电网优化

(1) 打造坚强电网，提高电网水平

有序推进主网、配网各项建设及改造工作，建立完善的规划建设体系，提升电网本质安全；推进配网自动化建设，确保电网设备状况可测可控；深化智能电网技术应用，提升自愈应用成效。

(2) 提升中压配电网负荷保障能力

完善网架结构，解决个别不满足“N-1”能力问题，进一步提升线路可转供电率；推进单电源线路组网工作，全面提高用户供电可靠率；推进辖区内老旧小区设备更新改造，解决设备老旧和变压器重过载问题，提升居民小区供电可靠性。

(3) 持续提升设备入网质量及施工质量

持续优化采购策略，实现设备采购质量、成本和效能综合效益最优；进一步推广供应商评价应用，提高设备采购质量；加强各类基建、技改、抢修项目监督和现场施工质量管理。

3.2 运维管理优化

3.2.1 严防配网外力破坏

(1)按照公司防外力破坏“事前、事中、事后”工作要求，厘清电力设施薄弱点、外力破坏风险点，动态更新外力破坏黑点档案。

(2)大力宣传《电力设施保护条例》等法律法规，提高客户电力设施保护法律意识，与责任单位签订电力设施保护协议，做到“群防群治，齐抓共管，共享平安”。

(3)内保、外巡相结合，对重点关注区域加强巡查，发现问题及时采取保护措施。

(4)依法严惩破坏电力设施的违法行为，定期将外力破坏典型案例和肇事单位通报相关部门和关联单位，协力研究电力设施可靠运行的保护措施。

3.2.2 严控用户故障越级跳闸

(1)推进专线供电用户设备维护及升级改造，从源头提升用户设备可靠性；

(2)做好全年保护装置巡检工作，发现问题及时处置，确保专线用户保护装置可靠运行。

(3)确保各级保护定值及时限配合计算合理、整定无误，避免越级跳闸或事故范围扩大。

3.2.3 加强设备差异化运维管理

(1)开展设备健康度评价并制定差异化运维策略；

(2)对重要性高的变配电站、故障风险偏高的线路等配电设备，增加巡视检查频次，增加重点监控项目；

(3)对老旧设备增加特巡，对用户电力设备设施存在隐患的情形，出具隐患整改告知书，并加强关注、督促整改；

(4)强化缺陷隐患闭环管理，达到及时消缺、风险可控。

3.2.4 持续优化快速复电工作机制

(1)加强调度、运行人员专业技术学习和应急演练，提高事故处理能力；

(2)配备快速复电专用装备，优化运行及抢修人员配置，达到快速响应、通力协作、有序处置；

(3)有序提升配网自动化故障预定位信息准确率和及时率，向科技要效率；

(4)优化完善故障抢修复电各制约环节，提高故障抢修效率。

3.2.5 提高维护、检修管理水平

(1)进一步加强维护、检修人员多形式的业务技能培训，持续提升运维水平；

(2)持续提升设备缺陷处理响应时效，加强缺陷闭环管理；

(3)严格质量管控，对检修质量、试验数据三重把关。

结语

中压配电网具有设备多、线路长、环境复杂等特点，由于设备原因、气候原因、人为因素及管理因素等影响，配网故障偶有发生。持续加强故障管控和优化快速复电措施，减少故障给社会带来的负面影响，是供电部门持续努力地方向。运用科技手段及精细化管理措施，构建现代供电服务体系，提高供电可靠性、提高用户满意度，具有重要的社会意义。

参考文献

[1]张延泰.东莞地区中低压配电网自动化建设方案[J].电气技术，2012（10）

[2]李玲.配电网供电设备常见故障与维修方法分析[J].电力系统装备, 2021(2)

[3]严鹏达.中压配电网零序故障分析及诊断方法.产业经济,2020(9)