发电厂电气主接线可靠性研究与实践

发电厂电气主接线可靠性研究与实践

王玲

国家能源集团谏壁发电厂 江苏省镇江市 212000

摘要：随着社会发展，电力系统的规模越来越庞大，结构越来越复杂，同时社会也对供电可靠性提出了更高的要求。发电厂电气主接线是电力系统的重要组成部分，其能否可靠运行对于电力系统的安全稳定具有十分重要的影响。对电厂主接线可靠性研究是保证供电质量、实现电力工业现代化的重要手段，为电力系统规划和运行决策提供重要的决策信息。
关键字：发电厂；主接线；可靠性

电力系统运行以及维护的基本要求是其系统的可靠性、安全性以及经济性。所以由此来看，电力系统作为发电厂以及配电设备中系统中最为重要的电能枢纽单元,其中的发电厂电气主接线的安全可靠性是必须要时刻关注的热门话题。对于发电厂来说，其首要的任务就是持续向电力系统提供电源电能。在执行这一任务时，发电厂的电气主接线就需要将发电机组发出的电能电源安全可靠的传输到输电系统中。目前为止，国内经济快速发展，居民以及工业上的用电越来越高，所以这也导致了对发电厂的电力系统的要求也越来越高。使得其电气主接线的连接形式也在不断发生着变化。
1发电厂电气主接线的可靠性研究概括

1.1发电厂电气主接线常见的故障问题

发电厂的电气主接线的可靠性研究主要是以电气系统为中心，所以在研究开始之前，我们要对发电厂主接线系统的常见故障进行主要分析。发电厂的电气主接线作为发电厂联系电源之间的主要环节。发电厂的电气主接线的运行工作形式并不是独立的。所以对发电厂主接线的安全可靠性研究主要围绕供电系统的连续稳定性展开。

1.2发电厂主接线可靠性的关键因素

1.2.1断路器

在一整个发电厂电气主接线的系统中，断路器属于电力系统中操作元件最重要的一个部分。断路器的主要的作用就是改变电厂的拓扑结构，由于其本身断路器的复杂性，由其操作不当所造成电气主接线的问题多种多样，由于断路器所引起的恶性循环后果是最严重的。

1.2.2输电线路和变压器

输电线路与变压器属于系统的静态元件，而且他们还作为系统的重要连接结点。由于其输电线路和变压器所引发的电力系统故障，将会引起相邻断路器的动作，因此输电线路和变压器同样也是决定发电厂电气主接线可靠性的主要因素之一。

1.3电厂主接线可靠性计算的一般方法和步骤

1.3.1基于故障扩散的评估方法及步骤

基于故障扩散的评估计算方法主要是利用前向搜索算法来确定电厂主接线系统中断路器动作的影响。在获得断路器的动作影响范围后，继续进一步利用算法来确定系统节点的故障原因。该算法是以断路器的故障影响范围为基准。在确定了断路器的故障影响范围后。使其断路器的故障影响评价的步骤得到简化。
1.3.2故障模式与后果分析法

故障模式与后果分析法是一种已知较为传统的评估计算方法。该种计算方法首先会针对电力系统的特定结构来确定各关键元件的各种可能状态。该方法首先会针对系统结构确定各关键元件的各种可能状态，在此基础上对电力系统中部件的各个可能状态进行整体分析。从而进一步确定电力系统的可能故障集合范围。最后计算出电力系统的可能故障集合范围的可靠稳定性数据。当该种计算方法与其他分析方法作比较时，对其计算结果分析的方法较为简单，结构清晰明了，比较容易分析。但是由于这种方式大范围的采用了归纳法，所以导致了计算冗余度将与计量元件数目的指数成正比。

1.3.3最小割集法

最小割集法是根据电力系统可能会出现的故障范围所探讨的方法，最小割集法是在利用此方法的前提下将最终计算的结果限制在尽可能比较小的范围之内。随着国内市场内的发电厂的不断发展，从而也带动了发电厂规模以及单机容量的快速发展。所以电力系统的主接线的复杂性也在不断的提高。
2、发电厂电气主接线故障状态的矩阵描述

发电厂电气主接线系统的故障矩阵描述主要是借助网络结构的特征矩阵，通过对发电厂的电气主接线的故障状态进行矩阵建立。从而详细的描述了电气主接线系统中各部分的关联关系，最终可以确定电力系统的故障状态以及故障所造成的影响范围。

2.1元件邻接矩阵

元件邻接矩阵主要是依据电力系统主接线中各元件之间的相互连接所构建的矩阵。元件邻接矩阵可以精确的描述电力主接线系统各个部件的组合情况以及所构成的网络矩阵的基本情况。

2.2替代元件矩阵

在发电厂的主接线系统发生故障时，肯定是发电厂的某些元件突然出现的故障，或者到了必须要进行一定检修的时刻，则相关发电厂的工作人员必须要通过开关相应的电力设备来隔离相关元件部件，主要是要隔离故障元件，从而通过相关设备再替代部分障碍元件的功能，所以替代元件矩阵就是用来确定其替代元件的方法。

2.3结构矩阵

当有关电力系统被确定为发电厂主接线可利用电力传输通道时，有必要对其发电厂的有关系统主接线问题进行下一步研究分析。在这种情况下，相关人员要通过建立结构矩阵进行下一步探讨分析。

3、发电厂主接线可靠性比较

电气主接线在不同发电厂的接线方式各不相同，且造成的线路故障原因也不尽相同，目前主流的接线方式采用 3/2 断路器接线，在可靠性方面的效果会比双母线接线形式好，主要原因如下：首先在元件发生单重和双重故障时，一个半断路器接线不会出现发电机组全停和输电线路全停的严重事故，而双母线带旁路接线就会出现发电机组全停和输电线路全停的情况，这也就使得一个半断路器接线的供电充裕性指标明显优于双母线带旁路接线。其主要原因可从两个主接线的不同网络结构加以分析：（1）双母线接线方案中不会形成多环网供电，一个回路由一台断路器供电，母线是一个脆弱的环节，与之相连的任何元件发生故障都会导致较大范围的停电。而一个半断路器接线，是一种环网供电，一个回路由两台断路器供电，使电源进线和负荷出线都取得双母线双断路器供电方案的好处，可断开任一断路器而不影响供电；（2）一个半断路器接线隔离开关只作为检修电器，不需要进行任何倒闸操作，避免了因误操作或隔离开关损坏引起的事故；处理事故时，利用断路器操作，消除事故迅速；双母线带旁路接线隔离开关作为操作电器，改变运行方式时，需要进行倒闸操作，易造成事故，处理事故时，速度缓慢；（3）一个半断路器接线检修断路器时不需任何带旁路操作，可任意停下来检修，及时发现缺陷，及时处理，保证断路器处于良好的工况；双母线带旁路接线断路器检修时，次回路要带旁路运行，这是较大的缺点：（4）双母线带旁路接线中母联断路器发生扩大型故障和一条母线检修时，另一条母线发生故障，以及母线发生故障时，母联断路器拒动均会造成发电机组与输电线路全停，这也是双母线带旁路接线的重大缺陷。

结语：作为发电厂电力系统中的重要组成部分，必须要对发电厂的电气主接线进行可靠性分析，因为对发电厂电力系统主接线进行可靠性分析可以确保电力系统稳定运行。发电厂电气主接线系统的故障矩阵描述主要是借助网络结构的特征矩阵，通过对发电厂的电气主接线的故障状态进行矩阵建立。从而详细的描述了电气主接线系统中各部分的关联关系，最终可以确定电力系统的故障状态以及故障所造成的影响范围。需要注意的是，在建立系统各部分的可靠性数学模型后，需要根据主接线系统的逻辑关系确定最小割集，并对其进行等效处理。

参考文献：

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