火力发电厂电气设计中低压配电系统安全性

刘广耀

（山东华电节能技术有限公司 山东济南 250000）

近年来，随着社会、经济的发展与科学技术的进步，社会和经济的发展越来越离不开电力资源，在火力发电厂的电气设计中的低压配电系统也在设计上给予了严格的管理。火力发电厂运行阶段，电压负荷较大，若是低压配电系统在实际操作的过程中发生出现了安全问题，那么必然会对火力发电厂带来严重的损失，不利于发电厂的经济效益。发电厂的电气设计过程中，为了保证低压配电系统运行的可靠性和安全性，就要针对低压配线系统中各个方面进行优化，并且从多个层面进行安全性提高的分析。电气设计人员要根据火力发电厂实际工作阶段的各个环节进行分析，进行低压配电系统的合理设计，分析火力发电厂中电网配置的问题、设备安装的问题等，将火力发电厂低压配电系统的优势充分发挥出来，以减少事故的发生率，保证火力发电厂安全、稳定地运行，并且获取良好的收益。

1 火力发电厂电气设计环节的低压配电系统

我国电力行业改革和发展，电网相关的建设工程规模不断增大，从而社会各界在生产和生活方面对电力能源的需求越来越高，因此也对火力发电场的运营带来了一定的挑战。火力发电行业在电力的生产、运输的环节涉及的设备及系统都非常复杂，低压配电系统是影响电力供应水平的主要因素，同时，电气设计在火力发电厂运行中有重要意义。在具体的电气设计阶段，必须要结合电厂的负荷情况进行，才能保证设计结果符合火力发电厂发展的要求。现场要注意管控好热源，做好灰尘的清洁和处理，以免出现振动问题对火力发电厂造成不良影响。使用专门的消防用电设备，在消防设备使用中，为了提高用电的可靠性，就要在配电箱外围设置双电源切换装置。配电间设计阶段，为了避免发生突发情况，就可以采用应急照明提供相应电源。电气设计环节，电缆线路、基础设施等都要符合质量标准，而且低压配电系统采用的就是接地保护装置，能够降低事故发生率，提高用电的安全性［1］，详见图1。

图1 火力发电厂电气设计

2 在电气设计环节中常用的低压配电接线模式

2.1 IT接线

IT 系统是一种三相三线的系统，具有极强的稳定性、可靠性和安全性，真正发挥不停歇供电的效果。IT系统的电源端口区域均采用高电阻、高电抗的接地保护措施，变压器一般不需要实施接地保护措施，电气设备外部露出的导线采用的是直接接地的保护措施。在IT系统中，某个相线出现了故障，如果接地流经的电流量较小，那么配电系统的安全性、可靠性就会受到影响，不过其他线路能够维持正常的电能供应状态。低压配电系统运行阶段极易发生绝缘损伤的情况，电气设备的金属外壳也容易出现带电故障，由于接地保护的实施，工作人员也能够避免接触设备的外壳而威胁生命安全，最主要的原因为故障电流是通过直接接地线进入地面，能够减少人体流经的电流，从而有效保证了设备及工作人员的安全。IT系统能够提高系统供电的稳定性，同时，供电的安全性也会提高，适用于供电时间长、供电量较大且对电能有极高需求的地区。IT系统是当前大多数火力发电厂采用的接电模式。

2.2 低压配电的TT接线方式

低压配电系统中的TT接线方式，该接电方式作为电气设计中电源中性点常用的保护措施，电气设备外部露出的部分也采用的为直接接地的保护措施。简单来讲，电气设备的金属外壳作为一个单独接地的系统，这种模式能够断开电源端接地线与负荷端接地线之间的关系，那么在发生故障的时候，故障电流就不会进入到其他设备中，能够将故障控制在极小的范围中。TT系统的最大特点在于减少电力设备之间的接地保护措施发生干扰，电源中性点的装置一般不会对电力设备的正常运行造成阻碍［2］。一般来讲，TT系统一般应用范围较小，而且其应用中对电能的需求要求不高。我国的农村电力覆盖面大、用电负荷较为分散，因此，TT低压配电系统是最常用的手段，要不断地针对TT系统进行创新和发展，从而保证农村地区用电的安全性，减少故障发生率。TT 系统在电气系统中发挥着至关重要的作用，而且该系统非常适合用在用电设备数量少且用电需求小的地区，如农村地区、山区等。火力发电厂中的工作人员必须重视IT系统的应用，将这一系统的优势发挥出来，提高供电的可靠性。

2.3 低压配电系统中的TN接线模式

低压配电系统中的TN 系统在火力发电厂的电气设计中是最为常见的接线模式，其最大的优势就是通过一根保护线可以将设备金属外壳连接起来，通过中性点进行接地保护，从而形成了一个整体、统一的保护系统。TN系统应用中，需要注意的一点就是要检查电力线路的截断面积，在保证满足我国电力行业运行标准的情况下，实现各个保护线的连接，要避免出现金属短路、电流过大等问题，可以通过电流保护器进行解决。目前，TN系统还可分为TN-S模式、TN-C-S模式、TN-C模式。其中，TN-S模式采用的是三相四线与PE线结合的设计，N 线及PE 线相互独立。TN-C-S 模式将N 线与PE 线结合起来，从而形成接地系统，多用于较为危险的作业现场。TN-C接线方式最为简单，采用的就是常见的三相四线接线模式。不同情况下的TN系统的不同模式有各自的优点，根据实际的情况选择合适的模式，例如，TN-S和PE线适用于存放精密电子仪器的场合，TN-C-S 适用于工业、矿业企业中。只有保证不同模式都能被合理地应用，才能促进其发挥自身的优势，提高火力发电厂的运行安全。

3 火力发电厂低压配电系统的接地保护设计

火力发电厂中的电压配电系统设计阶段，要保证其接地保护的设计符合火力发电厂的发展需求，而且保护线的质量、电气设备及系统接地模式的选择都要纳入考虑范畴。实际设计阶段，不管采用何种形式的接地保护，都要通过总等电位联结，避免配电系统以外的电压对电路系统造成影响。低压配电TT 系统的主要作用就是保护供电系统外漏导电，如果外漏导电的部分发生了问题，电压在未超过极限值的情况下，TT就会发出警报；如果电压超过了极限值，系统就会自动切断电源，以免发生故障。低压配电IT系统主要用于电气设备的外漏导电部分，若是供电中这一部分发生了故障，那么IT系统会自动切断电源进行保护。TN系统主要作用是避免故障电流过大而对系统造成较大影响，实际应用阶段，采用电流保护器进行电流负荷的保护。如果低压配电系统的线路过长、导线截面过小的时候，可以采用漏电保护器来保证用电的安全性。

4 提高火力发电厂低压配电接电安全性的对策

4.1 合理使用漏电断路器

要促进低压配电系统实现安全、可靠的应用，在电气设计的过程中，就必须重视漏电断路器的应用，以此来保护接地保护装置的稳定性。漏电保护器使用中需要做好参数的设置，要注意以下几点要求。首先，漏电保护器一般使用在低压配电系统的末端装置，要注意控制电击能量上限，不可超过要求范围。其次，漏电保护器中的额定电流必须高于低压配电系统的漏电电流，才能保证不会对系统运行造成影响。电气设计中，可以将漏电断路器应用在供电主干线、供电系统末端设备中，从而能够实现对系统的全方位保护［3］。火力发电厂低压配电箱的接地保护中必然会应用到漏电保护器，为了提高低压配电系统的安全性，那么就要将漏电保护器的参数与低压配电系统的数据相匹配，尤其是额定电流要做好设置。

4.2 重视对系统进行维护

要保证低压配电系统得到稳定安全的运行，那么就必然需要提高技术人员、工作人员专业能力、综合素质。第一，火力发电厂中要积极开展安全理论教育，提高技术人员、管理人员对低压配电系统的重视度和认知度，树立良好的安全用电意识，才能促进各项工作有条不紊地进行。第二，组织工作人员参加相关的技术培训，保证工作人员了解更多的电气设计、配电系统的专业知识，了解系统的技术工作原理，从而加强对低压配电系统运行的维护质量。随着科学技术的发展，火力发电厂还要不断研发和引进新技术、新工艺，不断提高低压配电系统的运行效率及安全性。

4.3 针对影响安全的因素分析，制定合理的解决对策

火力发电厂中低压配电系统运行中，对系统安全运行造成影响的因素包括过载短路问题、接地质量问题等。发电厂的改建、发展从而引发低压配电系统使用的接地模式较为复杂和混乱，同时管理也不到位，从而阻碍了系统的运行安全。受到接地保护装置、漏电保护等问题的影响，无法对低压配电系统的漏电给予严密监测，因此极易引发一系列安全事故［4］。根据上述的影响因素，制订合理的解决方案。

第一，制订安全方案。火力发电厂必须找到影响低压配电系统安全运行的因素，结合火力发电厂的实际运营情况，选择合适的保护装置和接地方式，落实具体的保护对策，从而提高低压配电系统设备及系统运行的安全性。同时，火力发电厂的相关部门还要加强对安全技术、设备维护技术的更新，真正地提高低压配电系统运行的安全性。

第二，找到合理的接线模式。选择合理的接线模式是保证低压配电系统稳定运行的基础，也能保证进等电位连接方式的应用，借助周围的建筑，将外露导电设备连接起来并且与保护线连接，减少安全事故的发生率。同时，低压配电系统中的电压零线可以通过重复接地的方法来提高其安全性能，如果电压零线出现了断裂的情况，那么会在重复接地模式下减少电压，从而保证低压配电系统的正常、安全运行。

第三，制定安全检查机制。火力发电厂运行阶段，要制定完善的安全检查制度规范低压配电系统的运行。检查过程中，首先要重视在火力发电厂进行安全用电的宣传，让工作人员都能主动、自觉地参与到系统检查中，配合检查工作的进行。其次，定期检查中，工作人员还要细化检查流程，及时发现风险因素。最后，利用先进技术和规范化的检修方式，加强对配电系统的安全维护，满足电厂的需求［5-6］。

5 结语

火力发电厂在电气设计的过程中，为了保证低压配电系统运行的安全性和稳定性，就要针对火力发电厂的各个方面进行分析，对火力发电厂的每个环节都要给予重视且做好设计，如低压配电系统设计、供电网络布置、末端设备安装等，只有做好各个环节的设计，才能真正发挥保护火力发电厂低压配电系统的作用，解决安全隐患，保证火力发电厂稳定安全运行。火力发电厂运营阶段，低压配电系统的安全性对其有重要影响。根据低压配电系统的不同运行模式，火力发电厂要积极地找到影响低压配电系统不安全运行的因素，选择合理的方式解决，提高低压配电系统的安全性，同时也是对火力发电厂运行安全的保护。电气设计人员要根据火力发电厂实际工作阶段的各个环节进行分析，将火力发电厂低压配电系统的作用发挥出来，减少事故的发生率，保证火力发电厂安全、稳定地运行，并且获取良好的收益。