關于發電廠電氣主接線可靠性的比較分析

王寅俊

摘要：電力系統當中最為重要的一部分莫過于發電廠電氣主接線，它的運行是否可靠直接關系到整個電力系統的安全。為了保證電力系統具有較高的穩定性和安全性，對于發電廠電氣主接線必須要進行可靠性評估。本文以發電廠電氣主接線可靠性比較分析為主題，從其中的故障輻射力度入手，同時結合對應的可靠性指標，對狀態空間條件下的發電廠電氣主接線的比較方法進行了深入的理論分析，從不同的接線方式來分析各自的可靠性。

關鍵詞：發電廠；電氣主接線；可靠性；比較分析

在電力系統中，電氣主接線是一項極為重要的部分，它的可靠性關系到整個電力系統是否安全和穩定。那么發電廠電氣主接線的可靠性的概念就是在既定的可靠性規范之下，依據相關指標，對發電廠的電氣主接線完成有關可靠性的評估工作，這不僅對于電力系統的安全與穩定有著關鍵的作用，還對實現電力系統的經濟運行有著極大的積極意義。任何發電廠主接線的優化與改善，都必須在保證整個發電廠在可靠性滿足條件的基礎上實施。那么，由此可見，可靠性的評估對于發電廠主接線的改進有著重要的意義，筆者就此對其可靠性進行了比較分析。

1.發電廠電氣主接線的故障輻射力度

整個發電廠系統的可靠性計算和研究應該建立在元件故障的前提之上進行，也就是說發電廠的電氣主接線并不是一個存在于電力系統中的一個孤立環節，而是與電力系統中的各個環節都有著密切的聯系，包括電網負荷，或者是用電情況等等，都受到了它的影響。發電廠的電氣主接線的重要功能在于，它是連接整個能源傳送渠道的關節點，如果它發生了故障，將會直接影響到整個電力系統的穩定性與安全性。

發電廠電氣主接線故障可以分為機組故障和開關站故障兩種。機組故障會引起發電的出力不足，從而影響到電廠的供電功能，進而造成負荷損失和系統崩潰，最終的結果就是大面積停電。開關站故障分為兩種情況，即機組解列和線路切除，從而影響到系統的聯系，也會造成供電受限或者是大面積停電的后果。

2.發電廠電氣主接線的可靠性指標

發電廠電氣主接線的可靠性指標主要包括兩個方面，其一是反映供電連續性，其二則是反映安全穩定運行。其中，前者的可靠性指標為兩個，即輸電線路的故障頻率和輸電線路的可用度；后者的可靠性指標也為兩個，即N臺發電機發生故障的概率為P1G和N條出線發生故障的概率PLG。由此可見，對于電力系統而言，發電廠機組與輸電線路的故障對其正常運行有著不良的影響，還極易形成電壓失穩。

3.狀態空間法條件下發電廠電氣主接線可靠性比較方法

所謂狀態空間法，就是利用系統中各個元件與狀態之間的轉移模式和概率，并以馬爾福模型為條件，對系統的可靠性指標進行確認。而對于發電廠電氣主接線的可靠性分析來說，主要建立在網絡拓撲結構之上，找到其中變化的元件，利用最小割集法進行分析。具體來說，就是假設一個最小割集S，設Ci 為最小割集，如果該最小割集中的元件全部發生異常，那么系統也會隨之出現狀況，所以，PF=P（S）。基于最小割集的復雜化，可以將其簡單化，即把狀態空間分為兩個域，分別表示正常狀態空間和故障狀態空間，那么系統的故障頻率就可以近似認為是故障空間內最小割集元素之和。

4.發電廠電氣主接線的可靠性比較

4.1元件的可靠性數據

假設發電廠裝機容量為150MW，線路的總長度設置為150m，那么元件的原始可靠性參數，就可以設置為PN：元件正常情況下的概率；PR：故障切除后修復狀態的概率；PS：擴大型故障狀況下的概率；PM計劃中檢修的概率，Pf斷路器拒動時的概率。

4.2可靠性指標的計算

通過對以上列出的元件的可靠性指標，并賦予相應的數據，利用最小割集法，針對該發電廠的電氣主接線進行可靠性評估和計算，從而得到各個負荷點的供電連續性指標，以及在運行當中的安全性指標。

4.3可靠性的比較分析

對于可靠性指標本身來說，尤其是在電廠電氣主接線中，其3/2斷路器接線的可靠性指標不管是在何種故障狀態下都有著較高的可靠性，如單重故障、雙重故障，與雙母線的可靠性指標相比有著較強的優勢，分析出現這種情況的原因為：

首先，對于雙母線接線而言，多環路供電模式難以形成，它的回路供電則是僅僅由一臺斷路器提供，這種接線方式可靠性不高；3/2斷路器則屬于多環路供電的方式之一，稱之為環網，它的回路供電由兩臺斷路器提供，不管是電源的進線處，還是在負荷的出線處，都具有很好的可靠性能，即使是其中的一個斷路器出線故障，供電也不會受到很大的影響。

其次，3/2斷路器的接線隔離開關在使用過程中具有極大的便利性，它應用于電氣設備的檢修，在此過程中倒閘工作完全不需要進行，從而有效規避了操作失誤而帶來的危險；當出現事故情況時，此時的3/2斷路器還起到了快速解決問題的作用；對于雙母線的隔離開關來說，它的操作較為復雜，需要進行運行方式的改變，不可避免地要使用倒閘，事故發生概率提高，同時也不利于事故的處理與搶修，可靠性遠遠不及3/2斷路器。

最后，在斷路器的檢修過程中，3/2斷路器接線方式不需要進行改變，即旁路的操作；當出現故障時能夠及時發現和快速解決，其工作的穩定性得到了很好的保證；而當檢修過程中采用雙母線的連接方式，就必須要進行旁路操作，如此一來，供電的可靠性大大降低。

5.結語

總而言之，整個電力系統的實際情況是我們在設計中必須要考慮的問題，發電廠電氣主接線的選型就是據此進行，并且對電廠電氣主接線做到科學合理地研究和分析，只有這樣，才能讓發電廠的主體地位在電力系統得以顯現。因此，對于發電廠電氣主接線選型以及接線形式的選擇，其目標在于合理選型、提高可靠性、增大經濟性，盡力實現發電廠電氣經濟性與可靠性的最優化。

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