供配电系统中的电气安全问题分析及保护措施

福建永福电力设计股份有限公司 王世强

1 供配电系统安全问题分析

1.1 接触不良

在供配电系统电气设备中，接触不良导致发生故障的概率较高，特别是在导线连接处以及与导线与设备的连接处极易发生接触不良的现象。如果相互连接良好，那么接触电阻值也会相对较小，电流通过时产生的热量较低。但是如果相互之间接触不良时，将会导致局部电阻增大，当电流通过该电阻时，就会产生较大的热量，当热能持续升高、增大到一定程度时，会导致绝缘层材料在过热环境下发生变性、损坏，从而引发火灾[1]。

1.2 短路故障

短路是电气故障的常见类型，也是导致电力系统故障的重要原因之一，当发生短路故障时，电流未按照规定路径流通，在短路处就很容易产生电火花、引发火灾。含分布式电源的配电网短路电流与传统的配电网短路电流相比存在很大的不同，其短路特性具有控制复杂性和不确定性，分布式电源短路电流不确定性主要是由于源的个数增多以及电流的流向方向更复杂引起的。其中，依据对称性原则进行分类，分布式电源短路类型主要有对称短路故障和非对称短路故障两种类型。

对称短路故障。三相短路故障属于对称性短路故障，即载流导体不通过负荷互相接触，此时由于故障点处的阻抗较小，会导致电流瞬间增大，发生三相短路故障的后果十分严重，会对电力系统的安全性造成重大影响。

非对称短路故障。分为单相接地短路、两相接地短路和两相相间短路三种类型：单相接地短路故障。在中性点不接地系统中发生单相接地短路，通常短路电流较小，是正常运行下电容电流的3倍。但相电压会上升为线电压，对绝缘要求较高；两相相间短路故障。由于系统线路没有接地，因此中性点不会发生漂移，所以其与中性点接地系统两相相间短路故障的电压与电流分布相同；两相接地短路故障。中性点不接地系统两相接地短路与中性点接地系统两相相间短路一致，但中性点发生相应漂移[2]。

1.3 超负荷

近几年随着城市居民以及工业生产用电需求量的不断加大，电气设备过负荷工作现象时有发生，这一方面是由于在设计过程中导线选型不合理导致的，另一方面是由于实际运行中导线接入负荷过多，工作电流超过了允许载流量。电流越大产生的热量也就越大，进一步加速绝缘层材料的老化，从而导致绝缘击穿、破损，引发接地、短路等一系列安全问题。

1.4 过电压及保护失灵

常见的过电压类型为工频过电压、操作过电压和雷电过电压，其中工频过电压、操作过电压为内部过电压，雷电过电压为外部过电压。过电压会造成电力线路或者电气设备绝缘击穿，不仅中断供电，甚至引发火灾；分布式电源接入供配电系统后，系统由原来的单源网络变为了多源网络，潮流由原来的单向变为了多向，可能会导致原来的继电保护设施拒动或灵敏度下降，从而导致故障不能及时切除或者扩大故障范围。

2 保护措施

2.1 建立供配电系统安全检查制度

在低压供配电系统电气工程中，建立健全安全检查制度十分关键，一套完善的安全检查制度可有效降低电气事故发生率，及早发现并及时解决问题，避免了灾难的发生，保护了人员和财产的安全，维护电力系统的安全稳定运行。对于低压供配电系统而言，通常需要安全检查的项目主要有：检查电气设备绝缘层是否完好；绝缘电阻的阻值是否处于标准范围内；保护接地措施是否符合要求；安全防火设备器材是否配备完好并且无损坏现象等，特别是在实际检查工作中还要将安全责任落实到具体的责任人身上，设定专门的安全责任人。在施工构成中，制定科学的安全检查制度，保障各个环节的质量，规范施工行为，严格按照规范操作，从而减少安全隐患。

2.2 系统智能化设计

将智能化技术应用于电力系统建设中，不仅提升了系统运行的效率，还保证了供配电系统运行的安全性和稳定性。其中，智能监控系统和智能报警系统是电力系统智能化设计的重要代表，通过对变电设备、电源设备等进行智能化监控，有利于及时发现安全隐患，大大提升了系统运行的安全性和可靠性，特别是对于一些高层建筑，通过安装电气火灾自动报警装置，及时发现安全隐患，隔绝故障范围，降低了人员伤亡和财产损失。此外，通过应用智能监控系统，还能够实现电压、电流、开关状态、可燃气体以及异常烟雾等信号的实时监测，再通过有线/无线传感装置将信息传输到相关区域。通过系统智能化设计，可及时发现故障并采取必要措施，减少故障所带来的的损失，实际应用效果良好。

2.3 合理选择保护配置

当线路发生故障时，保护应能快速、有选择性的动作，满足故障时快速、准确切除的要求。由于常规的单源网络保护多为过流、速断，不具有方向选择性，在分布式电源接入后，单源网络变为多源网络，则需增加带方向的保护、距离保护或纵联差动保护。

2.4 提升施工人员专业化素养

施工人员的专业知识和操作技能是影响整个电气工程的关键，通常情况下，在电气工程施工环节，需要施工技术人员要严格依据设计图纸要求进行施工。但是在实际情况下，由于施工条件复杂多变，往往事先设计好的图纸方案与实际场景会存在一定的出入。因此，这时就要求施工技术人员还要具有一定的分析问题和处理问题的能力，能够通过分析现场施工环境，及时发现设计图纸中存在的不理想之处，并有针对性地提出合理化建议，维护这个项目的整体利益，保证工程施工质量。这就需要施工技术人员不断提升理论专业知识，提升实际操作水平，做到理论与实践相结合。

提升施工人员的专业，还需要对相关人员进行定期的培训与考核，提升思想意识和责任意识，实现文明施工、规范施工和安全施工。

2.5 加强设备与材料的质量控制

设备与材料的质量控制也是影响供配电系统安全的关键因素之一，材料与设备是构筑电力系统的“基石”，一旦材料与设备本身的质量出现问题时，不仅会影响到整个系统运行的效率，而且还会导致整个电力系统安全受到严重威胁，因此，要着重加强设备与材料的质量控制，时时将质量问题摆放在首位。

首先，在购置相关设备和原材料时，要做好供应商调查，选择资质齐全的厂家，并要做好设备与材料的入厂检验，严禁不合格品或未经质量检验、具有安全隐患的次品流入到工程中，确保能够从源头上杜绝该问题的发生。

其次，在设备与材料的具体应用环节中，要保证技术人员详细了解并掌握设备的运行参数以及材料的理化性质等，详细阅读使用说明书，做到对设备及材料的性质了如指掌，控制好环境条件，完全依据标准规范严格操作执行，保证工程的建设质量，有利于维护电力系统的的安全高效运行。

3 结语

在供配电系统建设中，安全一直是需要引起高度重视的问题。保证工程设计与施工的科学性和安全性，制定切实可行的设计方案，提高施工人员的专业性，加强电气安全管理，建立安全检查制度，做好设备与材料的质量控制，时刻将安全问题摆放在首位，尽可能降低故障发生概率，不断提高电力系统行业的经济效益和社会效益。