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电厂低压配电系统接地故障保护分析及改进

发表时间：2021/6/29 来源：《基层建设》2021年第6期作者：叶威

[导读] 摘要：本文首先详细介绍了电厂低压配电接地故障原因，并且以此作为基础，通过TN系统概论、IT系统概论、TT系统概论、TN系统接地保护技术以及IT系统接地保护技术等相关方面，进一步介绍电厂低压配电系统接地模式概论，进一步总结出电厂低压配电系统故障应用策略。

        深圳市晟世环保能源股份有限公司广东深圳 518000
        摘要：本文首先详细介绍了电厂低压配电接地故障原因，并且以此作为基础，通过TN系统概论、IT系统概论、TT系统概论、TN系统接地保护技术以及IT系统接地保护技术等相关方面，进一步介绍电厂低压配电系统接地模式概论，进一步总结出电厂低压配电系统故障应用策略。
        关键词：接地故障；配电系统；零线保护技术；TN-S系统
        由于我国社会经济水平不断提升，进一步推动和促进电压系统基础设施建设，其中电厂低压配电系统接地故障保护与工业生产，以及日常生活产生重要联系，因此本次研究需要以低压配电系统作为核心研究要点，不断完善和优化系统建设程度。但是根据现阶段电厂低压配电系统接地故障现状，其系统仍然存在着问题和不足，进而为工业生产带来不良影响。
        一、电厂低压配电接地故障原因
        电厂低压配电系统在接地故障分析环节上，从本质上看则是电力结构中相线接地或者与接地结构相关的电力引导结构体，由于线路短路问题所出现的电气设备故障，一旦产生此类问题和不足，则需要在设备产生故障时间段范围内，安装与接地故障相关的电气设备，防止系统产生电压风险。其中电厂低压配电接地一旦产生电压失衡问题后，极易产生触电安全问题和事故，最终导致电路接地点构成电弧物质、电火花物质等，导致周边环境周边可燃物能够被点燃，引发火灾问题和事故的产生，最终存在较大的安全问题和隐患。所以，为了有效解决电厂低压配电系统接地问题和故障，进一步减少电力运行影响，低压配电系统内部结构中可能出现的接地问题，主要原因则是由于系统结构施工不完整，或者线路材料质量无法达到标准要求，造成电厂低压配电系统零线保护技术措施质量水平较低，在电厂配电系统后续运转过程中，会进一步存在较为明显的故障问题和风险。同时由于电厂低压配电系统运转环节中，大多数施工人员基础责任意识水平相对较低，无法严格按照电厂低压配电系统专业要求完成各个环节工程实施，无法标准开展电力工程作业，从而埋下安全质量隐患[1]。除此之外，我国大部分电厂低压配电系统仍然使用老化严重的电气设备，并且企业为了减少经济成本整体投入，无法及时更换已经损坏设备，最终导致接地问题或者故障。
        二、电厂低压配电系统接地模式概论
        （一）TN系统概论
        TN系统在电厂低压配电系统内部结构中，从本质上看则是将电气设备的金属材质外部表面与零线结构相互连接。而其系统结构特点主要从两个方面作为核心出发点，其一，TN系统硬件设备外部表面携带电力后，经过技术处理，系统内部可以将产生电流遗漏转变为短路电流结构，并且在实际操作过程中，相比TT系统产生的电流更大，因此针对此种系统运转实际情况，一旦熔断设备熔丝断裂，其系统结构断路器会立刻跳闸，导致设备结构电力截断，最终实现电力设备和系统安全保护水平。其二，由于TN系统需要使用材料相对较少，因此可以进一步节省工作时间，比较适合大面积宣传和推广。其中TN系统根据应用实际情况可以分为三种模式。
        第一，TN-S系统在日常操作过程中，需要将系统内部结构中的中性线以及保护结构线分隔，保证电器外部表面区域的电力引导区域和保护线路相互连接，所以此种技术模式通常适用于压低电力系统基础环境。第二，TN-C系统结构的中性线路会与保护线路共同合成为PEN线路结构，同时电气设备外部表面的引导部分需要与PEN线路相互连接，因此一般适用于常见工业厂区。第三，TN-C-S系统内部结构中，由于系统中性线结构以及保护线节后能够有效合成PEN线路，直至到达某点线路结构随后分开，因此适用于各种变电所基础环境和场地。
        （二）IT系统概论
        在IT系统结构中，其中I则代表了电源两侧没有工作接地保障，或者经过高阻碍和抗拒力接地系统，而T则代表了压力负载，进而保证电气设备接地结构保护。由于系统应用时间相对较短，但是系统基础安全性和稳定性相对较高，能够适用于不允许停电的环境和场地，进而对于连续性供电要求相对较高。除此之外，IT系统实际应用和操作过程中，及时中性线路无法正常接地，并且设备结构产生漏电问题后，其电流相对较小，不会影响电源以及基础电压的平衡性，从本质上说，相比TT系统的安全性相对较高[2]。但是在电力系统运转过程中，其电力供应距离相对较长，其设备外部表面会携带一定水平电力，会带来危险性。
        （三）TT系统概论
        TT系统在运转过程中，普遍使用中性位置点作为接地保护系统，是电气设备的外壳接地系统。因此此种系统运转特点则是设备外部表面自身具备电力，进而针对接地保护系统产生核心作用，有效防止人体触电事故的产生。然而系统运转过程中，低压断路器则无法有效控制电力运转可行性，最终造成跳闸现状和问题，此时如果漏电设备外部表面电压数据远远比安全基础电压高。但是当电流漏电情况校对较小时，即使在系统结构中共包含熔断设备，其内部熔丝结构同样不宜过度产生熔断问题，此时该设备系统还需要使用漏电保护设备，所以此种设备无法有效被推广和宣传，无法进行回收和再利用。
        （四）TN系统接地保护技术
        TN系统接地保护系统产生故障和问题时，为了进一步完成接地保护作用，其系统内部结构中的中性线电位应该尽可能贴近大地电位。所以系统中性线不仅需要重复性接地系统，又需要开展平均均匀分布。而TN系统接地系统产生基础条件时，最好对于每一位接户线路以及引导线路进行接地技术处理。同时在终端用户操作过程中，设备安装和应用过程中，其设备对于剩余电流开展基础保护。尤其在系统基础保护中性线路结构上，不能及时安装熔断设备，同样也不能单独安装开关控制和管理设备。除此之外，变压设备在低压侧面结构以及出线回路结构上，不仅需要单独安装电流保护设备，一旦产生电路短路问题、电流负荷等相关问题，其系统能够全面发挥出基础保护功能。同时使用TN-C-S系统时，一旦保护线路和中性线路全面分开后，则无法再次合并。及时分开后，其中性线路也无法重复性接地。如表1，配电系统接地检查表[3]。
        （五）IT系统接地保护技术
        为了进一步保证IT系统接地保护技术，在电力变压设备低压侧面以及出线回路方面上，不仅需要安装电流保护基础设备，一旦产生线路短路、过负荷等相关问题，IT系统则需要及时发挥出基础保护功能。同时，在线路变压设备的低压侧面运转过程中，中性线路不能为电压为220V等单向供电。因此如果在电力系统使用带点引导结构体，就无法直接开展接地系统。除此之外，系统正常运转过程中，还需要详细检查系统三相接地绝缘数值，并且在系统正常运转条件和状态下，仍然需要保证系统漏电电流运转数据低于30ma。同时无论是电力低压系统的中性位置点，还是线路回路终端结构相线，都需要有效防止高压击穿，所以针对其压力数据，使用高压击穿熔断设备。
                       表1 配电系统接地检查表

        三、电厂低压配电系统故障应用策略
        为了进一步减少或者降低由于外界影响因素，进而导致电厂低压配电系统故障问题和接地事故，因此需要针对电厂低压配电系统开展方案设计和工程实施，并且严格按照专业操作流程和规范进行，防止由于配电系统操作规范产生安全问题和质量风险。目前由于低压配电系统自身结构十分复杂，并且配电系统整体复杂程度不断提升，因此针对此种低压配电环境，需要安排经验丰富的专业技术人员进行岗位和电力项目专项负责，确保电厂低压配电系统接地系统各个环节的安全性和有效性，防止在电气设备运输过程中造成破损[4]。
        电厂低压配电系统以及专业设备作为电力系统重要组成结构部分，在系统安装和项目施工过程中，需要严格遵照安全性基础原则，在稳定环境下最大限度选择易燃材料，并且在低压配电系统运转过程中，需要尽可能防止和避免与易燃物质接触，防止由于低压电力系统运转故障发生火灾，进而影响电力配置系统的正常运转。除此之外，为了进一步提升电厂低压配电系统基础防火性能，在系统内部结构中应该尽可能选择防火基础性能良好的系统结构线路，比如：具有阻燃性能的铜芯导线，由于自身单位限度内电阻较小，并且其自身具备良好的电流运输基础能力，因此线路运行和基础稳定性相对较高。
        四、结束语
        由此可见，低压配线系统接地故障系统在实际开展方案结构设计时，能够进一步提升系统基础运转稳定性和安全性。同时根据配线系统实际情况，选择所对应的接地故障保障，并且充分结合常见问题，进一步控制技术结构要点，从根本上保证电厂低压配电系统运转水平。
        参考文献：
        [1]严俊. 工厂低压供配电设计中接地系统及接地故障保护研究[J]. 电力系统装备，2019（8）：110-111.
        [2]袁岫琦，李阳，胡何昕，等. 基于Matlab/Simulink的常见低压配电系统单相接地故障火灾发生可能性研究[J]. 武警学院学报，2019，035（004）：10-16.
        [3]龙茹悦，黄纯，汤涛，等. 一种谐振接地系统的配电线路接地故障选线新方法[J]. 电力系统保护与控制，2019，047（021）：21-29.
        [4]袁涛. 低压配电单相接地故障保护的设计与应用[J]. 机电工程技术，2020，v.49；No.338（05）：154-156.