供配電系統中的電氣安全問題分析及保護措施

福建永福電力設計股份有限公司 王世強

1 供配電系統安全問題分析

1.1 接觸不良

在供配電系統電氣設備中，接觸不良導致發生故障的概率較高，特別是在導線連接處以及與導線與設備的連接處極易發生接觸不良的現象。如果相互連接良好，那么接觸電阻值也會相對較小，電流通過時產生的熱量較低。但是如果相互之間接觸不良時，將會導致局部電阻增大，當電流通過該電阻時，就會產生較大的熱量，當熱能持續升高、增大到一定程度時，會導致絕緣層材料在過熱環境下發生變性、損壞，從而引發火災[1]。

1.2 短路故障

短路是電氣故障的常見類型，也是導致電力系統故障的重要原因之一，當發生短路故障時，電流未按照規定路徑流通，在短路處就很容易產生電火花、引發火災。含分布式電源的配電網短路電流與傳統的配電網短路電流相比存在很大的不同，其短路特性具有控制復雜性和不確定性，分布式電源短路電流不確定性主要是由于源的個數增多以及電流的流向方向更復雜引起的。其中，依據對稱性原則進行分類，分布式電源短路類型主要有對稱短路故障和非對稱短路故障兩種類型。

對稱短路故障。三相短路故障屬于對稱性短路故障，即載流導體不通過負荷互相接觸，此時由于故障點處的阻抗較小，會導致電流瞬間增大，發生三相短路故障的后果十分嚴重，會對電力系統的安全性造成重大影響。

非對稱短路故障。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：單相接地短路故障。在中性點不接地系統中發生單相接地短路，通常短路電流較小，是正常運行下電容電流的3倍。但相電壓會上升為線電壓，對絕緣要求較高；兩相相間短路故障。由于系統線路沒有接地，因此中性點不會發生漂移，所以其與中性點接地系統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。中性點不接地系統兩相接地短路與中性點接地系統兩相相間短路一致，但中性點發生相應漂移[2]。

1.3 超負荷

近幾年隨著城市居民以及工業生產用電需求量的不斷加大，電氣設備過負荷工作現象時有發生，這一方面是由于在設計過程中導線選型不合理導致的，另一方面是由于實際運行中導線接入負荷過多，工作電流超過了允許載流量。電流越大產生的熱量也就越大，進一步加速絕緣層材料的老化，從而導致絕緣擊穿、破損，引發接地、短路等一系列安全問題。

1.4 過電壓及保護失靈

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、操作過電壓為內部過電壓，雷電過電壓為外部過電壓。過電壓會造成電力線路或者電氣設備絕緣擊穿，不僅中斷供電，甚至引發火災；分布式電源接入供配電系統后，系統由原來的單源網絡變為了多源網絡，潮流由原來的單向變為了多向，可能會導致原來的繼電保護設施拒動或靈敏度下降，從而導致故障不能及時切除或者擴大故障范圍。

2 保護措施

2.1 建立供配電系統安全檢查制度

在低壓供配電系統電氣工程中，建立健全安全檢查制度十分關鍵，一套完善的安全檢查制度可有效降低電氣事故發生率，及早發現并及時解決問題，避免了災難的發生，保護了人員和財產的安全，維護電力系統的安全穩定運行。對于低壓供配電系統而言，通常需要安全檢查的項目主要有：檢查電氣設備絕緣層是否完好；絕緣電阻的阻值是否處于標準范圍內；保護接地措施是否符合要求；安全防火設備器材是否配備完好并且無損壞現象等，特別是在實際檢查工作中還要將安全責任落實到具體的責任人身上，設定專門的安全責任人。在施工構成中，制定科學的安全檢查制度，保障各個環節的質量，規范施工行為，嚴格按照規范操作，從而減少安全隱患。

2.2 系統智能化設計

將智能化技術應用于電力系統建設中，不僅提升了系統運行的效率，還保證了供配電系統運行的安全性和穩定性。其中，智能監控系統和智能報警系統是電力系統智能化設計的重要代表，通過對變電設備、電源設備等進行智能化監控，有利于及時發現安全隱患，大大提升了系統運行的安全性和可靠性，特別是對于一些高層建筑，通過安裝電氣火災自動報警裝置，及時發現安全隱患，隔絕故障范圍，降低了人員傷亡和財產損失。此外，通過應用智能監控系統，還能夠實現電壓、電流、開關狀態、可燃氣體以及異常煙霧等信號的實時監測，再通過有線/無線傳感裝置將信息傳輸到相關區域。通過系統智能化設計，可及時發現故障并采取必要措施，減少故障所帶來的的損失，實際應用效果良好。

2.3 合理選擇保護配置

當線路發生故障時，保護應能快速、有選擇性的動作，滿足故障時快速、準確切除的要求。由于常規的單源網絡保護多為過流、速斷，不具有方向選擇性，在分布式電源接入后，單源網絡變為多源網絡，則需增加帶方向的保護、距離保護或縱聯差動保護。

2.4 提升施工人員專業化素養

施工人員的專業知識和操作技能是影響整個電氣工程的關鍵，通常情況下，在電氣工程施工環節，需要施工技術人員要嚴格依據設計圖紙要求進行施工。但是在實際情況下，由于施工條件復雜多變，往往事先設計好的圖紙方案與實際場景會存在一定的出入。因此，這時就要求施工技術人員還要具有一定的分析問題和處理問題的能力，能夠通過分析現場施工環境，及時發現設計圖紙中存在的不理想之處，并有針對性地提出合理化建議，維護這個項目的整體利益，保證工程施工質量。這就需要施工技術人員不斷提升理論專業知識，提升實際操作水平，做到理論與實踐相結合。

提升施工人員的專業，還需要對相關人員進行定期的培訓與考核，提升思想意識和責任意識，實現文明施工、規范施工和安全施工。

2.5 加強設備與材料的質量控制

設備與材料的質量控制也是影響供配電系統安全的關鍵因素之一，材料與設備是構筑電力系統的“基石”，一旦材料與設備本身的質量出現問題時，不僅會影響到整個系統運行的效率，而且還會導致整個電力系統安全受到嚴重威脅，因此，要著重加強設備與材料的質量控制，時時將質量問題擺放在首位。

首先，在購置相關設備和原材料時，要做好供應商調查，選擇資質齊全的廠家，并要做好設備與材料的入廠檢驗，嚴禁不合格品或未經質量檢驗、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生。

其次，在設備與材料的具體應用環節中，要保證技術人員詳細了解并掌握設備的運行參數以及材料的理化性質等，詳細閱讀使用說明書，做到對設備及材料的性質了如指掌，控制好環境條件，完全依據標準規范嚴格操作執行，保證工程的建設質量，有利于維護電力系統的的安全高效運行。

3 結語

在供配電系統建設中，安全一直是需要引起高度重視的問題。保證工程設計與施工的科學性和安全性，制定切實可行的設計方案，提高施工人員的專業性，加強電氣安全管理，建立安全檢查制度，做好設備與材料的質量控制，時刻將安全問題擺放在首位，盡可能降低故障發生概率，不斷提高電力系統行業的經濟效益和社會效益。