淺談火力發(fā)電廠電氣設(shè)計中低壓配電接線安全性

周藝

大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司 北京 100000

火力發(fā)電廠作為能源供應(yīng)的主力軍之一，其每日的能源供應(yīng)量相對較大，對整個系統(tǒng)的壓力也會隨著能源供應(yīng)的逐量增加而出現(xiàn)超負荷的狀態(tài)，當(dāng)超過系統(tǒng)所能夠承載的能力范圍后，如若沒有精妙的設(shè)計或是預(yù)見性的解決措施，就會引發(fā)不可預(yù)料的損失，因而為了避免重大事件發(fā)生的概率，幾乎所有的火力發(fā)電系統(tǒng)都會配備各自的安全裝置，其中低壓配電接線就是重要的安全裝置之一，經(jīng)過合理化的設(shè)計，加上規(guī)范化的操作，低壓配電系統(tǒng)發(fā)揮了其在安全方面的巨大價值，在低壓配電系統(tǒng)的保護下，足以與現(xiàn)代化的能源供需相匹配，能夠滿足社會電網(wǎng)裝置的普及，在數(shù)量與規(guī)模劇增的同時確保方案的有效性。[1]雖然火力發(fā)電工程巨大，期間所涉及的諸多因素相當(dāng)繁瑣，但安全性問題始終無法邊緣化，而低壓配電設(shè)計能夠應(yīng)對千變?nèi)f化的系統(tǒng)變更，能萬變不離其宗地令能源供應(yīng)延續(xù)正軌，故在整個能源供應(yīng)方案設(shè)計過程中，也應(yīng)該花費足夠的時間精力來探索低壓配電系統(tǒng)的安全設(shè)計，當(dāng)火力發(fā)電系統(tǒng)能夠與低壓配電系統(tǒng)完美結(jié)合的時候，說明只要存在于低壓配電系統(tǒng)的工作氛圍內(nèi)，領(lǐng)域內(nèi)使用電壓的人都會直接使用低電壓模式，最大程度地確保電力使用過程中的安全問題，但倘若低壓配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，同樣會是最大的安全隱患，故要從根本入手，了解低壓配電系統(tǒng)其發(fā)揮安全性的要點，才能在常規(guī)電力工作過程中時刻警惕，避免可能發(fā)生的各種安全隱患，并從中總結(jié)出相對應(yīng)的安全保障措施，確保電力能源供應(yīng)的正常運行，為社會提供應(yīng)有的價值。

1 低壓配電接線的安全性要點

1.1 IT系統(tǒng)保護形式

在低壓配電接線的各種形式中，IT系統(tǒng)的接線形式屬于平穩(wěn)性與安全系數(shù)都相對較強的一種接線形式，目前較多火力發(fā)電廠都采取這類安全保障措施，一般來說該系統(tǒng)都屬于常規(guī)設(shè)計下的三相三線形式的配電模型，對于電源端口帶電范圍內(nèi)的變壓器并不設(shè)置接地系統(tǒng)，而對于電源端口帶電區(qū)域卻要經(jīng)過高電阻、高電抗以及高阻抗等接地形式，來實現(xiàn)接地的保護措施，除此之外，在該系統(tǒng)的設(shè)計之下，以設(shè)備為出發(fā)點，所有外露的導(dǎo)電部分都會同樣的加以接地保護手段，在通過IT系統(tǒng)達到電力平穩(wěn)供應(yīng)的同時，確保安全力度的最大化，通過三相三線的精妙設(shè)計，即使一側(cè)路線不慎發(fā)生故障，那么較小的電流也不至于導(dǎo)致全盤安全系統(tǒng)的崩潰，除了故障路線外，同等水平的其他路線在故障發(fā)生后也能夠接替對應(yīng)的工作，從而實現(xiàn)電力的平穩(wěn)供應(yīng)。在日常電力供應(yīng)過程中，難以避免地會有設(shè)備出現(xiàn)絕緣受損的現(xiàn)象，此時工作人員在毫不知情的情況下容易發(fā)生觸電的危險，而在IT接地系統(tǒng)的保護之下，設(shè)備外殼縱使出現(xiàn)絕緣現(xiàn)象，電流也會隨著配電接線流入大地，而不至于令電流通過人體，輕而易舉地避免了工作人員觸電的事故發(fā)生，如若不然，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，往往相關(guān)設(shè)備由于日常維修不善，也會出現(xiàn)帶電現(xiàn)象，給事故處理增加了一定地難度。

1.2 TT系統(tǒng)保護形式

TT接線系統(tǒng)地作用位置相對特殊，該項設(shè)計地突出點就在于，其直接接地保護措施是在電源的中性點位置處，除此之外，與IT系統(tǒng)的設(shè)計相同，TT系統(tǒng)同樣需要對設(shè)備外殼采取外露導(dǎo)電部分的接地保護措施，避免由于絕緣現(xiàn)象而造成的困擾，不同點在于，在該系統(tǒng)的保護之下，電源區(qū)域與負荷區(qū)域的接地裝置會成為各自獨立的系統(tǒng)，使得中性線與PE線沒有實質(zhì)上的通電機會，在這種情況下，當(dāng)事故發(fā)生后，發(fā)生故障的區(qū)域電流便無法流入其他正常的設(shè)備領(lǐng)域中，讓故障盡量控制在一定范圍內(nèi)，而不至于短時間內(nèi)造成大范圍的損失，雖然設(shè)備形成了獨立的單位個體，但并不影響整體電力的能源供應(yīng)，這就是該體統(tǒng)最大的優(yōu)勢所在。通過各項研究表明，TT系統(tǒng)不同于IT系統(tǒng)，比較適用于電量較少、電壓較低、相維系的設(shè)備數(shù)目較少的一系列較為分散的區(qū)域供電，雖然能夠有效地控制故障的蔓延，但是其運用范圍也不及IT系統(tǒng)的運用廣泛，據(jù)統(tǒng)計，依據(jù)該系統(tǒng)的優(yōu)勢以及基本特性，目前大多應(yīng)用于農(nóng)村等偏遠地區(qū)，并取得了較優(yōu)異的反饋，就當(dāng)下形式而言，TT系統(tǒng)在能存的未來應(yīng)用展望將有無線的價值發(fā)揮，故在設(shè)備設(shè)計安排過程中也要秉承因地制宜的準(zhǔn)則，不可忽視TT系統(tǒng)的潛力所在，令該系統(tǒng)在農(nóng)村發(fā)揮最大的優(yōu)勢，確保農(nóng)村的供電設(shè)施處于安全的水平。

1.3 TN系統(tǒng)保護形式

在火力發(fā)電系統(tǒng)中也會運用到TN保護系統(tǒng)，區(qū)別于其他的電力保護裝置，該系統(tǒng)更立足與整個電力系統(tǒng)的整體性出發(fā)，主要表現(xiàn)在該系統(tǒng)的設(shè)計原則，是將所有的相關(guān)電力設(shè)備的外殼，運用同一根保護線相互建立聯(lián)系，并且將接地保護設(shè)立于整個供電網(wǎng)的中性點位置，從而形成一個整體性較強的閉環(huán)，該系統(tǒng)的要求相對來說較高，需要嚴格滿足于國家電力領(lǐng)域的要求，總體關(guān)注于電線的橫斷面積大小，確保整體情況下保護線的妥當(dāng)連接，在電力供應(yīng)過程中，為了避免事故發(fā)生時產(chǎn)生過大的故障電流，還會增加電流保護器等裝置，共同加強電路的保護。TN系統(tǒng)還有許多模式的分支，具體可以羅列出以下幾種，TN-S模式、TN-C-S 模式或者TN-C模式，作為系統(tǒng)的分支各有各的優(yōu)勢所在，根據(jù)優(yōu)勢的不同可以應(yīng)用于不同的場景當(dāng)中，例如TN-S模式運行下，遵循三相四線的模型，配合PE線的結(jié)構(gòu)設(shè)計，令N線與PE線時間形成相互獨立的關(guān)系，比較常用于各種危險場所如易燃物品的儲存?zhèn)}，或是易發(fā)生爆炸的場所；TN-C-S的模式，其N線與PE線有機地結(jié)合在一起而形成接地保護裝置，常用于危險場所如企業(yè)煤礦區(qū)域等；TN-C模式相對來說較容易設(shè)計，屬于最常見的三相四線模型。三種系統(tǒng)模式都有各自獨特的優(yōu)勢，而工作人員的關(guān)鍵問題就在于，要于不同的形式之間找到緊密的聯(lián)系，要在各種形式能夠保留優(yōu)點的同時，不斷拓展應(yīng)用范圍，共同提升能源開發(fā)利用的有效率，同時提升資源流動的安全系數(shù)，盡可能共同發(fā)揮優(yōu)點，避免疏漏的發(fā)生。

無論是IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)或者TN系統(tǒng)，作為低壓配電接線裝置其主要目的都是為了實現(xiàn)電廠電力供應(yīng)過程的安全性，在電力醫(yī)院發(fā)展的近百年當(dāng)中，研究人員切身感受到安全系統(tǒng)的重要性，不再將目光局限于資源的最大開發(fā)程度，而是在工作重心中增加了安全設(shè)施研究的范疇，也開始制定了各種保護措施，總結(jié)出最有效的安全保護手段，其中以上所提及的集中保護措施都是接地保護形式，這是目前位置最常用也是最有意義的形式，在實際操作過程中，根據(jù)設(shè)備所處的運行特點，歸納出與之相契合的保護形式。總體來說，這三種形式都是從同一個原理出發(fā)，即通過接地的方式，將可能出現(xiàn)的故障電流匯入大體，以此為盾構(gòu)建起密不透風(fēng)的保護領(lǐng)域，通過這些保護系統(tǒng)，可以保證電力資源平穩(wěn)的運輸，同時又避免危險事故的爆發(fā)。但安全系統(tǒng)的建立以及維護也不是一項簡單的工程，對專業(yè)能力的要求也在一定的水準(zhǔn)之上，專業(yè)能力不足而建立起的安全保護系統(tǒng)依然發(fā)揮不了保護性的作用，優(yōu)勢又會蒙蔽工作人員的雙眼，在設(shè)備定期質(zhì)量檢測的時候掩蓋了漏洞，致使工作人員無法做出預(yù)見性的措施，故即使是廣為推崇的低壓配電接線系統(tǒng)也應(yīng)該進一步完善，由此才能真正做到萬無一失的準(zhǔn)備，以順應(yīng)人們對資源需求的大幅度提升[2]。

2 當(dāng)前低壓安全系統(tǒng)存在的不足

2.1 低壓配電接線系統(tǒng)監(jiān)控單一

在低壓保護系統(tǒng)的覆蓋之下確實可以在某種程度上達到電力供應(yīng)的正常運行，但在保護系統(tǒng)的設(shè)計方面卻過于單一，顯得精密系數(shù)不強，當(dāng)保護系統(tǒng)自身出現(xiàn)故障后可能會引發(fā)更重大的事故發(fā)生，因此對低壓保護系統(tǒng)本身也應(yīng)該加設(shè)檢測設(shè)備，力求在低壓配電系統(tǒng)的運行中能夠起到監(jiān)控作用，就目前形勢而言，許多電力工廠都過于依賴低壓保護系統(tǒng)，且隨著保護系統(tǒng)的不斷深入開發(fā)，精確度也在逐漸提升，但精確度再高的安全設(shè)備也需要進行規(guī)律性的維修檢測，而不是盲目地安于現(xiàn)狀[3]。

2.2 工作人員專業(yè)素養(yǎng)較低

低壓配電接線雖說作為保護性的裝置其專業(yè)水平不及電力能源供應(yīng)所需的專業(yè)水平高，但仍然是存在一定的難題需要攻克，對操作者的實用性水平要求較高，部分員工的專業(yè)素養(yǎng)較差，無法領(lǐng)會各種形式下的安全系統(tǒng)其運行的原理，無法操控各項安全系統(tǒng)的開展，此時若是例行維修的工作人員專業(yè)能力也有限，將引發(fā)一系列的安全隱患，倘若事故爆發(fā)，工作人員由于執(zhí)行能力不強會顯得毫無頭緒。因為專業(yè)水平受限，部分員工也沒能意識到安全系統(tǒng)的重要性，意識較為薄弱，監(jiān)督管控的工作也相對懈怠，在這種情況下，縱使安全保障系統(tǒng)的技術(shù)再先進也難以提升電力供應(yīng)的安全性。

2.3 管理制度混亂

低壓配電接線作為整個能源供應(yīng)的保障，應(yīng)當(dāng)處于設(shè)備管理案例當(dāng)中的核心部分，處理保證電力源源不斷地向社會面輸出外，安全保障也是最關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，然而目前絕大多數(shù)火力發(fā)電廠卻仍然未能將低壓保障系統(tǒng)置于關(guān)鍵地位，對安全系統(tǒng)的管理制度混亂，在過去能源需求不高的時代尚且能夠維系平衡，但隨著時代的變遷，人們對能源的需求已然進入飛速提升的階段，若仍舊沿襲傳統(tǒng)的管理制度，將對使原本已經(jīng)存在的缺點無限擴大，最終導(dǎo)致難以挽回的局面。

3 低壓配電系統(tǒng)具體實施策略

3.1 提升低壓配電系統(tǒng)的運行水平

在低壓配電接線的基礎(chǔ)之上，還可增加類似于保障的設(shè)施，例如漏電斷路器的運用，有這一類別的保障裝置從旁輔助，極大增加了安全系統(tǒng)的安全系數(shù)，可以將漏電斷路器放置在低壓配電系統(tǒng)的末端裝置中，同時設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，使得調(diào)配漏電斷路器的能量上限在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，在使用過程中還要注意漏電斷路器的額定電流，嚴格控制額定電流的大小以免影響低壓配電裝置的運行，避免電流超負荷的發(fā)生，當(dāng)漏電斷路器的額定電流低于低壓配電系統(tǒng)的漏電電流時，則處于最佳的水平。類似的輔助保護裝置還有很多，但共同的作用都是為了從整體的角度全面提升設(shè)備的安全性，無論是在電網(wǎng)的任何一個部分都能通過輔助裝置的加入，提升整個運行過程的安全性，極大程度的降低由于保護裝置疏漏而出現(xiàn)的事故發(fā)生，只有這樣才能增加低壓配電系統(tǒng)的安全籌碼。

3.2 完善電路接地保護

在整套低壓配電保護設(shè)計中，電路的接地保護起著至關(guān)重要的作用，借助電路的接地措施，將可能引發(fā)的故障電流引入大地，從而規(guī)避風(fēng)險，因此電路的接地保護系統(tǒng)也需要及時完善，要結(jié)合火電廠能源供應(yīng)的差異性，使接地系統(tǒng)能與之相配合，滿足該電廠的常規(guī)需求，其中接地路線也應(yīng)該進行統(tǒng)籌管理，電路的橫截面以及相關(guān)電器設(shè)備等，都必須相匹配。無論采用何種接地形式，都應(yīng)該遵循總等電位聯(lián)結(jié)，以此規(guī)避其他設(shè)備所產(chǎn)生的電壓造成低壓配電系統(tǒng)的紊亂。前文所提及的接地系統(tǒng)的三種保護形式各有千秋，IT系統(tǒng)的接地保護形式針對的是設(shè)備外漏的導(dǎo)電部分，能在發(fā)生故障的極端時間內(nèi)迅速切斷電流回路以保證整體的安全，TT保護系統(tǒng)針對的是整個電網(wǎng)的外漏導(dǎo)電部分，當(dāng)電網(wǎng)的電壓異常又未達到相應(yīng)的閾值時，警戒系統(tǒng)便會立即出發(fā)，提醒工作人員采取措施，當(dāng)電壓異常而超過設(shè)定的閾值時，系統(tǒng)會即刻切斷電源縮小故障的蔓延，而TN系統(tǒng)主要是運用電流保護器進行系統(tǒng)的安全保護措施，只有不斷完善電路的接地保護才能從根本上解決電力能源的安全問題。

3.3 強化系統(tǒng)的規(guī)律性維護

在各項設(shè)備都處于較先進水平的情況下，還必須強化相對應(yīng)的設(shè)備維護制度，最關(guān)鍵的要點在于要提高工作人員的專業(yè)素養(yǎng)，可以聘請?zhí)峁┰O(shè)備的廠家進行設(shè)備的專業(yè)化培訓(xùn)，對核心專業(yè)化人員采取階段性考核，以此確保工作人員的專業(yè)知識始終處于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平，提升工作人員的應(yīng)急能力，而不至于緊急情況下手足無措，開展專業(yè)性較強的理論知識教育，要求業(yè)余時間提升自身的技術(shù)水平，可以舉辦相關(guān)講座，分發(fā)文字資料等形式，向全體員工講授安全系統(tǒng)的重要性，讓工作人員在日常工作中能夠樹立安全的理念，提高警惕意識，以此保障電力安全的可能。電力資源的保護系統(tǒng)對工作人員的實踐操作性要求較高，因此需要工作人員定期向資歷較深的業(yè)內(nèi)專業(yè)人員學(xué)習(xí)，或是請求外援從旁指導(dǎo)，又或是安排核心成員間斷性外出學(xué)習(xí)操作?，F(xiàn)代科技飛速發(fā)展，技術(shù)革新或許旨在頃刻之間，為了保證區(qū)域電廠技術(shù)先進水平，需要派遣人員與外界建立聯(lián)系，由此掌握電力時代的潮流動向，汲取經(jīng)驗改善自身不足之處。

3.4 加強安全設(shè)備的防護措施

起到安全保護作用的低壓配電系統(tǒng)也需要配備相對應(yīng)的防護措施，根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明，低壓配電系統(tǒng)的實際工作環(huán)境對設(shè)備發(fā)揮的安全性、穩(wěn)定性等產(chǎn)生的較大的影響，通常情況下，較差的工作環(huán)境可能導(dǎo)致低壓配電系統(tǒng)的失誤率更高，而大部分火力發(fā)電廠的工作環(huán)境相對復(fù)雜混亂，難以避免的會對安全保護系統(tǒng)造成威脅，因此必須采取防護措施。在現(xiàn)實工作中，不少火力發(fā)電廠都能夠意識到這個問題，并采納了諸多應(yīng)對方式，例如使用防護罩或是過濾器等防護工具，以最直接的手段將設(shè)備與外界環(huán)境隔離，盡量減少環(huán)境帶來的威脅，同時對核心操作人員進行系統(tǒng)性管理，避免因為人為的失誤而導(dǎo)致危險的發(fā)生。在設(shè)備的日常規(guī)律性維護過程中，要對設(shè)備的周圍可清理的環(huán)境進行改善，將設(shè)備本身可能出現(xiàn)的危險物質(zhì)或是干擾物質(zhì)及時清除，設(shè)備在正常運行的過程中，可以設(shè)立一定距離的警戒線，保證一定范圍的安全距離，從而避免工作人員誤入設(shè)備范圍內(nèi)并觸及危險地帶，以保障工作人員的安全性。

4 小結(jié)

火力發(fā)電廠的低壓配電接線系統(tǒng)在一定程度上提升了安全性，在保證電力源源不斷供應(yīng)的同時提到了安全系數(shù)，管理人員無論在何時都應(yīng)該將安全保障系統(tǒng)的完善放在核心的設(shè)計水平上，讓安全問題成為新時代電力發(fā)展的保護傘。