火力發(fā)電廠電氣設(shè)計中低壓配電系統(tǒng)安全性

劉廣耀

（山東華電節(jié)能技術(shù)有限公司 山東濟南 250000）

近年來，隨著社會、經(jīng)濟的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，社會和經(jīng)濟的發(fā)展越來越離不開電力資源，在火力發(fā)電廠的電氣設(shè)計中的低壓配電系統(tǒng)也在設(shè)計上給予了嚴(yán)格的管理。火力發(fā)電廠運行階段，電壓負(fù)荷較大，若是低壓配電系統(tǒng)在實際操作的過程中發(fā)生出現(xiàn)了安全問題，那么必然會對火力發(fā)電廠帶來嚴(yán)重的損失，不利于發(fā)電廠的經(jīng)濟效益。發(fā)電廠的電氣設(shè)計過程中，為了保證低壓配電系統(tǒng)運行的可靠性和安全性，就要針對低壓配線系統(tǒng)中各個方面進(jìn)行優(yōu)化，并且從多個層面進(jìn)行安全性提高的分析。電氣設(shè)計人員要根據(jù)火力發(fā)電廠實際工作階段的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，進(jìn)行低壓配電系統(tǒng)的合理設(shè)計，分析火力發(fā)電廠中電網(wǎng)配置的問題、設(shè)備安裝的問題等，將火力發(fā)電廠低壓配電系統(tǒng)的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，以減少事故的發(fā)生率，保證火力發(fā)電廠安全、穩(wěn)定地運行，并且獲取良好的收益。

1 火力發(fā)電廠電氣設(shè)計環(huán)節(jié)的低壓配電系統(tǒng)

我國電力行業(yè)改革和發(fā)展，電網(wǎng)相關(guān)的建設(shè)工程規(guī)模不斷增大，從而社會各界在生產(chǎn)和生活方面對電力能源的需求越來越高，因此也對火力發(fā)電場的運營帶來了一定的挑戰(zhàn)?；鹆Πl(fā)電行業(yè)在電力的生產(chǎn)、運輸?shù)沫h(huán)節(jié)涉及的設(shè)備及系統(tǒng)都非常復(fù)雜，低壓配電系統(tǒng)是影響電力供應(yīng)水平的主要因素，同時，電氣設(shè)計在火力發(fā)電廠運行中有重要意義。在具體的電氣設(shè)計階段，必須要結(jié)合電廠的負(fù)荷情況進(jìn)行，才能保證設(shè)計結(jié)果符合火力發(fā)電廠發(fā)展的要求。現(xiàn)場要注意管控好熱源，做好灰塵的清潔和處理，以免出現(xiàn)振動問題對火力發(fā)電廠造成不良影響。使用專門的消防用電設(shè)備，在消防設(shè)備使用中，為了提高用電的可靠性，就要在配電箱外圍設(shè)置雙電源切換裝置。配電間設(shè)計階段，為了避免發(fā)生突發(fā)情況，就可以采用應(yīng)急照明提供相應(yīng)電源。電氣設(shè)計環(huán)節(jié)，電纜線路、基礎(chǔ)設(shè)施等都要符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而且低壓配電系統(tǒng)采用的就是接地保護裝置，能夠降低事故發(fā)生率，提高用電的安全性［1］，詳見圖1。

圖1 火力發(fā)電廠電氣設(shè)計

2 在電氣設(shè)計環(huán)節(jié)中常用的低壓配電接線模式

2.1 IT接線

IT 系統(tǒng)是一種三相三線的系統(tǒng)，具有極強的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，真正發(fā)揮不停歇供電的效果。IT系統(tǒng)的電源端口區(qū)域均采用高電阻、高電抗的接地保護措施，變壓器一般不需要實施接地保護措施，電氣設(shè)備外部露出的導(dǎo)線采用的是直接接地的保護措施。在IT系統(tǒng)中，某個相線出現(xiàn)了故障，如果接地流經(jīng)的電流量較小，那么配電系統(tǒng)的安全性、可靠性就會受到影響，不過其他線路能夠維持正常的電能供應(yīng)狀態(tài)。低壓配電系統(tǒng)運行階段極易發(fā)生絕緣損傷的情況，電氣設(shè)備的金屬外殼也容易出現(xiàn)帶電故障，由于接地保護的實施，工作人員也能夠避免接觸設(shè)備的外殼而威脅生命安全，最主要的原因為故障電流是通過直接接地線進(jìn)入地面，能夠減少人體流經(jīng)的電流，從而有效保證了設(shè)備及工作人員的安全。IT系統(tǒng)能夠提高系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性，同時，供電的安全性也會提高，適用于供電時間長、供電量較大且對電能有極高需求的地區(qū)。IT系統(tǒng)是當(dāng)前大多數(shù)火力發(fā)電廠采用的接電模式。

2.2 低壓配電的TT接線方式

低壓配電系統(tǒng)中的TT接線方式，該接電方式作為電氣設(shè)計中電源中性點常用的保護措施，電氣設(shè)備外部露出的部分也采用的為直接接地的保護措施。簡單來講，電氣設(shè)備的金屬外殼作為一個單獨接地的系統(tǒng)，這種模式能夠斷開電源端接地線與負(fù)荷端接地線之間的關(guān)系，那么在發(fā)生故障的時候，故障電流就不會進(jìn)入到其他設(shè)備中，能夠?qū)⒐收峡刂圃跇O小的范圍中。TT系統(tǒng)的最大特點在于減少電力設(shè)備之間的接地保護措施發(fā)生干擾，電源中性點的裝置一般不會對電力設(shè)備的正常運行造成阻礙［2］。一般來講，TT系統(tǒng)一般應(yīng)用范圍較小，而且其應(yīng)用中對電能的需求要求不高。我國的農(nóng)村電力覆蓋面大、用電負(fù)荷較為分散，因此，TT低壓配電系統(tǒng)是最常用的手段，要不斷地針對TT系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新和發(fā)展，從而保證農(nóng)村地區(qū)用電的安全性，減少故障發(fā)生率。TT 系統(tǒng)在電氣系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，而且該系統(tǒng)非常適合用在用電設(shè)備數(shù)量少且用電需求小的地區(qū)，如農(nóng)村地區(qū)、山區(qū)等?；鹆Πl(fā)電廠中的工作人員必須重視IT系統(tǒng)的應(yīng)用，將這一系統(tǒng)的優(yōu)勢發(fā)揮出來，提高供電的可靠性。

2.3 低壓配電系統(tǒng)中的TN接線模式

低壓配電系統(tǒng)中的TN 系統(tǒng)在火力發(fā)電廠的電氣設(shè)計中是最為常見的接線模式，其最大的優(yōu)勢就是通過一根保護線可以將設(shè)備金屬外殼連接起來，通過中性點進(jìn)行接地保護，從而形成了一個整體、統(tǒng)一的保護系統(tǒng)。TN系統(tǒng)應(yīng)用中，需要注意的一點就是要檢查電力線路的截斷面積，在保證滿足我國電力行業(yè)運行標(biāo)準(zhǔn)的情況下，實現(xiàn)各個保護線的連接，要避免出現(xiàn)金屬短路、電流過大等問題，可以通過電流保護器進(jìn)行解決。目前，TN系統(tǒng)還可分為TN-S模式、TN-C-S模式、TN-C模式。其中，TN-S模式采用的是三相四線與PE線結(jié)合的設(shè)計，N 線及PE 線相互獨立。TN-C-S 模式將N 線與PE 線結(jié)合起來，從而形成接地系統(tǒng)，多用于較為危險的作業(yè)現(xiàn)場。TN-C接線方式最為簡單，采用的就是常見的三相四線接線模式。不同情況下的TN系統(tǒng)的不同模式有各自的優(yōu)點，根據(jù)實際的情況選擇合適的模式，例如，TN-S和PE線適用于存放精密電子儀器的場合，TN-C-S 適用于工業(yè)、礦業(yè)企業(yè)中。只有保證不同模式都能被合理地應(yīng)用，才能促進(jìn)其發(fā)揮自身的優(yōu)勢，提高火力發(fā)電廠的運行安全。

3 火力發(fā)電廠低壓配電系統(tǒng)的接地保護設(shè)計

火力發(fā)電廠中的電壓配電系統(tǒng)設(shè)計階段，要保證其接地保護的設(shè)計符合火力發(fā)電廠的發(fā)展需求，而且保護線的質(zhì)量、電氣設(shè)備及系統(tǒng)接地模式的選擇都要納入考慮范疇。實際設(shè)計階段，不管采用何種形式的接地保護，都要通過總等電位聯(lián)結(jié)，避免配電系統(tǒng)以外的電壓對電路系統(tǒng)造成影響。低壓配電TT 系統(tǒng)的主要作用就是保護供電系統(tǒng)外漏導(dǎo)電，如果外漏導(dǎo)電的部分發(fā)生了問題，電壓在未超過極限值的情況下，TT就會發(fā)出警報；如果電壓超過了極限值，系統(tǒng)就會自動切斷電源，以免發(fā)生故障。低壓配電IT系統(tǒng)主要用于電氣設(shè)備的外漏導(dǎo)電部分，若是供電中這一部分發(fā)生了故障，那么IT系統(tǒng)會自動切斷電源進(jìn)行保護。TN系統(tǒng)主要作用是避免故障電流過大而對系統(tǒng)造成較大影響，實際應(yīng)用階段，采用電流保護器進(jìn)行電流負(fù)荷的保護。如果低壓配電系統(tǒng)的線路過長、導(dǎo)線截面過小的時候，可以采用漏電保護器來保證用電的安全性。

4 提高火力發(fā)電廠低壓配電接電安全性的對策

4.1 合理使用漏電斷路器

要促進(jìn)低壓配電系統(tǒng)實現(xiàn)安全、可靠的應(yīng)用，在電氣設(shè)計的過程中，就必須重視漏電斷路器的應(yīng)用，以此來保護接地保護裝置的穩(wěn)定性。漏電保護器使用中需要做好參數(shù)的設(shè)置，要注意以下幾點要求。首先，漏電保護器一般使用在低壓配電系統(tǒng)的末端裝置，要注意控制電擊能量上限，不可超過要求范圍。其次，漏電保護器中的額定電流必須高于低壓配電系統(tǒng)的漏電電流，才能保證不會對系統(tǒng)運行造成影響。電氣設(shè)計中，可以將漏電斷路器應(yīng)用在供電主干線、供電系統(tǒng)末端設(shè)備中，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的全方位保護［3］?；鹆Πl(fā)電廠低壓配電箱的接地保護中必然會應(yīng)用到漏電保護器，為了提高低壓配電系統(tǒng)的安全性，那么就要將漏電保護器的參數(shù)與低壓配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)相匹配，尤其是額定電流要做好設(shè)置。

4.2 重視對系統(tǒng)進(jìn)行維護

要保證低壓配電系統(tǒng)得到穩(wěn)定安全的運行，那么就必然需要提高技術(shù)人員、工作人員專業(yè)能力、綜合素質(zhì)。第一，火力發(fā)電廠中要積極開展安全理論教育，提高技術(shù)人員、管理人員對低壓配電系統(tǒng)的重視度和認(rèn)知度，樹立良好的安全用電意識，才能促進(jìn)各項工作有條不紊地進(jìn)行。第二，組織工作人員參加相關(guān)的技術(shù)培訓(xùn)，保證工作人員了解更多的電氣設(shè)計、配電系統(tǒng)的專業(yè)知識，了解系統(tǒng)的技術(shù)工作原理，從而加強對低壓配電系統(tǒng)運行的維護質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，火力發(fā)電廠還要不斷研發(fā)和引進(jìn)新技術(shù)、新工藝，不斷提高低壓配電系統(tǒng)的運行效率及安全性。

4.3 針對影響安全的因素分析，制定合理的解決對策

火力發(fā)電廠中低壓配電系統(tǒng)運行中，對系統(tǒng)安全運行造成影響的因素包括過載短路問題、接地質(zhì)量問題等。發(fā)電廠的改建、發(fā)展從而引發(fā)低壓配電系統(tǒng)使用的接地模式較為復(fù)雜和混亂，同時管理也不到位，從而阻礙了系統(tǒng)的運行安全。受到接地保護裝置、漏電保護等問題的影響，無法對低壓配電系統(tǒng)的漏電給予嚴(yán)密監(jiān)測，因此極易引發(fā)一系列安全事故［4］。根據(jù)上述的影響因素，制訂合理的解決方案。

第一，制訂安全方案。火力發(fā)電廠必須找到影響低壓配電系統(tǒng)安全運行的因素，結(jié)合火力發(fā)電廠的實際運營情況，選擇合適的保護裝置和接地方式，落實具體的保護對策，從而提高低壓配電系統(tǒng)設(shè)備及系統(tǒng)運行的安全性。同時，火力發(fā)電廠的相關(guān)部門還要加強對安全技術(shù)、設(shè)備維護技術(shù)的更新，真正地提高低壓配電系統(tǒng)運行的安全性。

第二，找到合理的接線模式。選擇合理的接線模式是保證低壓配電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，也能保證進(jìn)等電位連接方式的應(yīng)用，借助周圍的建筑，將外露導(dǎo)電設(shè)備連接起來并且與保護線連接，減少安全事故的發(fā)生率。同時，低壓配電系統(tǒng)中的電壓零線可以通過重復(fù)接地的方法來提高其安全性能，如果電壓零線出現(xiàn)了斷裂的情況，那么會在重復(fù)接地模式下減少電壓，從而保證低壓配電系統(tǒng)的正常、安全運行。

第三，制定安全檢查機制?；鹆Πl(fā)電廠運行階段，要制定完善的安全檢查制度規(guī)范低壓配電系統(tǒng)的運行。檢查過程中，首先要重視在火力發(fā)電廠進(jìn)行安全用電的宣傳，讓工作人員都能主動、自覺地參與到系統(tǒng)檢查中，配合檢查工作的進(jìn)行。其次，定期檢查中，工作人員還要細(xì)化檢查流程，及時發(fā)現(xiàn)風(fēng)險因素。最后，利用先進(jìn)技術(shù)和規(guī)范化的檢修方式，加強對配電系統(tǒng)的安全維護，滿足電廠的需求［5-6］。

5 結(jié)語

火力發(fā)電廠在電氣設(shè)計的過程中，為了保證低壓配電系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，就要針對火力發(fā)電廠的各個方面進(jìn)行分析，對火力發(fā)電廠的每個環(huán)節(jié)都要給予重視且做好設(shè)計，如低壓配電系統(tǒng)設(shè)計、供電網(wǎng)絡(luò)布置、末端設(shè)備安裝等，只有做好各個環(huán)節(jié)的設(shè)計，才能真正發(fā)揮保護火力發(fā)電廠低壓配電系統(tǒng)的作用，解決安全隱患，保證火力發(fā)電廠穩(wěn)定安全運行?；鹆Πl(fā)電廠運營階段，低壓配電系統(tǒng)的安全性對其有重要影響。根據(jù)低壓配電系統(tǒng)的不同運行模式，火力發(fā)電廠要積極地找到影響低壓配電系統(tǒng)不安全運行的因素，選擇合理的方式解決，提高低壓配電系統(tǒng)的安全性，同時也是對火力發(fā)電廠運行安全的保護。電氣設(shè)計人員要根據(jù)火力發(fā)電廠實際工作階段的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，將火力發(fā)電廠低壓配電系統(tǒng)的作用發(fā)揮出來，減少事故的發(fā)生率，保證火力發(fā)電廠安全、穩(wěn)定地運行，并且獲取良好的收益。