關(guān)于發(fā)電廠電氣主接線可靠性的比較分析

王寅俊

摘要：電力系統(tǒng)當(dāng)中最為重要的一部分莫過于發(fā)電廠電氣主接線，它的運行是否可靠直接關(guān)系到整個電力系統(tǒng)的安全。為了保證電力系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性和安全性，對于發(fā)電廠電氣主接線必須要進行可靠性評估。本文以發(fā)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(jié)合對應(yīng)的可靠性指標(biāo)，對狀態(tài)空間條件下的發(fā)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(guān)鍵詞：發(fā)電廠；電氣主接線；可靠性；比較分析

在電力系統(tǒng)中，電氣主接線是一項極為重要的部分，它的可靠性關(guān)系到整個電力系統(tǒng)是否安全和穩(wěn)定。那么發(fā)電廠電氣主接線的可靠性的概念就是在既定的可靠性規(guī)范之下，依據(jù)相關(guān)指標(biāo)，對發(fā)電廠的電氣主接線完成有關(guān)可靠性的評估工作，這不僅對于電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定有著關(guān)鍵的作用，還對實現(xiàn)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行有著極大的積極意義。任何發(fā)電廠主接線的優(yōu)化與改善，都必須在保證整個發(fā)電廠在可靠性滿足條件的基礎(chǔ)上實施。那么，由此可見，可靠性的評估對于發(fā)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(fā)電廠電氣主接線的故障輻射力度

整個發(fā)電廠系統(tǒng)的可靠性計算和研究應(yīng)該建立在元件故障的前提之上進行，也就是說發(fā)電廠的電氣主接線并不是一個存在于電力系統(tǒng)中的一個孤立環(huán)節(jié)，而是與電力系統(tǒng)中的各個環(huán)節(jié)都有著密切的聯(lián)系，包括電網(wǎng)負荷，或者是用電情況等等，都受到了它的影響。發(fā)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(guān)節(jié)點，如果它發(fā)生了故障，將會直接影響到整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。

發(fā)電廠電氣主接線故障可以分為機組故障和開關(guān)站故障兩種。機組故障會引起發(fā)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(tǒng)崩潰，最終的結(jié)果就是大面積停電。開關(guān)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(tǒng)的聯(lián)系，也會造成供電受限或者是大面積停電的后果。

2.發(fā)電廠電氣主接線的可靠性指標(biāo)

發(fā)電廠電氣主接線的可靠性指標(biāo)主要包括兩個方面，其一是反映供電連續(xù)性，其二則是反映安全穩(wěn)定運行。其中，前者的可靠性指標(biāo)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(biāo)也為兩個，即N臺發(fā)電機發(fā)生故障的概率為P1G和N條出線發(fā)生故障的概率PLG。由此可見，對于電力系統(tǒng)而言，發(fā)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(wěn)。

3.狀態(tài)空間法條件下發(fā)電廠電氣主接線可靠性比較方法

所謂狀態(tài)空間法，就是利用系統(tǒng)中各個元件與狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移模式和概率，并以馬爾福模型為條件，對系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)進行確認。而對于發(fā)電廠電氣主接線的可靠性分析來說，主要建立在網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)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(shè)一個最小割集S，設(shè)Ci 為最小割集，如果該最小割集中的元件全部發(fā)生異常，那么系統(tǒng)也會隨之出現(xiàn)狀況，所以，PF=P（S）?；谧钚「罴膹?fù)雜化，可以將其簡單化，即把狀態(tài)空間分為兩個域，分別表示正常狀態(tài)空間和故障狀態(tài)空間，那么系統(tǒng)的故障頻率就可以近似認為是故障空間內(nèi)最小割集元素之和。

4.發(fā)電廠電氣主接線的可靠性比較

4.1元件的可靠性數(shù)據(jù)

假設(shè)發(fā)電廠裝機容量為150MW，線路的總長度設(shè)置為150m，那么元件的原始可靠性參數(shù)，就可以設(shè)置為PN：元件正常情況下的概率；PR：故障切除后修復(fù)狀態(tài)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(biāo)的計算

通過對以上列出的元件的可靠性指標(biāo)，并賦予相應(yīng)的數(shù)據(jù)，利用最小割集法，針對該發(fā)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(xù)性指標(biāo)，以及在運行當(dāng)中的安全性指標(biāo)。

4.3可靠性的比較分析

對于可靠性指標(biāo)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(biāo)不管是在何種故障狀態(tài)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(biāo)相比有著較強的優(yōu)勢，分析出現(xiàn)這種情況的原因為：

首先，對于雙母線接線而言，多環(huán)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(huán)路供電的方式之一，稱之為環(huán)網(wǎng)，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(guān)在使用過程中具有極大的便利性，它應(yīng)用于電氣設(shè)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(guī)避了操作失誤而帶來的危險；當(dāng)出現(xiàn)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(guān)來說，它的操作較為復(fù)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(fā)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(dāng)出現(xiàn)故障時能夠及時發(fā)現(xiàn)和快速解決，其工作的穩(wěn)定性得到了很好的保證；而當(dāng)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(jié)語

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

參考文獻：

[1]周志超，張焰.變電站供電可靠性的定量評估[J].電力系統(tǒng)及其自動化，2004，28（9）

[2]陳志杰.發(fā)電廠電氣主接線可靠性研究與實踐[J].今日科苑，2009（11）

[3]朱新華.發(fā)電廠電氣設(shè)備及主接線的可靠性分析[J].科技致富向?qū)В?013（1）