供配電系統(tǒng)中的電氣安全問題分析及保護(hù)措施

福建永福電力設(shè)計(jì)股份有限公司 王世強(qiáng)

1 供配電系統(tǒng)安全問題分析

1.1 接觸不良

在供配電系統(tǒng)電氣設(shè)備中，接觸不良導(dǎo)致發(fā)生故障的概率較高，特別是在導(dǎo)線連接處以及與導(dǎo)線與設(shè)備的連接處極易發(fā)生接觸不良的現(xiàn)象。如果相互連接良好，那么接觸電阻值也會(huì)相對(duì)較小，電流通過時(shí)產(chǎn)生的熱量較低。但是如果相互之間接觸不良時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致局部電阻增大，當(dāng)電流通過該電阻時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生較大的熱量，當(dāng)熱能持續(xù)升高、增大到一定程度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致絕緣層材料在過熱環(huán)境下發(fā)生變性、損壞，從而引發(fā)火災(zāi)[1]。

1.2 短路故障

短路是電氣故障的常見類型，也是導(dǎo)致電力系統(tǒng)故障的重要原因之一，當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，電流未按照規(guī)定路徑流通，在短路處就很容易產(chǎn)生電火花、引發(fā)火災(zāi)。含分布式電源的配電網(wǎng)短路電流與傳統(tǒng)的配電網(wǎng)短路電流相比存在很大的不同，其短路特性具有控制復(fù)雜性和不確定性，分布式電源短路電流不確定性主要是由于源的個(gè)數(shù)增多以及電流的流向方向更復(fù)雜引起的。其中，依據(jù)對(duì)稱性原則進(jìn)行分類，分布式電源短路類型主要有對(duì)稱短路故障和非對(duì)稱短路故障兩種類型。

對(duì)稱短路故障。三相短路故障屬于對(duì)稱性短路故障，即載流導(dǎo)體不通過負(fù)荷互相接觸，此時(shí)由于故障點(diǎn)處的阻抗較小，會(huì)導(dǎo)致電流瞬間增大，發(fā)生三相短路故障的后果十分嚴(yán)重，會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的安全性造成重大影響。

非對(duì)稱短路故障。分為單相接地短路、兩相接地短路和兩相相間短路三種類型：?jiǎn)蜗嘟拥囟搪饭收?。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地短路，通常短路電流較小，是正常運(yùn)行下電容電流的3倍。但相電壓會(huì)上升為線電壓，對(duì)絕緣要求較高；兩相相間短路故障。由于系統(tǒng)線路沒有接地，因此中性點(diǎn)不會(huì)發(fā)生漂移，所以其與中性點(diǎn)接地系統(tǒng)兩相相間短路故障的電壓與電流分布相同；兩相接地短路故障。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)兩相接地短路與中性點(diǎn)接地系統(tǒng)兩相相間短路一致，但中性點(diǎn)發(fā)生相應(yīng)漂移[2]。

1.3 超負(fù)荷

近幾年隨著城市居民以及工業(yè)生產(chǎn)用電需求量的不斷加大，電氣設(shè)備過負(fù)荷工作現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，這一方面是由于在設(shè)計(jì)過程中導(dǎo)線選型不合理導(dǎo)致的，另一方面是由于實(shí)際運(yùn)行中導(dǎo)線接入負(fù)荷過多，工作電流超過了允許載流量。電流越大產(chǎn)生的熱量也就越大，進(jìn)一步加速絕緣層材料的老化，從而導(dǎo)致絕緣擊穿、破損，引發(fā)接地、短路等一系列安全問題。

1.4 過電壓及保護(hù)失靈

常見的過電壓類型為工頻過電壓、操作過電壓和雷電過電壓，其中工頻過電壓、操作過電壓為內(nèi)部過電壓，雷電過電壓為外部過電壓。過電壓會(huì)造成電力線路或者電氣設(shè)備絕緣擊穿，不僅中斷供電，甚至引發(fā)火災(zāi)；分布式電源接入供配電系統(tǒng)后，系統(tǒng)由原來的單源網(wǎng)絡(luò)變?yōu)榱硕嘣淳W(wǎng)絡(luò)，潮流由原來的單向變?yōu)榱硕嘞?，可能?huì)導(dǎo)致原來的繼電保護(hù)設(shè)施拒動(dòng)或靈敏度下降，從而導(dǎo)致故障不能及時(shí)切除或者擴(kuò)大故障范圍。

2 保護(hù)措施

2.1 建立供配電系統(tǒng)安全檢查制度

在低壓供配電系統(tǒng)電氣工程中，建立健全安全檢查制度十分關(guān)鍵，一套完善的安全檢查制度可有效降低電氣事故發(fā)生率，及早發(fā)現(xiàn)并及時(shí)解決問題，避免了災(zāi)難的發(fā)生，保護(hù)了人員和財(cái)產(chǎn)的安全，維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于低壓供配電系統(tǒng)而言，通常需要安全檢查的項(xiàng)目主要有：檢查電氣設(shè)備絕緣層是否完好；絕緣電阻的阻值是否處于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；保護(hù)接地措施是否符合要求；安全防火設(shè)備器材是否配備完好并且無損壞現(xiàn)象等，特別是在實(shí)際檢查工作中還要將安全責(zé)任落實(shí)到具體的責(zé)任人身上，設(shè)定專門的安全責(zé)任人。在施工構(gòu)成中，制定科學(xué)的安全檢查制度，保障各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，規(guī)范施工行為，嚴(yán)格按照規(guī)范操作，從而減少安全隱患。

2.2 系統(tǒng)智能化設(shè)計(jì)

將智能化技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)建設(shè)中，不僅提升了系統(tǒng)運(yùn)行的效率，還保證了供配電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。其中，智能監(jiān)控系統(tǒng)和智能報(bào)警系統(tǒng)是電力系統(tǒng)智能化設(shè)計(jì)的重要代表，通過對(duì)變電設(shè)備、電源設(shè)備等進(jìn)行智能化監(jiān)控，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，大大提升了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性，特別是對(duì)于一些高層建筑，通過安裝電氣火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，隔絕故障范圍，降低了人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。此外，通過應(yīng)用智能監(jiān)控系統(tǒng)，還能夠?qū)崿F(xiàn)電壓、電流、開關(guān)狀態(tài)、可燃?xì)怏w以及異常煙霧等信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，再通過有線/無線傳感裝置將信息傳輸?shù)较嚓P(guān)區(qū)域。通過系統(tǒng)智能化設(shè)計(jì)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并采取必要措施，減少故障所帶來的的損失，實(shí)際應(yīng)用效果良好。

2.3 合理選擇保護(hù)配置

當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)應(yīng)能快速、有選擇性的動(dòng)作，滿足故障時(shí)快速、準(zhǔn)確切除的要求。由于常規(guī)的單源網(wǎng)絡(luò)保護(hù)多為過流、速斷，不具有方向選擇性，在分布式電源接入后，單源網(wǎng)絡(luò)變?yōu)槎嘣淳W(wǎng)絡(luò)，則需增加帶方向的保護(hù)、距離保護(hù)或縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。

2.4 提升施工人員專業(yè)化素養(yǎng)

施工人員的專業(yè)知識(shí)和操作技能是影響整個(gè)電氣工程的關(guān)鍵，通常情況下，在電氣工程施工環(huán)節(jié)，需要施工技術(shù)人員要嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行施工。但是在實(shí)際情況下，由于施工條件復(fù)雜多變，往往事先設(shè)計(jì)好的圖紙方案與實(shí)際場(chǎng)景會(huì)存在一定的出入。因此，這時(shí)就要求施工技術(shù)人員還要具有一定的分析問題和處理問題的能力，能夠通過分析現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙中存在的不理想之處，并有針對(duì)性地提出合理化建議，維護(hù)這個(gè)項(xiàng)目的整體利益，保證工程施工質(zhì)量。這就需要施工技術(shù)人員不斷提升理論專業(yè)知識(shí)，提升實(shí)際操作水平，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合。

提升施工人員的專業(yè)，還需要對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行定期的培訓(xùn)與考核，提升思想意識(shí)和責(zé)任意識(shí)，實(shí)現(xiàn)文明施工、規(guī)范施工和安全施工。

2.5 加強(qiáng)設(shè)備與材料的質(zhì)量控制

設(shè)備與材料的質(zhì)量控制也是影響供配電系統(tǒng)安全的關(guān)鍵因素之一，材料與設(shè)備是構(gòu)筑電力系統(tǒng)的“基石”，一旦材料與設(shè)備本身的質(zhì)量出現(xiàn)問題時(shí)，不僅會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的效率，而且還會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)安全受到嚴(yán)重威脅，因此，要著重加強(qiáng)設(shè)備與材料的質(zhì)量控制，時(shí)時(shí)將質(zhì)量問題擺放在首位。

首先，在購置相關(guān)設(shè)備和原材料時(shí)，要做好供應(yīng)商調(diào)查，選擇資質(zhì)齊全的廠家，并要做好設(shè)備與材料的入廠檢驗(yàn)，嚴(yán)禁不合格品或未經(jīng)質(zhì)量檢驗(yàn)、具有安全隱患的次品流入到工程中，確保能夠從源頭上杜絕該問題的發(fā)生。

其次，在設(shè)備與材料的具體應(yīng)用環(huán)節(jié)中，要保證技術(shù)人員詳細(xì)了解并掌握設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)以及材料的理化性質(zhì)等，詳細(xì)閱讀使用說明書，做到對(duì)設(shè)備及材料的性質(zhì)了如指掌，控制好環(huán)境條件，完全依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范嚴(yán)格操作執(zhí)行，保證工程的建設(shè)質(zhì)量，有利于維護(hù)電力系統(tǒng)的的安全高效運(yùn)行。

3 結(jié)語

在供配電系統(tǒng)建設(shè)中，安全一直是需要引起高度重視的問題。保證工程設(shè)計(jì)與施工的科學(xué)性和安全性，制定切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案，提高施工人員的專業(yè)性，加強(qiáng)電氣安全管理，建立安全檢查制度，做好設(shè)備與材料的質(zhì)量控制，時(shí)刻將安全問題擺放在首位，盡可能降低故障發(fā)生概率，不斷提高電力系統(tǒng)行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。