淺談火力發電廠電氣設計中低壓配電接線安全性

周藝

大唐環境產業集團股份有限公司 北京 100000

火力發電廠作為能源供應的主力軍之一，其每日的能源供應量相對較大，對整個系統的壓力也會隨著能源供應的逐量增加而出現超負荷的狀態，當超過系統所能夠承載的能力范圍后，如若沒有精妙的設計或是預見性的解決措施，就會引發不可預料的損失，因而為了避免重大事件發生的概率，幾乎所有的火力發電系統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，經過合理化的設計，加上規范化的操作，低壓配電系統發揮了其在安全方面的巨大價值，在低壓配電系統的保護下，足以與現代化的能源供需相匹配，能夠滿足社會電網裝置的普及，在數量與規模劇增的同時確保方案的有效性。[1]雖然火力發電工程巨大，期間所涉及的諸多因素相當繁瑣，但安全性問題始終無法邊緣化，而低壓配電設計能夠應對千變萬化的系統變更，能萬變不離其宗地令能源供應延續正軌，故在整個能源供應方案設計過程中，也應該花費足夠的時間精力來探索低壓配電系統的安全設計，當火力發電系統能夠與低壓配電系統完美結合的時候，說明只要存在于低壓配電系統的工作氛圍內，領域內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出現故障，同樣會是最大的安全隱患，故要從根本入手，了解低壓配電系統其發揮安全性的要點，才能在常規電力工作過程中時刻警惕，避免可能發生的各種安全隱患，并從中總結出相對應的安全保障措施，確保電力能源供應的正常運行，為社會提供應有的價值。

1 低壓配電接線的安全性要點

1.1 IT系統保護形式

在低壓配電接線的各種形式中，IT系統的接線形式屬于平穩性與安全系數都相對較強的一種接線形式，目前較多火力發電廠都采取這類安全保障措施，一般來說該系統都屬于常規設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的變壓器并不設置接地系統，而對于電源端口帶電區域卻要經過高電阻、高電抗以及高阻抗等接地形式，來實現接地的保護措施，除此之外，在該系統的設計之下，以設備為出發點，所有外露的導電部分都會同樣的加以接地保護手段，在通過IT系統達到電力平穩供應的同時，確保安全力度的最大化，通過三相三線的精妙設計，即使一側路線不慎發生故障，那么較小的電流也不至于導致全盤安全系統的崩潰，除了故障路線外，同等水平的其他路線在故障發生后也能夠接替對應的工作，從而實現電力的平穩供應。在日常電力供應過程中，難以避免地會有設備出現絕緣受損的現象，此時工作人員在毫不知情的情況下容易發生觸電的危險，而在IT接地系統的保護之下，設備外殼縱使出現絕緣現象，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生，如若不然，當電力系統出現故障時，往往相關設備由于日常維修不善，也會出現帶電現象，給事故處理增加了一定地難度。

1.2 TT系統保護形式

TT接線系統地作用位置相對特殊，該項設計地突出點就在于，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系統的設計相同，TT系統同樣需要對設備外殼采取外露導電部分的接地保護措施，避免由于絕緣現象而造成的困擾，不同點在于，在該系統的保護之下，電源區域與負荷區域的接地裝置會成為各自獨立的系統，使得中性線與PE線沒有實質上的通電機會，在這種情況下，當事故發生后，發生故障的區域電流便無法流入其他正常的設備領域中，讓故障盡量控制在一定范圍內，而不至于短時間內造成大范圍的損失，雖然設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，這就是該體統最大的優勢所在。通過各項研究表明，TT系統不同于IT系統，比較適用于電量較少、電壓較低、相維系的設備數目較少的一系列較為分散的區域供電，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系統的運用廣泛，據統計，依據該系統的優勢以及基本特性，目前大多應用于農村等偏遠地區，并取得了較優異的反饋，就當下形式而言，TT系統在能存的未來應用展望將有無線的價值發揮，故在設備設計安排過程中也要秉承因地制宜的準則，不可忽視TT系統的潛力所在，令該系統在農村發揮最大的優勢，確保農村的供電設施處于安全的水平。

1.3 TN系統保護形式

在火力發電系統中也會運用到TN保護系統，區別于其他的電力保護裝置，該系統更立足與整個電力系統的整體性出發，主要表現在該系統的設計原則，是將所有的相關電力設備的外殼，運用同一根保護線相互建立聯系，并且將接地保護設立于整個供電網的中性點位置，從而形成一個整體性較強的閉環，該系統的要求相對來說較高，需要嚴格滿足于國家電力領域的要求，總體關注于電線的橫斷面積大小，確保整體情況下保護線的妥當連接，在電力供應過程中，為了避免事故發生時產生過大的故障電流，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，作為系統的分支各有各的優勢所在，根據優勢的不同可以應用于不同的場景當中，例如TN-S模式運行下，遵循三相四線的模型，配合PE線的結構設計，令N線與PE線時間形成相互獨立的關系，比較常用于各種危險場所如易燃物品的儲存倉，或是易發生爆炸的場所；TN-C-S的模式，其N線與PE線有機地結合在一起而形成接地保護裝置，常用于危險場所如企業煤礦區域等；TN-C模式相對來說較容易設計，屬于最常見的三相四線模型。三種系統模式都有各自獨特的優勢，而工作人員的關鍵問題就在于，要于不同的形式之間找到緊密的聯系，要在各種形式能夠保留優點的同時，不斷拓展應用范圍，共同提升能源開發利用的有效率，同時提升資源流動的安全系數，盡可能共同發揮優點，避免疏漏的發生。

無論是IT系統、TT系統或者TN系統，作為低壓配電接線裝置其主要目的都是為了實現電廠電力供應過程的安全性，在電力醫院發展的近百年當中，研究人員切身感受到安全系統的重要性，不再將目光局限于資源的最大開發程度，而是在工作重心中增加了安全設施研究的范疇，也開始制定了各種保護措施，總結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，根據設備所處的運行特點，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，即通過接地的方式，將可能出現的故障電流匯入大體，以此為盾構建起密不透風的保護領域，通過這些保護系統，可以保證電力資源平穩的運輸，同時又避免危險事故的爆發。但安全系統的建立以及維護也不是一項簡單的工程，對專業能力的要求也在一定的水準之上，專業能力不足而建立起的安全保護系統依然發揮不了保護性的作用，優勢又會蒙蔽工作人員的雙眼，在設備定期質量檢測的時候掩蓋了漏洞，致使工作人員無法做出預見性的措施，故即使是廣為推崇的低壓配電接線系統也應該進一步完善，由此才能真正做到萬無一失的準備，以順應人們對資源需求的大幅度提升[2]。

2 當前低壓安全系統存在的不足

2.1 低壓配電接線系統監控單一

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

2.2 工作人員專業素養較低

低壓配電接線雖說作為保護性的裝置其專業水平不及電力能源供應所需的專業水平高，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，部分員工的專業素養較差，無法領會各種形式下的安全系統其運行的原理，無法操控各項安全系統的開展，此時若是例行維修的工作人員專業能力也有限，將引發一系列的安全隱患，倘若事故爆發，工作人員由于執行能力不強會顯得毫無頭緒。因為專業水平受限，部分員工也沒能意識到安全系統的重要性，意識較為薄弱，監督管控的工作也相對懈怠，在這種情況下，縱使安全保障系統的技術再先進也難以提升電力供應的安全性。

2.3 管理制度混亂

低壓配電接線作為整個能源供應的保障，應當處于設備管理案例當中的核心部分，處理保證電力源源不斷地向社會面輸出外，安全保障也是最關鍵的一個環節，然而目前絕大多數火力發電廠卻仍然未能將低壓保障系統置于關鍵地位，對安全系統的管理制度混亂，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，若仍舊沿襲傳統的管理制度，將對使原本已經存在的缺點無限擴大，最終導致難以挽回的局面。

3 低壓配電系統具體實施策略

3.1 提升低壓配電系統的運行水平

在低壓配電接線的基礎之上，還可增加類似于保障的設施，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的安全系數，可以將漏電斷路器放置在低壓配電系統的末端裝置中，同時設定標準，使得調配漏電斷路器的能量上限在標準范圍內，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生，當漏電斷路器的額定電流低于低壓配電系統的漏電電流時，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備的安全性，無論是在電網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的事故發生，只有這樣才能增加低壓配電系統的安全籌碼。

3.2 完善電路接地保護

在整套低壓配電保護設計中，電路的接地保護起著至關重要的作用，借助電路的接地措施，將可能引發的故障電流引入大地，從而規避風險，因此電路的接地保護系統也需要及時完善，要結合火電廠能源供應的差異性，使接地系統能與之相配合，滿足該電廠的常規需求，其中接地路線也應該進行統籌管理，電路的橫截面以及相關電器設備等，都必須相匹配。無論采用何種接地形式，都應該遵循總等電位聯結，以此規避其他設備所產生的電壓造成低壓配電系統的紊亂。前文所提及的接地系統的三種保護形式各有千秋，IT系統的接地保護形式針對的是設備外漏的導電部分，能在發生故障的極端時間內迅速切斷電流回路以保證整體的安全，TT保護系統針對的是整個電網的外漏導電部分，當電網的電壓異常又未達到相應的閾值時，警戒系統便會立即出發，提醒工作人員采取措施，當電壓異常而超過設定的閾值時，系統會即刻切斷電源縮小故障的蔓延，而TN系統主要是運用電流保護器進行系統的安全保護措施，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 強化系統的規律性維護

在各項設備都處于較先進水平的情況下，還必須強化相對應的設備維護制度，最關鍵的要點在于要提高工作人員的專業素養，可以聘請提供設備的廠家進行設備的專業化培訓，對核心專業化人員采取階段性考核，以此確保工作人員的專業知識始終處于業內領先水平，提升工作人員的應急能力，而不至于緊急情況下手足無措，開展專業性較強的理論知識教育，要求業余時間提升自身的技術水平，可以舉辦相關講座，分發文字資料等形式，向全體員工講授安全系統的重要性，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內專業人員學習，或是請求外援從旁指導，又或是安排核心成員間斷性外出學習操作。現代科技飛速發展，技術革新或許旨在頃刻之間，為了保證區域電廠技術先進水平，需要派遣人員與外界建立聯系，由此掌握電力時代的潮流動向，汲取經驗改善自身不足之處。

3.4 加強安全設備的防護措施

起到安全保護作用的低壓配電系統也需要配備相對應的防護措施，根據有關數據表明，低壓配電系統的實際工作環境對設備發揮的安全性、穩定性等產生的較大的影響，通常情況下，較差的工作環境可能導致低壓配電系統的失誤率更高，而大部分火力發電廠的工作環境相對復雜混亂，難以避免的會對安全保護系統造成威脅，因此必須采取防護措施。在現實工作中，不少火力發電廠都能夠意識到這個問題，并采納了諸多應對方式，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備與外界環境隔離，盡量減少環境帶來的威脅，同時對核心操作人員進行系統性管理，避免因為人為的失誤而導致危險的發生。在設備的日常規律性維護過程中，要對設備的周圍可清理的環境進行改善，將設備本身可能出現的危險物質或是干擾物質及時清除，設備在正常運行的過程中，可以設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備范圍內并觸及危險地帶，以保障工作人員的安全性。

4 小結

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