垃圾焚燒發(fā)電廠若干常見電氣故障及應(yīng)對措施

曾凱祥

摘要：垃圾焚燒發(fā)電作為一種高效而且情節(jié)的處理生活垃圾的方式現(xiàn)今成為各地方解決垃圾處理困境的最佳選擇。而這其中，電氣設(shè)備的正常運(yùn)行對垃圾電廠的運(yùn)營至關(guān)重要。本文試圖對若干已投運(yùn)項(xiàng)目反饋的電氣故障，從設(shè)計(jì)上提出解決方案，以避免電氣故障的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒發(fā)電廠;電氣故障;應(yīng)對措施

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國民生活水平的提高，生活垃圾量與日俱增，成為城鄉(xiāng)發(fā)展當(dāng)中一個迫切需要解決的問題。而隨著技術(shù)的發(fā)展，垃圾焚燒發(fā)電已能很好的處理好尾氣尤其是二噁英的排放問題，垃圾焚燒發(fā)電作為一種高效而且清潔的處理生活垃圾的方式成為了各地方解決垃圾圍城困境的不二選擇。但是，隨著投運(yùn)的項(xiàng)目逐漸增多，也逐漸出現(xiàn)一些對設(shè)備正常運(yùn)行甚至人身安全產(chǎn)生威脅的電氣故障。為保證垃圾焚燒發(fā)電廠能正常處理城鄉(xiāng)生活垃圾，就需要在設(shè)計(jì)中特別注意相關(guān)做法，避免此類故障的發(fā)生，完善前期設(shè)計(jì)，消除故障隱患。

1發(fā)電廠電氣設(shè)備運(yùn)行中常見故障

1.1單相接地故障導(dǎo)致電氣火災(zāi)

垃圾焚燒發(fā)電廠低壓側(cè)一般采用的是TN-S接地型式，單相接地故障電流小，若開關(guān)導(dǎo)線沒有匹配好，很容易在接地故障產(chǎn)生時開關(guān)無法可靠動作導(dǎo)致人身電擊事故或者導(dǎo)線過熱絕緣損壞以致引起電氣火災(zāi)。主廠房垃圾坑卸料口區(qū)域、焚燒間及煙氣凈化間這三個區(qū)域空間大，且垃圾坑生活垃圾的發(fā)酵會產(chǎn)生甲烷等爆炸危險氣體，焚燒間及煙氣間有大量設(shè)備及管線，若接地故障引起的電氣火災(zāi)發(fā)生在這三個位置，可能會引起生產(chǎn)及安全事故。

1.2導(dǎo)線溫升過大、絕緣老化快

導(dǎo)線作為設(shè)備電流的載體，其絕緣性能是決定電氣設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性的重要因素。絕緣性能降低就會導(dǎo)致設(shè)備在運(yùn)行期間出現(xiàn)短路等風(fēng)險隱患，導(dǎo)致設(shè)備的故障，嚴(yán)重時還會誘發(fā)火災(zāi)等風(fēng)險。而造成該故障的原因具體可以歸結(jié)為以下幾個方面：（1）導(dǎo)線受到外界條件的影響，如長期暴露在潮濕的環(huán)境下，導(dǎo)致整體絕緣性能降低;（2）導(dǎo)線運(yùn)行時溫升超過正常指標(biāo)，電氣設(shè)備在運(yùn)行中，如果所帶負(fù)荷過大會導(dǎo)致導(dǎo)線局部溫度增加，加速導(dǎo)線絕緣的老化。

1.3路燈接地故障

垃圾焚燒發(fā)電廠正常均為全天候運(yùn)行，道路照明對夜晚垃圾運(yùn)輸起著重要的指引作用，所以應(yīng)該保障路燈的正常運(yùn)行。當(dāng)下路燈一般是金屬燈桿，立在道路邊緣極易被人所觸及，若是路燈發(fā)生接地故障而開關(guān)又沒有可靠動作，人觸碰燈桿就會電擊事故，尤其在雨天人體濕潤人體阻抗小，接觸電壓是很可能導(dǎo)致心室纖維性顫動的。

1.4煙氣CEMS設(shè)備被閃電電涌侵入損壞

垃圾焚燒發(fā)電廠對煙氣排放有嚴(yán)格的要求，應(yīng)設(shè)置CEMS煙氣監(jiān)測裝置對排放煙氣進(jìn)行監(jiān)測報(bào)告。煙氣監(jiān)測設(shè)備一般放置在煙囪內(nèi)，而煙囪作為整個電廠區(qū)域的最高建筑物，其遭受雷擊的概率是最大的。某位于多雷區(qū)項(xiàng)目就反饋過煙氣監(jiān)測設(shè)備在雷雨天被擊壞。根據(jù)現(xiàn)場情況分析，是雷擊后被閃電電涌侵入導(dǎo)致設(shè)備被擊壞。

2應(yīng)對措施

2.1單相接地故障導(dǎo)致電氣火災(zāi)的應(yīng)對措施

單相接地故障電流的大小受線路長度及導(dǎo)體線徑影響，不同保護(hù)電器和不同布線路徑其故障電流的大小及保護(hù)電器的配合是不一樣的。按國家標(biāo)準(zhǔn)GB50064-2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》5.2節(jié)之規(guī)定，對于TN系統(tǒng)，應(yīng)保證單相接地故障電流小于或等于保護(hù)電器在規(guī)定時間內(nèi)切斷故障回路的動作電流，配電線路或僅供給固定式電器設(shè)備用電的末端線路不宜大于5s?，F(xiàn)今行業(yè)內(nèi)一般使用斷路器兼作間接接觸故障防護(hù)電器，《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊》（第四版 以下簡稱配四）11.2.4節(jié)給出了回路最小接地故障電流的近似公式，根據(jù)規(guī)范對保護(hù)電器和短路電流關(guān)系的要求可進(jìn)一步得出線路長度與保護(hù)電器整定電流的關(guān)系公式。國標(biāo)圖集19DX101-1《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》編制組參考國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)對線路單相接地故障電流與保護(hù)電器配合的公式進(jìn)行推演、簡化，考慮實(shí)際情況后得出了實(shí)用公式，并根據(jù)公式計(jì)算出斷路器用作故障保護(hù)的最大允許線路長度制成表格，見圖集表4.31。設(shè)計(jì)中可直接根據(jù)圖集所給數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)過程中對較長的線路進(jìn)行校驗(yàn)，若無法保護(hù)得到可采取增大導(dǎo)線截面或者減小斷路器瞬動電流的措施。若增大截面不經(jīng)濟(jì)且減小斷路器瞬動電流不可行，亦可改用剩余電流保護(hù)裝置作為保護(hù)電器，可快速切斷單相接地故障回路。

2.2導(dǎo)線溫升過大、絕緣老化快的應(yīng)對措施

在設(shè)計(jì)階段應(yīng)根據(jù)回路所帶負(fù)荷的情況進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果匹配開關(guān)和線路，使得線路能被開關(guān)保護(hù)。在垃圾焚燒發(fā)電廠中負(fù)荷計(jì)算一般采用的是需要系數(shù)法，配四1.4節(jié)已給出相關(guān)公式和數(shù)據(jù)，計(jì)算時應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)按配四給出的需要系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并在各級母線考慮同時系數(shù)。需要注意的是，按照配四12.1.1.4節(jié)所給電動機(jī)額定電流的計(jì)算公式，是需要計(jì)及電動機(jī)滿載時的效率的，所以應(yīng)該在選擇電纜的時候考慮此部分的系數(shù)，要求廠家提供資料以便驗(yàn)算。部分電機(jī)，如滲瀝液處理站的潛水?dāng)嚢铏C(jī)比較特別，其效率很低導(dǎo)致其工作電流很大，往往比同功率的普通電機(jī)大一到兩級。對于這種電機(jī)就要額外注意，其電纜及保護(hù)電器應(yīng)根據(jù)電機(jī)工作電流進(jìn)行選擇。除線徑外，亦應(yīng)根據(jù)具體環(huán)境設(shè)計(jì)線路敷設(shè)方式，可參考配四表10.1-1。還應(yīng)注意到的是，施工質(zhì)量亦是十分重要的，應(yīng)該做好施工質(zhì)量的控制和驗(yàn)收工作。

2.3路燈接地故障的應(yīng)對措施

垃圾焚燒發(fā)電廠除主廠房外一般還有辦公樓、宿舍樓、滲瀝液處理站、水泵房、冷卻塔、油泵房、門衛(wèi)室、地磅房等建筑，受建筑地塊影響廠區(qū)可能是狹長形，因而廠區(qū)道路照明線路最長可達(dá)800米。根據(jù)規(guī)范要求，遠(yuǎn)離建筑物的用電設(shè)備可采用TT系統(tǒng)，GB50064-2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》5.2節(jié)，采用TT系統(tǒng)時其保護(hù)電器應(yīng)采用剩余電流動作保護(hù)電器。設(shè)置RCD時應(yīng)對其額定剩余電流進(jìn)行校驗(yàn)，某項(xiàng)目反饋投運(yùn)幾年后路燈回路在雨天時容易跳閘，后面查明其路燈回路使用的是30mA剩余電流保護(hù)器。配四11.7.7節(jié)，給出了常用設(shè)備及電纜正常泄漏電流的數(shù)據(jù)，但應(yīng)該考慮線路老化及施工不規(guī)范造成電纜外皮局部損傷的不可控情況，應(yīng)該在保證人身安全的前提下稍微大些以免影響路燈的正常使用。根據(jù)《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》的公式，使用100mA剩余電流保護(hù)器時為保障人身安所需要的接地電阻所要求的路燈接地電阻極小，一百歐姆左右即可滿足要求，即使在高土壤電阻率的環(huán)境也適用。故而建議垃圾發(fā)電廠室外道路照明采用100mA剩余電流保護(hù)器作接地故障保護(hù)。

2.4煙氣CEMS設(shè)備被閃電電涌侵入損壞的應(yīng)對措施

煙囪CEMS設(shè)備作為電子信息設(shè)備，應(yīng)按GB50343-2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》確定雷電防護(hù)等級，并按防護(hù)等級采取相應(yīng)的防雷措施，包括等電位、共用接地、電磁屏蔽、設(shè)置浪涌保護(hù)器等。煙囪是利用四根柱子作引下線并利用基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋作自然接地裝置，防雷接地裝置的接地與防閃電感應(yīng)、內(nèi)部防雷裝置、電氣和電子系統(tǒng)等接地共用接地裝置。發(fā)生閃電電涌侵入事故的項(xiàng)目已設(shè)置SPD。事故后分析應(yīng)是煙囪引下線過少未能取得良好的分流與屏蔽效果，雷擊時地電位升高導(dǎo)致電涌涌入?？稍跓煔獗O(jiān)測室內(nèi)設(shè)置由鋼絲連接而成的屏蔽網(wǎng)使監(jiān)測室得到更好的屏蔽效果，并在入戶處、屏蔽層處設(shè)置協(xié)調(diào)配合的SPD組，如此設(shè)備就能得到良好的傳導(dǎo)電涌和輻射磁場保護(hù)。

結(jié)語

綜上所述，垃圾焚燒發(fā)電廠的電氣設(shè)備長時間在惡劣、復(fù)雜的環(huán)境中運(yùn)行，很容易出現(xiàn)各種各樣的故障。在前期設(shè)計(jì)中考慮周全是保證設(shè)備正常運(yùn)行，保障發(fā)電廠穩(wěn)定供電的重要措施。

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