火力發(fā)電廠低壓電氣供配電及設(shè)備安全運行措施

張 靜，陸通通

（1.國家能源集團(tuán)漢川發(fā)電有限公司，湖北漢川 431600；2.國家能源集團(tuán)漢川電廠，湖北漢川 431600）

隨著現(xiàn)代科技水平不斷提升，我國的低壓電氣供配電技術(shù)也得到一定完善，但依然無法完全杜絕各種故障，還需要繼續(xù)探究和改進(jìn)相關(guān)低壓電氣供配電技術(shù)，這樣才能更好地滿足發(fā)電廠建設(shè)需要。火力發(fā)電廠（簡稱“火電廠”）是我國主要電力來源之一，其低壓電氣供配電設(shè)備比較復(fù)雜，不同的組成方式和系統(tǒng)體系會帶來不一樣的運轉(zhuǎn)效果。因此，嚴(yán)格分析火電廠低壓電氣供配電設(shè)備運行管理措施具有重要意義，通過從設(shè)計階段到供配電展開全過程優(yōu)化設(shè)計，可以從多個層面提高低壓供配電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，有效減少事故發(fā)生可能性，促使發(fā)電廠處于穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)有序增長。

1 低壓電氣系統(tǒng)的構(gòu)成

低壓電氣系統(tǒng)的組成較為復(fù)雜，既有變電設(shè)備又有配電設(shè)備，每個設(shè)備看似相互獨立，但卻有著緊密聯(lián)系[1]。在低壓電氣供配電系統(tǒng)中，每種組成設(shè)備都有必然存在的理由，一旦某個設(shè)備出現(xiàn)問題，很可能直接造成整個電氣系統(tǒng)運行不良。其中，電纜、開關(guān)、備用電源、配電箱、電容器和變壓器等是常見的組成設(shè)備，通過共同作用來保證整個供配電系統(tǒng)安全運行[2]。就火力發(fā)電廠來說，低壓電氣系統(tǒng)是影響發(fā)電廠運行的關(guān)鍵要素，需要做好現(xiàn)場熱源管理及衛(wèi)生清潔處理，避免因為振動問題給發(fā)電廠造成不良影響。圖1 為火力發(fā)電廠電氣設(shè)計圖，完整地展示了火力發(fā)電廠發(fā)電過程與低壓電氣系統(tǒng)有關(guān)的各種要素，相關(guān)設(shè)計人員要兼顧各方面需要來合理選擇配電設(shè)備規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)，確保低壓電氣系統(tǒng)符合相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，有效提升用電安全性。

圖1 火力發(fā)電廠電氣設(shè)計圖

2 火電廠低壓供配電系統(tǒng)安全管理現(xiàn)狀

在火電廠低壓供配電系統(tǒng)管理中，系統(tǒng)安全和設(shè)備安全是最關(guān)鍵的，一旦設(shè)備或系統(tǒng)性能下降或失效，很可能給整個發(fā)電廠帶來不可預(yù)估的損失。從火電廠低壓供配電系統(tǒng)安全管理工作實踐可以發(fā)現(xiàn)，常見的低壓供配電系統(tǒng)安全故障有漏電故障、短路故障、線路負(fù)荷過大和線路接觸電阻過大等，這些故障將會對低壓供配電系統(tǒng)安全管理造成極大影響。下面進(jìn)行詳細(xì)闡述。

2.1 漏電故障

在低壓供配電系統(tǒng)運行過程中，漏電故障是最常見的故障情況，就連火電廠低壓電氣供配電系統(tǒng)的線路處于正常運行狀態(tài)都無法避免[3]。造成漏電的原因主要在于電容器，在供配電系統(tǒng)中，電容器是不可缺少的重要設(shè)備，該設(shè)備目的是讓線路與大地絕緣，但電容器的介質(zhì)是導(dǎo)電的，從而就會造成線路漏電。當(dāng)漏電現(xiàn)象處于微弱狀態(tài)時，該漏電現(xiàn)象處于正常范疇內(nèi)，不會對線路造成損害。但當(dāng)漏電現(xiàn)象處于較為嚴(yán)重的狀態(tài)時，就會對線路造成損害，進(jìn)而影響低壓供配電系統(tǒng)運行安全。一般來說，引發(fā)嚴(yán)重漏電現(xiàn)象的原因在于線路絕緣體性能下降，就會導(dǎo)致大量漏電現(xiàn)象發(fā)生，且漏電狀態(tài)呈現(xiàn)分布不均勻的情況，會引發(fā)大量停電現(xiàn)象。

2.2 短路故障

線路短路也是引發(fā)低壓供配電系統(tǒng)安全隱患的重要因素，當(dāng)系統(tǒng)線路出現(xiàn)短路故障時，會造成線路回路電流增大，就會出現(xiàn)部分位置難以應(yīng)對的情況，該位置就會迸發(fā)電火花，并產(chǎn)生大量熱，造成導(dǎo)線內(nèi)的金屬導(dǎo)體溫度升高，甚至可能出現(xiàn)傳輸線被熔化的情況，嚴(yán)重時會引發(fā)火災(zāi)事故。因此，要想有效保證火力發(fā)電廠低壓供配電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行，必須要加強維修養(yǎng)護(hù)工作，定期巡查線路和開關(guān)電源，避免線路老化或開關(guān)電源過壓，這樣才能有效預(yù)防短路故障問題。除此之外，外部功能也會引發(fā)短路故障，相關(guān)電網(wǎng)人員需要加強這方面的巡視工作，將各種安全隱患扼殺在搖籃中。

2.3 線路負(fù)荷過大

在低壓供配電系統(tǒng)中，系統(tǒng)線路會存在一個安全電流值，當(dāng)線路電流處于安全電流值范圍內(nèi)，就可以正常運行，但如果線路電流超出安全電流值，就會造成線路負(fù)荷過大，很容易引發(fā)各種故障。線路的負(fù)荷與電流有著緊密關(guān)系，當(dāng)?shù)蛪汗┡潆娤到y(tǒng)線路負(fù)荷過大時，就會造成線路內(nèi)的電流也隨之增大，一旦超出安全電流值，就會因為內(nèi)阻產(chǎn)生的熱量變多而引發(fā)供配電系統(tǒng)過載。如果導(dǎo)線的發(fā)熱量超出導(dǎo)線絕緣層的承受范圍，就會加快絕緣層老化速度，降低絕緣效果，甚至?xí)斐山^緣層燃燒，引發(fā)火災(zāi)安全隱患。

2.4 線路接觸電阻過大

在低壓供配電系統(tǒng)中，電氣設(shè)備線路的回路電阻的值是固定的，將其穩(wěn)定在正常值范圍內(nèi)就能有效保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行[4]。但電氣設(shè)備線路的回路電阻值會被其他因素影響，如果受到不良原因傷害，就會造成電阻值增加，從而影響供電系統(tǒng)的運行狀態(tài)。常見的線路接觸電阻不穩(wěn)定的現(xiàn)象有電源線和保護(hù)裝置接觸不良、電源插頭和用電設(shè)備接觸不良、電源開關(guān)與電源插頭接觸不良等，這些都會使線路產(chǎn)生大量熱量，從而導(dǎo)致接頭處的回路電流過大，就會損害線路的絕緣層，容易造成火災(zāi)事故。

3 火力發(fā)電廠低壓電氣供配電和設(shè)備安全運行措施

3.1 優(yōu)化低壓配電接線模式

低壓供配電設(shè)備接線是影響火電廠低壓供配電系統(tǒng)運行質(zhì)量的重要因素，優(yōu)化低壓配電接線模式，可以更好地提升系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性。常見的低壓配電接線模式有IT 接線、TT 接線、TN 接線等類型，火電廠需要結(jié)合自身實際情況合理選擇某種或進(jìn)行多合一接線模式設(shè)計，有效發(fā)揮發(fā)電廠不停歇供電效果。其中，IT 接線方式是一種安全性、穩(wěn)定性極高的接線模式，通過三相三線來保證穩(wěn)定的供電效應(yīng)。在IT 系統(tǒng)中，需要對電氣設(shè)備進(jìn)行直接接地保護(hù)，采用的保護(hù)裝置均為高電阻、高電抗性能的設(shè)備。同時，不需要對變壓器進(jìn)行接地保護(hù)措施。在該系統(tǒng)中，一個相線出現(xiàn)問題是不會影響到其他線路的正常運行的，這樣就能保證穩(wěn)定的電能供應(yīng)。從低壓電氣供配電系統(tǒng)來看，低壓系統(tǒng)容易受到外界影響引發(fā)各種故障，采用IT 接線模式可以保證其他線路不受影響，就能更好地將電能輸送到有需求的地方。從火電廠的供電情況來看，該方式適用于需求量大且對穩(wěn)定性要求高的地區(qū)，可用于工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)等場所。圖2 為IT 接線方式圖。

TT 接線方式是一種保護(hù)電氣供配電設(shè)備的有效措施，通過在電氣設(shè)備的金屬外殼上單獨構(gòu)建一個接地系統(tǒng)，可以更好地保護(hù)電源端接地線與負(fù)荷端接地線的有效聯(lián)系，可以將故障電流困在故障設(shè)備中，避免故障電流流入其他電力設(shè)備中。該方式也是低壓配電系統(tǒng)常用接線方式，可以將故障控制在極小范圍內(nèi)，減少電力設(shè)備間相互干擾的情況。該接線方式對電能的需求要求不高，適用于用電負(fù)荷分散的地區(qū)，如農(nóng)村、偏遠(yuǎn)山區(qū)等。

TN 接線方式具有通過保護(hù)線將設(shè)備金屬外殼連接起來的優(yōu)勢，可以通過中性點展開接地保護(hù)工作，使其形成一個統(tǒng)一的保護(hù)系統(tǒng)。在使用TN 接線方式時，需要主要對電力線路的截斷面積進(jìn)行檢查，確保其符合我國電力行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)才能投入使用，從而有效保護(hù)各個線路，減少金屬短路、電流過大等問題。TN 接線方式又可以細(xì)分為TN-C 模式、TN-C-S 模式、TN-S 模式，區(qū)別在于N線與PE 線的連接方式。不同接線模式適用范圍有所區(qū)別，需要結(jié)合實際情況和需求合理選擇相關(guān)接線模式，才能更好地保證火電廠運行安全。

3.2 采用自動化安全控制

在現(xiàn)代社會中，自動化技術(shù)已經(jīng)成為各行業(yè)的必然應(yīng)用措施，尤其是各種重大行業(yè)和領(lǐng)域。電力行業(yè)是我國重要經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，也是關(guān)乎國計民生的重要保障，采用自動化安全控制技術(shù)才能更好地為國民穩(wěn)定輸送電能。火電廠作為電力行業(yè)的重要組成部分，更要積極應(yīng)用自動化技術(shù)，構(gòu)建自動化控制系統(tǒng)，才能更好地保護(hù)和控制各種電氣設(shè)備。火電廠低壓電氣供配電系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，需要兼顧不同設(shè)備、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的有效連接，采用自動化控制技術(shù)就能提升系統(tǒng)的自動化、智能化水平，借助大數(shù)據(jù)、云計算、自動控制等技術(shù)有效維護(hù)系統(tǒng)安全。在構(gòu)建自動化控制系統(tǒng)過程中，需要對電氣設(shè)備、線路進(jìn)行精確劃分，讓線路規(guī)劃合理化，提高統(tǒng)籌規(guī)劃效應(yīng)，這樣才能更好地進(jìn)行自動化設(shè)計。同時，需要將安全因素放在首位，讓自動化控制體系能夠圍繞安全展開，保護(hù)好各種電氣設(shè)備及低壓供配電系統(tǒng)。

3.3 對電氣設(shè)備進(jìn)行安全管理

電氣設(shè)備的安全管理是影響低壓供配電系統(tǒng)運行狀態(tài)的重要因素，在進(jìn)行供配電系統(tǒng)設(shè)計和管理時，應(yīng)該加強對電氣設(shè)備的安全性管理，分析可能會發(fā)生的安全問題，并做好預(yù)案，從而將各種安全隱患扼殺在搖籃中，保證電氣設(shè)備及系統(tǒng)的安全性。具體可以從以下幾個方面進(jìn)行。第一，在進(jìn)行供配電系統(tǒng)電氣設(shè)備配備時，應(yīng)該保證室外低壓配電系統(tǒng)有足夠的配電箱，并調(diào)整好配電箱運行狀態(tài)，使其能夠適應(yīng)低壓運行狀態(tài)，充分、有效發(fā)揮配電箱的配電功能。第二，優(yōu)化供配電箱設(shè)備和照明設(shè)備，需要結(jié)合低壓運行特點分開電箱和其他電氣設(shè)備的線路，最好是采用并聯(lián)方式，避免出現(xiàn)連接處理不合理的情況。尤其是在進(jìn)行照明設(shè)備和配電箱連接時，應(yīng)該注意分開兩者路線，避免電氣故障時影響照明設(shè)備正常使用。第三，要結(jié)合配電箱設(shè)備等級嚴(yán)格進(jìn)行電壓控制工作，保證設(shè)備和系統(tǒng)的安全管控效率。同時，還要結(jié)合低壓電源合理配置配電箱設(shè)備，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)章制度控制好不同設(shè)備安全距離，從而保證設(shè)備的安全。第四，全面分析外界環(huán)境因素，結(jié)合周邊環(huán)境合理設(shè)置配電箱和低壓開關(guān)箱，減少因為外部環(huán)境給設(shè)備造成的影響。一般來說，需要控制好運行環(huán)境的溫度、濕度及通風(fēng)情況，還要避免易燃、易爆有關(guān)物體，盡可能減少這些不良環(huán)境因素的影響。此外，劇烈振動也會造成設(shè)備安全性降低，在進(jìn)行設(shè)備分布時應(yīng)該避開易振動地區(qū)。第五，做好變壓器設(shè)備安全管理工作，定期展開相關(guān)檢查。首先，檢查電源與變壓器的連接情況，并檢測線路的連接情況，保證電源與變壓器的安全性。其次，要嚴(yán)格按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范設(shè)置變壓器的油位，避免出現(xiàn)油位過高或過低情況，有效預(yù)防因油位造成的風(fēng)險問題。最后，要定期檢查變壓器的內(nèi)部零件，及時維修、更換有問題的零部件，特別是潤滑件、密封件、絕緣層等物體，如果出現(xiàn)問題，需要快速、精準(zhǔn)排查故障問題和原因，從而保證設(shè)備的安全、穩(wěn)定運行。第六，加強電氣設(shè)備檢修，有效預(yù)防各種設(shè)備故障問題。相關(guān)火電廠人員要定期檢修電氣設(shè)備，確保每個設(shè)備都處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)，從而有效預(yù)防各種安全風(fēng)險問題。比如，可以通過觀察正常運行狀態(tài)隔離開關(guān)裝置是否發(fā)生異響，從而有效判斷隔離裝置的性能，如果發(fā)生異響需要及時查看處理；或者觀察和分析開關(guān)柜的供電電路接頭是否過熱，從而了解開關(guān)柜是否處于正常運行狀態(tài)，電路接頭過熱需要及時更換相關(guān)設(shè)備；實時檢測變壓器的電流、電壓等數(shù)值，確保這些數(shù)值處于正常范圍內(nèi)，如果超出或低于相關(guān)規(guī)定值，則要觀察變壓器的零部件是否完整及是否存在漏油情況；對設(shè)備接地電阻進(jìn)行全面檢查，分析接地設(shè)備是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和正常運行狀態(tài)，并展開階段性檢查和維修，借助計算機(jī)技術(shù)挖掘可能潛在的安全風(fēng)險因素，并加強監(jiān)測和管理[5]。

3.4 對低壓電氣系統(tǒng)進(jìn)行安全防護(hù)

除了要重視電氣設(shè)備的安全防護(hù)，還要對整個低壓電氣系統(tǒng)進(jìn)行安全防護(hù)，從而確保整個系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運行。

首先，需要做好系統(tǒng)線路周邊環(huán)境管控工作，要嚴(yán)格避免在高壓線路敷設(shè)區(qū)域和低壓電纜敷設(shè)區(qū)域下方展開建筑施工項目，就算是生活設(shè)施類搭設(shè)也不行，要保證下方區(qū)域的空曠性，才能保證相關(guān)接地措施能夠發(fā)揮應(yīng)有功能。

其次，系統(tǒng)線路的敷設(shè)必須要進(jìn)行架空處理或地下深埋處理，不能直接位于地表。在進(jìn)行架空處理時，要做好線路金屬外皮的接地措施，確保線路的某個位置與地面連接，保證線路的絕緣處理。

再次，在架空線路邊線位置應(yīng)該留出一定的安全距離，不同架空線路等級需要留有的安全距離是不同的。比如，當(dāng)架空線路等級小于1 kV 時，邊緣位置的最小安全距離為4 m；當(dāng)?shù)燃壌笥? kV 小于10 kV 時，邊緣位置的最小安全距離為6 m。由此類推，架空線路電壓等級越高，需要留有的安全距離越遠(yuǎn)。

最后，制定安全巡查制度，定期展開安全巡查。為了更好地保證火電廠低壓電氣供配電系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運行，火電廠人員需要定期展開安全巡查工作，定期安排專職人員展開值班巡查。在巡查過程中，值班人員需要嚴(yán)格按照巡視相關(guān)規(guī)定進(jìn)行配電室、配電箱、電氣設(shè)備巡查，而且還要進(jìn)行每月一次的變壓器、電力線路巡視，在特殊時期，也要展開特殊巡視工作。當(dāng)遇到故障時，需要及時明確故障區(qū)域，并查明故障原因，及時處理各種故障隱患。為了更好地將相關(guān)電氣系統(tǒng)運行情況精準(zhǔn)記錄下來，最好是進(jìn)行兩人一組的巡視工作，并要求相關(guān)巡視人員做好巡視記錄，為后續(xù)展開相關(guān)工作提供依據(jù)。

3.5 強化接地保護(hù)設(shè)計

接地保護(hù)對低壓供配電系統(tǒng)及電氣設(shè)備都有重要作用，做好接地保護(hù)設(shè)計及落實工作，可以有效保障低壓系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運行。從日常用電就可以了解到接地裝置的重要性，在進(jìn)行火電廠低壓電氣供配電系統(tǒng)設(shè)計及建設(shè)過程中，要將接地保護(hù)工作放在安全管理核心領(lǐng)域中，通過接地裝置來避免配電系統(tǒng)以外的電壓影響到電路系統(tǒng)自身運行，也能減少外部漏電的可能性。在系統(tǒng)接線模式中，TT 系統(tǒng)就是依靠接地保護(hù)設(shè)計減少外部漏電，如果外部出現(xiàn)漏電情況，在電壓未超過線路極限值的情況下，TT 系統(tǒng)會通過發(fā)揮警報聲或警報提示來示意相關(guān)人員，甚至?xí)ㄟ^自動化控制方式主動切斷電源，從而有效避免故障發(fā)生。此外，還可以通過合理使用漏電斷路器來提升低壓供配電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，通過設(shè)置電擊能量上限、額定電流臨界值等方式來做好漏電斷路相關(guān)工作。

3.6 注重設(shè)備科學(xué)養(yǎng)護(hù)維修

電氣設(shè)備是一種損耗品，不管質(zhì)量多么優(yōu)良，在日積月累的使用過程中都不可避免地出現(xiàn)各種損耗現(xiàn)象，火電廠的工作人員及電網(wǎng)工作人員要加強設(shè)備的科學(xué)養(yǎng)護(hù)維修工作，定期檢查、檢測各種電氣設(shè)備性能和運行狀態(tài)，才能保證整個電氣系統(tǒng)安全有序運行。系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)維修離不開專業(yè)技術(shù)人員，火電廠要積極培養(yǎng)更多專業(yè)型技術(shù)人員和管理人員，提高他們對低壓供配電系統(tǒng)的認(rèn)知，提高電氣相關(guān)維修知識水平和能力水平，從而能夠有效展開各種養(yǎng)護(hù)維修工作。

4 結(jié)束語

總之，火電廠的低壓供配電系統(tǒng)及設(shè)備的運行狀態(tài)會對電網(wǎng)運行質(zhì)量產(chǎn)生影響，為了更好地保證電網(wǎng)運行質(zhì)量，需要加強低壓電氣系統(tǒng)的相關(guān)安全管理工作，定期展開巡視，及時更換損耗、故障設(shè)備，從而提高電力系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性。