变电站二次回路可靠性研究

变电站二次回路可靠性研究

李运杰

国网新疆超高压分公司新疆乌鲁木齐830000

摘要：端子作为变电站二次回路连接的重要环节，其连接可靠性直接关系二次系统信号能否正确传输、保护是否能及时正确动作。本文针对变电站内不同端子研究其对整个系统可靠性的影响，结合典型的接线方式，从理论上进行推理，证明不可忽略接线端子对系统可靠性的影响，并从接线端子作为系统功能部件的角度分析了其对系统可靠性的影响。结果表明，系统设计选型过程决定了系统理论可靠度，在工程应用过程中，可以通过分析系统的功能串联点，关注系统可靠度来维持系统可靠性。

关键词：端子；可靠性；变电站

引言

随着电力企业对供电可靠性与安全性要求的不断提高，端子作为连接不同装置、设备最重要的一个环节。二次接线端子与电缆之间的连接大多数属于机械式连接，在长时间、大负荷条件下运行，机械连接点会出现氧化、松动等问题，其连接可靠性会大幅下降。二次回路的连接主要靠接线端子来实现，二次接线端子的紧固可靠决定了二次回路是否可以发挥作用，也就是继电保护能否告别拒动、误动等现象。

系统可靠度是系统在规定条件及规定时间内完成规定功能的概率。系统可靠性以系统可靠度来衡量。系统中的接线端子是必不可少的，但在计算系统可靠性时，却往往因接线端子数量众多，类型复杂，故障数据点少而被简单化，或者被完全忽略。因此，结合典型的接线方式，分析接线端子对系统可靠性的影响。

1系统可靠性概述

系统可靠度的计算公式由系统内部件的功能串并联关系确定。

如果设备A的可靠度为A，设备B的可靠度为B，用符号“&”表示设备的串联关系，用符号“$”表示设备的并联关系，则可靠度的计算方法为：串联A&B＝A×B，并联A$B＝A＋B－A×B，同一种类型的运算满足结合率和交换率，不同类型的运算不满足结合率和交换率。

系统串并联关系和系统功能需求约束条件共同决定了系统可靠度计算的串并联关系。在纯串联系统中，系统的可靠度等于串联回路中所有设备和连接部件可靠度的乘积。但很少有纯串联系统，更不存在纯并联系统。可靠度计算串并联是指系统从起点至终点，实现实际功能的串并联关系，系统中的串联不可能成为系统可靠度计算中的并联，但系统中的并联却有可能成为系统可靠度计算中的串联。

2.接线端子对串联回路可靠度影响

为简化系统功能图和计算表达式，用·代表接线端子，用→代表连接线，用字母和数字组合代表系统功能部件和部件可靠度值，用P代表接线端子可靠度值，用λ代表用户端的可靠度值。单节点（2个接线端子）：A·→·用户

λ＝A&P&P&B&P&P&C&P…&P&N&P&P

显然，串联系统的可靠度低于系统内任意功能部件的可靠度。

图1是N个接线端子时系统的可靠度与接线端子的可靠度P的关系，横坐标是接线端子的可靠度P，纵坐标是系统的可靠度λ，有5个不同的N取值点。

图1 N个节点下接线端子可靠度对系统可靠度的影响

从图可知，节点数越少，接线端子可靠度对系统可靠度的影响越小；节点数越多，接线端子可靠度对系统可靠度的影响越大。故应尽量减少系统中的节点数。在节点数一定的情况下，接线端子可

靠度对系统可靠度的影响总存在一个从慢到快的程。对应的物理含义是必须保证系统内节点的可靠度在一定的水平之上。

从图1可知，节点数越少，接线端子可靠度对系统可靠度的影响越小；节点数越多，接线端子可靠度对系统可靠度的影响越大。故应尽量减少系统中的节点数。在节点数一定的情况下，接线端子可靠度对系统可靠度的影响总存在一个从慢到快的过程。对应的物理含义是必须保证系统内节点的可靠度在一定的水平之上。

取N＝10，即5个部件串联而成的系统，系统可靠度λ与接线端子可靠度P的对应关系如表1，显然即使单个端子的可靠度能达到0.95，系统的可靠度也还只有0.59。同时，通过计算可知，如果期望系统可靠度达到4个9，即λ取值大于0.9999，则P应大于0.99999。

表1 10个端子的串联系统中接线端子可靠度与系统可靠度关系

3.单端子和并联端子组的可靠度比较

在工程中，为保证线路连接方便和安全，有时必须使用转接端子。从上面的分析可知，如果单纯增加端子必然降低系统可靠度，图2为给出的单端子和双端子混联、四端子混联的可靠度比较。

图2 单端子和并联端子组的可靠度比较

从图2可以看出，多端子混联方式的可靠度随端子可靠度P的变化都有一个从低于P到高于P的变化过程。也就是说，只有当P值大于图中交点位置值时，多端子混联的可靠度才会高于单端子。并联的端子数越少，P值越低，图中给出的四端子混联模式是工程上常用的经过2次端子转接的模式，就只有在P值大于0.967的情况下，其可靠度才会高于单端子。

4.结论

1)接线端子对系统可靠性的影响不能简单忽略，在系统部件可靠度很高的情况下，接线端子可靠度等级甚至决定了系统可靠度等级。

2)优选接线端子连接方式和接线端子质量结合可以提高系统的接线端子可靠度等级，即提高系统可靠度等级。

3)串联系统的可靠度等级必然低于系统内最不可靠的功能部件的可靠度等级；并联系统的可靠度等级必然高于系统内最可靠的功能部件的可靠度等级。

4)转接端子应在确有必要的情况下使用，不可因为接线方便随便增加，尤其对成套系统更加如此。

5.结束语

不难理解，系统的高可靠性是建立在各个环节的高可靠性基础上的，只有确保端子接线的可靠连接，才能保证信号正确上传和保护及时可靠动作。因此，提升端子可靠性对于二次系统的可靠稳定运行具有决定性意义。

参考文献

[1]李燕馨,李紫龙,舒艳杰,等.继电保护二次回路接线核查方法探讨[J].电工技术,2020(19)：41-44.

[2] 熊小伏，陈星田，郑昌圣，等. 继电保护系统状态评价研究综述[J]. 电力系统保护与控制，2014，42(5)：51-58.