垃圾焚燒發電廠若干常見電氣故障及應對措施

曾凱祥

摘要：垃圾焚燒發電作為一種高效而且情節的處理生活垃圾的方式現今成為各地方解決垃圾處理困境的最佳選擇。而這其中，電氣設備的正常運行對垃圾電廠的運營至關重要。本文試圖對若干已投運項目反饋的電氣故障，從設計上提出解決方案，以避免電氣故障的發生。

關鍵詞：垃圾焚燒發電廠;電氣故障;應對措施

引言

隨著經濟的發展和國民生活水平的提高，生活垃圾量與日俱增，成為城鄉發展當中一個迫切需要解決的問題。而隨著技術的發展，垃圾焚燒發電已能很好的處理好尾氣尤其是二噁英的排放問題，垃圾焚燒發電作為一種高效而且清潔的處理生活垃圾的方式成為了各地方解決垃圾圍城困境的不二選擇。但是，隨著投運的項目逐漸增多，也逐漸出現一些對設備正常運行甚至人身安全產生威脅的電氣故障。為保證垃圾焚燒發電廠能正常處理城鄉生活垃圾，就需要在設計中特別注意相關做法，避免此類故障的發生，完善前期設計，消除故障隱患。

1發電廠電氣設備運行中常見故障

1.1單相接地故障導致電氣火災

垃圾焚燒發電廠低壓側一般采用的是TN-S接地型式，單相接地故障電流小，若開關導線沒有匹配好，很容易在接地故障產生時開關無法可靠動作導致人身電擊事故或者導線過熱絕緣損壞以致引起電氣火災。主廠房垃圾坑卸料口區域、焚燒間及煙氣凈化間這三個區域空間大，且垃圾坑生活垃圾的發酵會產生甲烷等爆炸危險氣體，焚燒間及煙氣間有大量設備及管線，若接地故障引起的電氣火災發生在這三個位置，可能會引起生產及安全事故。

1.2導線溫升過大、絕緣老化快

導線作為設備電流的載體，其絕緣性能是決定電氣設備運行穩定性的重要因素。絕緣性能降低就會導致設備在運行期間出現短路等風險隱患，導致設備的故障，嚴重時還會誘發火災等風險。而造成該故障的原因具體可以歸結為以下幾個方面：（1）導線受到外界條件的影響，如長期暴露在潮濕的環境下，導致整體絕緣性能降低;（2）導線運行時溫升超過正常指標，電氣設備在運行中，如果所帶負荷過大會導致導線局部溫度增加，加速導線絕緣的老化。

1.3路燈接地故障

垃圾焚燒發電廠正常均為全天候運行，道路照明對夜晚垃圾運輸起著重要的指引作用，所以應該保障路燈的正常運行。當下路燈一般是金屬燈桿，立在道路邊緣極易被人所觸及，若是路燈發生接地故障而開關又沒有可靠動作，人觸碰燈桿就會電擊事故，尤其在雨天人體濕潤人體阻抗小，接觸電壓是很可能導致心室纖維性顫動的。

1.4煙氣CEMS設備被閃電電涌侵入損壞

垃圾焚燒發電廠對煙氣排放有嚴格的要求，應設置CEMS煙氣監測裝置對排放煙氣進行監測報告。煙氣監測設備一般放置在煙囪內，而煙囪作為整個電廠區域的最高建筑物，其遭受雷擊的概率是最大的。某位于多雷區項目就反饋過煙氣監測設備在雷雨天被擊壞。根據現場情況分析，是雷擊后被閃電電涌侵入導致設備被擊壞。

2應對措施

2.1單相接地故障導致電氣火災的應對措施

單相接地故障電流的大小受線路長度及導體線徑影響，不同保護電器和不同布線路徑其故障電流的大小及保護電器的配合是不一樣的。按國家標準GB50064-2011《低壓配電設計規范》5.2節之規定，對于TN系統，應保證單相接地故障電流小于或等于保護電器在規定時間內切斷故障回路的動作電流，配電線路或僅供給固定式電器設備用電的末端線路不宜大于5s。現今行業內一般使用斷路器兼作間接接觸故障防護電器，《工業與民用供配電設計手冊》（第四版 以下簡稱配四）11.2.4節給出了回路最小接地故障電流的近似公式，根據規范對保護電器和短路電流關系的要求可進一步得出線路長度與保護電器整定電流的關系公式。國標圖集19DX101-1《建筑電氣常用數據》編制組參考國內外相關文獻對線路單相接地故障電流與保護電器配合的公式進行推演、簡化，考慮實際情況后得出了實用公式，并根據公式計算出斷路器用作故障保護的最大允許線路長度制成表格，見圖集表4.31。設計中可直接根據圖集所給數據在設計過程中對較長的線路進行校驗，若無法保護得到可采取增大導線截面或者減小斷路器瞬動電流的措施。若增大截面不經濟且減小斷路器瞬動電流不可行，亦可改用剩余電流保護裝置作為保護電器，可快速切斷單相接地故障回路。

2.2導線溫升過大、絕緣老化快的應對措施

在設計階段應根據回路所帶負荷的情況進行負荷計算，根據計算結果匹配開關和線路，使得線路能被開關保護。在垃圾焚燒發電廠中負荷計算一般采用的是需要系數法，配四1.4節已給出相關公式和數據，計算時應結合項目經驗按配四給出的需要系數進行計算，并在各級母線考慮同時系數。需要注意的是，按照配四12.1.1.4節所給電動機額定電流的計算公式，是需要計及電動機滿載時的效率的，所以應該在選擇電纜的時候考慮此部分的系數，要求廠家提供資料以便驗算。部分電機，如滲瀝液處理站的潛水攪拌機比較特別，其效率很低導致其工作電流很大，往往比同功率的普通電機大一到兩級。對于這種電機就要額外注意，其電纜及保護電器應根據電機工作電流進行選擇。除線徑外，亦應根據具體環境設計線路敷設方式，可參考配四表10.1-1。還應注意到的是，施工質量亦是十分重要的，應該做好施工質量的控制和驗收工作。

2.3路燈接地故障的應對措施

垃圾焚燒發電廠除主廠房外一般還有辦公樓、宿舍樓、滲瀝液處理站、水泵房、冷卻塔、油泵房、門衛室、地磅房等建筑，受建筑地塊影響廠區可能是狹長形，因而廠區道路照明線路最長可達800米。根據規范要求，遠離建筑物的用電設備可采用TT系統，GB50064-2011《低壓配電設計規范》5.2節，采用TT系統時其保護電器應采用剩余電流動作保護電器。設置RCD時應對其額定剩余電流進行校驗，某項目反饋投運幾年后路燈回路在雨天時容易跳閘，后面查明其路燈回路使用的是30mA剩余電流保護器。配四11.7.7節，給出了常用設備及電纜正常泄漏電流的數據，但應該考慮線路老化及施工不規范造成電纜外皮局部損傷的不可控情況，應該在保證人身安全的前提下稍微大些以免影響路燈的正常使用。根據《低壓配電設計規范》的公式，使用100mA剩余電流保護器時為保障人身安所需要的接地電阻所要求的路燈接地電阻極小，一百歐姆左右即可滿足要求，即使在高土壤電阻率的環境也適用。故而建議垃圾發電廠室外道路照明采用100mA剩余電流保護器作接地故障保護。

2.4煙氣CEMS設備被閃電電涌侵入損壞的應對措施

煙囪CEMS設備作為電子信息設備，應按GB50343-2012《建筑物電子信息系統防雷技術規范》確定雷電防護等級，并按防護等級采取相應的防雷措施，包括等電位、共用接地、電磁屏蔽、設置浪涌保護器等。煙囪是利用四根柱子作引下線并利用基礎內的鋼筋作自然接地裝置，防雷接地裝置的接地與防閃電感應、內部防雷裝置、電氣和電子系統等接地共用接地裝置。發生閃電電涌侵入事故的項目已設置SPD。事故后分析應是煙囪引下線過少未能取得良好的分流與屏蔽效果，雷擊時地電位升高導致電涌涌入。可在煙氣監測室內設置由鋼絲連接而成的屏蔽網使監測室得到更好的屏蔽效果，并在入戶處、屏蔽層處設置協調配合的SPD組，如此設備就能得到良好的傳導電涌和輻射磁場保護。

結語

綜上所述，垃圾焚燒發電廠的電氣設備長時間在惡劣、復雜的環境中運行，很容易出現各種各樣的故障。在前期設計中考慮周全是保證設備正常運行，保障發電廠穩定供電的重要措施。

參考文獻

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