發(fā)電廠電氣主接線可靠性比較分析

韓樹新　范宏寅

摘 要：對發(fā)電廠電氣主接線進(jìn)行選型時要從電力系統(tǒng)整體出發(fā)，合理分析電廠主接線的可靠性，根據(jù)發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位，合理確定發(fā)電廠電氣主接線形式，提高發(fā)電廠電氣可靠性和安全性的同時增強發(fā)電廠電氣的經(jīng)濟(jì)性，取得經(jīng)濟(jì)性和可靠性的綜合最優(yōu)。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠 主接線 可靠性比較

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(jì)運行有著極大的積極意義。

一、發(fā)電廠電氣主接線的可靠性研究概括

1.1主接線常出現(xiàn)的問題

發(fā)電廠主接線系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是系統(tǒng)故障，因此在開始研究之前要對其系統(tǒng)的常見故障做出分析。主接線在電廠中是連接電氣系統(tǒng)與發(fā)電機的重要緩解，但是本身沒有獨立運行的功能。當(dāng)主接線出現(xiàn)問題的時候，會使供電系統(tǒng)的連續(xù)性被迫中斷，并且還會對系統(tǒng)的安全性造成嚴(yán)重的影響，所以主接線常出現(xiàn)的問題可以從連續(xù)性、充裕度和系統(tǒng)安全三大方面來考慮。

1.2主接線可靠性的重要因素

1.2.1斷路器影響可靠性。斷路器在整個主接線系統(tǒng)中起到的作用是很關(guān)鍵的，壓實最重要的部分，電廠主接線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就可以由斷路器的操作結(jié)果來改變。

因為斷路器的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，在操作中有一定的難度存在，所以由于操作人員失誤導(dǎo)致發(fā)生故障的事件時有發(fā)生。因此，要求在安裝和操作斷路器的過程中，要使相關(guān)技術(shù)人員有豐富的實際操作經(jīng)驗和科學(xué)的安裝、操作程序，使工作人員的注意力時刻保持高度集中，這樣才會使斷路器的可靠性有所提高。

1.2.2輸電線路和變壓器的影響。變電設(shè)備與輸配電線路均是電力系統(tǒng)的靜態(tài)配件部分，也是電氣系統(tǒng)的重要組成。當(dāng)這部分原件出現(xiàn)問題時會引起故障的擴大。輸電線和變壓器出現(xiàn)故障之后，整體系統(tǒng)的狀態(tài)可能出現(xiàn)變化，導(dǎo)致斷路器動作的出現(xiàn)，所以系統(tǒng)修復(fù)的過程需要在斷路器切斷后完成。

二、電廠主接線可靠性的計算方法

2.1以故障擴散為核心的評價方式

以故障擴散為核心的評價方式是選擇前向搜索的算法，判斷主接線系統(tǒng)的斷路設(shè)備動作是否在一定的范圍之內(nèi)，同時選擇故障擴散的方法對故障的范圍進(jìn)行評價，從而判定故障的類型。這種算法的核心是故障擴散算法，在完成系統(tǒng)擴散方式與作用范圍的確定后，能夠得到系統(tǒng)可靠性的判定指標(biāo)，從而簡化了評價步驟，但是缺點是使得計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應(yīng)用

在傳統(tǒng)的方法中，比較可靠的方法是故障模式與后果分析的方法，這種方式需要在一開始以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為依據(jù)完成關(guān)鍵組成部分狀態(tài)的可能性判定。在完成這個工作后，通過對不同的系統(tǒng)故障狀態(tài)組合的分析，取得系統(tǒng)故障的集合。這種方法具有計算原理相對簡單的優(yōu)點，同時結(jié)構(gòu)流程也相對易懂。

2.3頻率和平均持續(xù)時間法的應(yīng)用

頻率與持續(xù)時間方法是以Markov為核心而擴展出的，具體方法中包括了Markov在實際使用中的理論以及從發(fā)電機到負(fù)荷端口的狀態(tài)空間圖的計算。在實際運算過程中，需要首先將元件故障不斷擴展的條件納入，最后完成系統(tǒng)狀態(tài)空間圖的集成，同時以這些資料為基礎(chǔ)計算整體系統(tǒng)與組成部分的可靠性。

三、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(jìn)行確認(rèn)。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?fù)浣Y(jié)構(gòu)之上，找到其中變化的元件，利用最小割集法進(jìn)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(rèn)為是故障空間內(nèi)最小割集元素之和。

四、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(jìn)行可靠性評估和計算，從而得到各個負(fù)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(jìn)線處，還是在負(fù)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(jìn)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(jìn)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(jìn)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(jìn)行旁路操作，如此一來，供電的可靠性大大降低。

結(jié) 語

在對整個電力系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行研究時，一個最為重要的方面就是研究發(fā)電廠電氣主接線的可靠性。在研究發(fā)電廠電氣主接線的可靠性時，應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確的把握可靠性的內(nèi)涵與可靠性的指標(biāo)，并且針對不同的情況選擇合適的方法進(jìn)行可靠性的研究，以此來促進(jìn)發(fā)電廠供電的可靠性與安全性。

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