工廠供配電系統運行和維護的安全技術要求分析

王昺翔，李永恒，王智，閆俊表，劉永新

（內蒙古昆明卷煙有限責任公司，內蒙古 呼和哈特 010010）

技術人員在開展供配電系統設計工作的過程中，應當注重先進科學技術的有效應用，從而提升供配電系統運行的高效性。但是，在對工廠供配電系統運行情況進行深入了解后可以發現，供配電系統觸電事故、電氣火災事故以及爆炸事故時有發生，不僅導致企業工程出現了嚴重的經濟損失，甚至還出現了工廠員工傷亡的情況。所以相關企業應當積極開展工廠供配電系統改造工作，以嚴謹的態度對工廠供配電系統進行設計，從而確保工程供配電系統的運行與維護工作可以得到安全、高效地開展。

1 煙草公司工廠供配電系統運行實際情況

1.1 繼電保護技術

煙草公司工廠開展生產工作的過程中，繼電保護技術在供配電系統的運維管理工作中發揮了非常重要的作用，并且取得了非常不錯的效果，并且在時代不斷發展的過程中，繼電保護技術的普及程度也變得越來越高。因此，本文將對供配電系統中繼電保護技術設計理論進行闡述。供配電系統中繼電保護電路由檢測電路、長短演示觸發器、瞬時觸發器、出口電路以及欠壓保護電路組成。圖1為繼電保護電路的方框圖。

圖1 繼電保護電路方框圖

要想實現繼電保護電路的有效應用，相關人員應當確保其中的各個組成部分都能得到有效落實。例如，檢測電路的實現需要電流互感器、橋式整流器、穩壓管、電容以及電位器等內容共同作用，通過使用電流互感器使二次電流正比電網電流，并通過互感器周圍的電阻將電流轉變成電壓信號，再將信號送至橋式整流器，整流器會將交流電壓信號轉變成直流電壓信號，然后送至濾波器，最后通過濾波器將電壓信號送至相應的執行環節。其中第一組分壓器由電阻R7、R8以及電容WR1組成，該分壓器是將電壓信號輸送至瞬時保護環節，而電位器則是用于整定速斷動作電流。第二組分壓器使用電阻R9、R10以及電位器WR2組成，該分壓器的功能是將電壓信號輸送至延時保護環節，電位器WR2的作用是整定短延時動作電流。

完成繼電保護技術電路設計后，相關人員還可以將繼電保護技術與互聯網技術進行有效集合，可以為繼電保護技術賦予智能化特征，該特征不僅會有效減少工廠供配電系統管理工作中的各項資源消耗，還可以為其他電力技術有效應用于供配電系統中創造更多的應用空間。

1.2 電流速斷保護技術

當前，電流速斷保護技術也是工廠供配電系統運行與維護中常用的技術之一，該項技術是一種無時限或者略帶時限動作的電流保護措施。應用該項技術的過程中，一旦供配電系統出現短路問題，相關保護裝置可以實現在10ms以內切斷短路電流，顯著減少故障持續時間，發生故障問題對工廠供變電系統造成更加嚴重的破壞，防止事故進一步擴大。從結構組成上來看，可以明確瞬時電流速斷保護即一種瞬時動作的過電流保護，相較限時電流保護，只是少了時間繼電器KT。當電路中的短路情況發生于電流速斷保護范圍內時，兩種保護電流的繼電器就會同時起作用，但是因為電流速斷保護的1KA或2KA或1KA和2KA直接接通繼電器1KS以及中間繼電器KM的回路，KM繼電器的觸點就會與斷路器QF的跳閘回路接通。而定時限過電流保護的3KA或4KA或3KA和4KA需要提前接通時間繼電器KT回路，導致KT啟動延時。在QF跳閘后，短路電流就會消失，所以啟動的KA以及KM就會全部返回，KA失電也會發揮。但是，在1KS發出電路電流速斷保護動作信號后，相關人員需要以人工手動的方式進行復歸。如果應用該項技術的過程中電流速斷保護裝置未能實現有效接通KM，則已經啟動的KT就會在時間限制延時后觸點閉合，直接啟動KM使QF跳閘，從而實現對電路的有效保護，并為供配電系統的正產運行提供充足保障。電流速斷保護技術是整個電路系統的主保護、而定時限過電流保護則是后備保護，通過兩項保護手段的有效應用，才能進一步提升供配電系統的安全水平。

2 工廠供配電系統運行與維護的安全技術要求

2.1 工廠供配電系統運營與維護的安全管理要求

（1）為了確保供配電系統安全管理工作可以得到高效開展，工廠管理層應當設置專門的安全管理崗位以及專職的安全管理工作人員。（2）工廠管理層應當根據供配電系統的實際運行情況制定相應的安全管理制度，制度內容應當包括安全生產方面的生產責任制；電氣設備方面的安全操作標準；日常生產工作方面的安全管理制度等。為了確保安全事故發生時，相關工作人員可以規范、有序地開展搶救工作，相關工作人員應當在日常工作中開展救援演練工作，并通過一次次的實踐演練來總結救援經驗，并制定出完善、合理的安全事故救援方案。（3）在管理工作開展的過程中，工廠領導層應當確保相關管理人員具有全面的安全管理知識以及技能，從而確保安全管理工作可以實現高質高效開展。在供配電同運行的過程中，電氣作業相關內容的有效落實是重中之重，并且電氣作業屬于特種作業，需要對相關工作人員進行有效培訓，只有培訓考試合格之后，并取得相關證書才能上崗。所以在對電氣作業人員進行管理的過程中，為了保證其人身安全以及供配電系統正產運行不受影響，相關工作人員應當嚴格核查作業人員的作業證，從而確保其中和素質可以滿足供配電系統電氣作業的實際需求。（4）在管理工作開展的過程中，相關工作人員還應當對安全接地以及防雷裝置進行有效管理，并對接地電阻進行定期檢測，從而保證相關數據可以滿足供配電系統運行的規范要求。

2.2 工廠供配電系統負荷計算相關要求

要想確保工程供配電系統運行、維護等相關工作可以安全高效開展，最重要的工作就是對工廠供配電系統進行合理設計。供配電系統設計工作開展過程中，負荷以及無功功率補償計算是重中之重。負荷計算是供配電系統設計的基礎，只有保證負荷計算結果的準確性，才能保證供配電系統設計的合理性。開展負荷計算工作的過程中，相關人員一般使用系數計算法，相關系數如表1所示。

表1 負荷計算相關公式

一般情況下，當用建設備小于等于3臺時KX取1，當用電設備大于4臺時KX取0.9。

而無功率補償計算公式則為：Qc=PC(tgφ1-tgφ2)kvar；其中，QC為補償容量（kvar）；Pc為計算有功功率（kW）；tgφ1為補償前計算負荷功率因數角的正切值；tgφ2為補償后正切因數角的正切值。

通過對以上數據進行有效將計算，可以實現根據負荷性質來進行負荷歸類分級，并根據做后的補償結果來選定無功率補償裝置，確保相應裝置可以充分滿足供配電系統的實際需求，從而為供配電系統運行維護的安全性提供充足保障。

3 工廠供配電系統技術改造方案——以有源電力諧波器應用技術為例

在煙草公司工廠生產工作開展的過程中，供配電系統會使用大量變頻器來開展調速工作，而變頻器所產生的諧波會導致供配電系統受到一定程度的影響，所以需要采取一定的技術手段來解決相關問題，確保煙草公司工程供配電系統安全高效運行。通過對變頻器諧波問題進行深入研究可以發現，應用有源電力諧波器可以實現對變頻器諧波的有效治理，保證供配電系統的安全運行。

3.1 變頻器諧波對工廠供配電系統的不良影響

（1）電氣裝置附加損耗增加，容易導致火災事故的發生。諧波的出現會導致相應裝置附加損耗增加，導致裝置的發電效率以及輸電效率降低，進而導致線路過熱情況的發生，容易導致火災。（2）嚴重影響電氣設備的正常運行。諧波會導致電氣設備產生機械振動或者發出噪聲，從而導致電容器、電纜等設備過熱，老化速度加快，嚴重影響設備的正常運行。（3）會導致繼電保護裝置出現失誤動作。諧波會導致繼電保護出現失誤動作，從而造成不必要的供電中斷，產生嚴重的生產損失。（4）電氣測量誤差增大。諧波還會導致電氣測量儀表無法準確開展測量工作，產生較大的測量誤差，進而為煙草公司帶來嚴重的經濟損失。

3.2 供配電系統諧波問題的有效治理

自諧波問題出現以后，社會對該問題高度重視，并且也開展了多次有關諧波的學術會議。國家根據供配電系統的基本運行情況，制定了電力系統諧波以及用電設備諧波的相關標準，電網諧波電壓限值以及諧波電流允許值分別見表2、表3。

表2 公用電網諧波電壓限值

表3 公共連接點諧波電壓允許值

過去在開展諧波治理工作的過程中，相關企業會應用無源調諧濾波器的技術來有效降低諧波電流，該項技術不僅擁有降低諧波電流的功能，還可以有效補償無功功率，并且具有結構簡單的優勢，所以應用時間非常長并且擁有較廣的應用范圍。但是，該項技術還有一個非常明顯的缺陷，就是很容易受到電網阻抗以及實際運行狀態的影響，從而與供配電系統產生寫真，諧波電壓被進一步放大，如果沒有及時采取解決措施，會導致相關電氣設備燒毀。而有源電力濾波器（APF:Active Power Filter）是一種可以有效解決上述問題的技術，應用其對工廠供配電系統進行改造，可以有效抑制電流諧波以及閃變問題，并實現對負荷電流中的諧波以及無功進行有效補償，確保電源側電流為正弦波，有效防止諧波對供配電系統產生污染，并可以顯著提升配電設備的功率因素，從而實現對非線性負荷所產生的諧波源進行有效治理。圖2為有源電力濾波器的應用原理。

圖2 有源電力濾波器的應用原理

4 結語

綜上所述，為了確保煙草公司可以實現高效可持續發展，相關工作人員應當積極對工廠供配電系統進行改造，從而有效提升電力資源的使用效率，實現對生產成本的有效控制。但是，開展該項工作之前，相關工作人員首先應當明確供配電系統運行與維護的安全技術要求是什么，從而確保所采用的技術行為可以滿足供配電系統的實際需求。