关于发电厂电气主接线可靠性的比较分析

王寅俊

摘要：电力系统当中最为重要的一部分莫过于发电厂电气主接线，它的运行是否可靠直接关系到整个电力系统的安全。为了保证电力系统具有较高的稳定性和安全性，对于发电厂电气主接线必须要进行可靠性评估。本文以发电厂电气主接线可靠性比较分析为主题，从其中的故障辐射力度入手，同时结合对应的可靠性指标，对状态空间条件下的发电厂电气主接线的比较方法进行了深入的理论分析，从不同的接线方式来分析各自的可靠性。

关键词：发电厂；电气主接线；可靠性；比较分析

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。任何发电厂主接线的优化与改善，都必须在保证整个发电厂在可靠性满足条件的基础上实施。那么，由此可见，可靠性的评估对于发电厂主接线的改进有着重要的意义，笔者就此对其可靠性进行了比较分析。

1.发电厂电气主接线的故障辐射力度

整个发电厂系统的可靠性计算和研究应该建立在元件故障的前提之上进行，也就是说发电厂的电气主接线并不是一个存在于电力系统中的一个孤立环节，而是与电力系统中的各个环节都有着密切的联系，包括电网负荷，或者是用电情况等等，都受到了它的影响。发电厂的电气主接线的重要功能在于，它是连接整个能源传送渠道的关节点，如果它发生了故障，将会直接影响到整个电力系统的稳定性与安全性。

发电厂电气主接线故障可以分为机组故障和开关站故障两种。机组故障会引起发电的出力不足，从而影响到电厂的供电功能，进而造成负荷损失和系统崩溃，最终的结果就是大面积停电。开关站故障分为两种情况，即机组解列和线路切除，从而影响到系统的联系，也会造成供电受限或者是大面积停电的后果。

2.发电厂电气主接线的可靠性指标

发电厂电气主接线的可靠性指标主要包括两个方面，其一是反映供电连续性，其二则是反映安全稳定运行。其中，前者的可靠性指标为两个，即输电线路的故障频率和输电线路的可用度；后者的可靠性指标也为两个，即N台发电机发生故障的概率为P1G和N条出线发生故障的概率PLG。由此可见，对于电力系统而言，发电厂机组与输电线路的故障对其正常运行有着不良的影响，还极易形成电压失稳。

3.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。

4.发电厂电气主接线的可靠性比較

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说，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，多环路供电模式难以形成，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。

5.结语

总而言之，整个电力系统的实际情况是我们在设计中必须要考虑的问题，发电厂电气主接线的选型就是据此进行，并且对电厂电气主接线做到科学合理地研究和分析，只有这样，才能让发电厂的主体地位在电力系统得以显现。因此，对于发电厂电气主接线选型以及接线形式的选择，其目标在于合理选型、提高可靠性、增大经济性，尽力实现发电厂电气经济性与可靠性的最优化。

参考文献：

[1]周志超，张焰.变电站供电可靠性的定量评估[J].电力系统及其自动化，2004，28（9）

[2]陈志杰.发电厂电气主接线可靠性研究与实践[J].今日科苑，2009（11）

[3]朱新华.发电厂电气设备及主接线的可靠性分析[J].科技致富向导，2013（1）