发电厂电气主接线可靠性比较分析

韩树新　范宏寅

摘 要：对发电厂电气主接线进行选型时要从电力系统整体出发，合理分析电厂主接线的可靠性，根据发电厂在电力系统中的地位，合理确定发电厂电气主接线形式，提高发电厂电气可靠性和安全性的同时增强发电厂电气的经济性，取得经济性和可靠性的综合最优。

关键词：发电厂 主接线 可靠性比较

在电力系统中，电气主接线是一项极为重要的部分，它的可靠性关系到整个电力系统是否安全和稳定。那么发电厂电气主接线的可靠性的概念就是在既定的可靠性规范之下，依据相关指标，对发电厂的电气主接线完成有关可靠性的评估工作，这不仅对于电力系统的安全与稳定有着关键的作用，还对实现电力系统的经济运行有着极大的积极意义。

一、发电厂电气主接线的可靠性研究概括

1.1主接线常出现的问题

发电厂主接线系统的关键问题是系统故障，因此在开始研究之前要对其系统的常见故障做出分析。主接线在电厂中是连接电气系统与发电机的重要缓解，但是本身没有独立运行的功能。当主接线出现问题的时候，会使供电系统的连续性被迫中断，并且还会对系统的安全性造成严重的影响，所以主接线常出现的问题可以从连续性、充裕度和系统安全三大方面来考虑。

1.2主接线可靠性的重要因素

1.2.1断路器影响可靠性。断路器在整个主接线系统中起到的作用是很关键的，压实最重要的部分，电厂主接线的拓扑结构就可以由断路器的操作结果来改变。

因为断路器的结构非常复杂，在操作中有一定的难度存在，所以由于操作人员失误导致发生故障的事件时有发生。因此，要求在安装和操作断路器的过程中，要使相关技术人员有丰富的实际操作经验和科学的安装、操作程序，使工作人员的注意力时刻保持高度集中，这样才会使断路器的可靠性有所提高。

1.2.2输电线路和变压器的影响。变电设备与输配电线路均是电力系统的静态配件部分，也是电气系统的重要组成。当这部分原件出现问题时会引起故障的扩大。输电线和变压器出现故障之后，整体系统的状态可能出现变化，导致断路器动作的出现，所以系统修复的过程需要在断路器切断后完成。

二、电厂主接线可靠性的计算方法

2.1以故障扩散为核心的评价方式

以故障扩散为核心的评价方式是选择前向搜索的算法，判断主接线系统的断路设备动作是否在一定的范围之内，同时选择故障扩散的方法对故障的范围进行评价，从而判定故障的类型。这种算法的核心是故障扩散算法，在完成系统扩散方式与作用范围的确定后，能够得到系统可靠性的判定指标，从而简化了评价步骤，但是缺点是使得计算量在一定程度上有所增加。

2.2故障模式和后果分析方法的应用

在传统的方法中，比较可靠的方法是故障模式与后果分析的方法，这种方式需要在一开始以系统结构为依据完成关键组成部分状态的可能性判定。在完成这个工作后，通过对不同的系统故障状态组合的分析，取得系统故障的集合。这种方法具有计算原理相对简单的优点，同时结构流程也相对易懂。

2.3频率和平均持续时间法的应用

频率与持续时间方法是以Markov为核心而扩展出的，具体方法中包括了Markov在实际使用中的理论以及从发电机到负荷端口的状态空间图的计算。在实际运算过程中，需要首先将元件故障不断扩展的条件纳入，最后完成系统状态空间图的集成，同时以这些资料为基础计算整体系统与组成部分的可靠性。

三、状态空间法条件下发电厂电气主接线可靠性比较方法

所谓状态空间法，就是利用系统中各个元件与状态之间的转移模式和概率，并以马尔福模型为条件，对系统的可靠性指标进行确认。而对于发电厂电气主接线的可靠性分析来说，主要建立在网络拓扑结构之上，找到其中变化的元件，利用最小割集法进行分析。具体来说，就是假设一个最小割集S，设Ci为最小割集，如果该最小割集中的元件全部发生异常，那么系统也会随之出现状况，所以，PF=P（S）。基于最小割集的复杂化，可以将其简单化，即把状态空间分为两个域，分别表示正常状态空间和故障状态空间，那么系统的故障频率就可以近似认为是故障空间内最小割集元素之和。

四、发电厂电气主接线的可靠性比较

4.1元件的可靠性数据

假设发电厂装机容量为150MW，线路的总长度设置为150m，那么元件的原始可靠性参数，就可以设置为PN：元件正常情况下的概率；PR：故障切除后修复状态的概率；PS：扩大型故障状况下的概率；PM计划中检修的概率，Pf断路器拒动时的概率。

4.2可靠性指标的计算

通过对以上列出的元件的可靠性指标，并赋予相应的数据，利用最小割集法，针对该发电厂的电气主接线进行可靠性评估和计算，从而得到各个负荷点的供电连续性指标，以及在运行当中的安全性指标。

4.3可靠性的比较分析

对于可靠性指标本身来說，尤其是在电厂电气主接线中，其3/2断路器接线的可靠性指标不管是在何种故障状态下都有着较高的可靠性，如单重故障、双重故障，与双母线的可靠性指标相比有着较强的优势，分析出现这种情况的原因为：

首先，对于双母线接线而言，多环路供电式难以形成，它的回路供电则是仅仅由一台断路器提供，这种接线方式可靠性不高；3/2断路器则属于多环路供电的方式之一，称之为环网，它的回路供电由两台断路器提供，不管是电源的进线处，还是在负荷的出线处，都具有很好的可靠性能，即使是其中的一个断路器出线故障，供电也不会受到很大的影响。

其次，3/2断路器的接线隔离开关在使用过程中具有极大的便利性，它应用于电气设备的检修，在此过程中倒闸工作完全不需要进行，从而有效规避了操作失误而带来的危险；当出现事故情况时，此时的3/2断路器还起到了快速解决问题的作用；对于双母线的隔离开关来说，它的操作较为复杂，需要进行运行方式的改变，不可避免地要使用倒闸，事故发生概率提高，同时也不利于事故的处理与抢修，可靠性远远不及3/2断路器。

最后，在断路器的检修过程中，3/2断路器接线方式不需要进行改变，即旁路的操作；当出现故障时能够及时发现和快速解决，其工作的稳定性得到了很好的保证；而当检修过程中采用双母线的连接方式，就必须要进行旁路操作，如此一来，供电的可靠性大大降低。

结 语

在对整个电力系统的可靠性进行研究时，一个最为重要的方面就是研究发电厂电气主接线的可靠性。在研究发电厂电气主接线的可靠性时，应当准确的把握可靠性的内涵与可靠性的指标，并且针对不同的情况选择合适的方法进行可靠性的研究，以此来促进发电厂供电的可靠性与安全性。

参考文献

[1] 戴苏平。发电厂电气主接线可靠性比较分析[J].电气技术，2014，（1）。

[2] 王寅俊。关于发电厂电气主接线可靠性的比较分析[J].中国机械，2014，（23）。