论文部分内容阅读
[摘 要]电气主接线方式，是变电站和发电厂中电气部分的主体结构，由于发电厂和变电站对于电力网络来说，是重要的节点，因此，电气主接线特别反映了各个电力设备在电网中的位置和重要性。重要的高压电器设备如发电机、变压器和母线的位置，以及相互之间的连接，对于供电的可靠性、电网运行方式的灵活性具有非常重要的意义。而由于不同电力设备价格的差异，在考虑经济性时，应当在不影响安全性和灵活性的情况下，尽量减少价格昂贵设备的使用频率，而这之间往往存在矛盾，需要综合考虑电压等级、容量、负荷重要性等多方面因素。
[关键词]发电厂 主接线 可靠性
中图分类号：TG113.22 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）45-0397-01
引言
电力系统运行、维护的基本要求是电力的安全、可靠以及经济，电气主接线系统作为发电厂及电力设备系统中最重要的电力枢纽环节，其可靠性是电力系统研究的重要环节。发电厂的主要任务是持续、稳定的向电力系统输送电能。而在这一过程中，电气主接线系统负责将发电机组发出的电能集中的传输或分配到电力系统中。随着人们生活水平的提高，电力系统的可靠性要求也越来越高，电气主接线的可靠性与供电任务的完成情况密切相关。
1.发电厂电气主接线系统及技术概述
电气主接线作为电力系统的重要组成部分之一，电气主接线系统包括变压器、发电机以及线路的连接方式等，发电厂电气主接线系统的方案，对电力系统的安全、灵活、稳定、经济的运行，以及电气设备的选择、继电保护和控制方式的拟定以及配电装置的布置等有很重要的意义。
电力系统的运行可靠性是电力生产和分配的主要要求，因此，电力主接线必须满足可靠性的要求。主接线的可靠性主要是由它的各组元件所决定的，包括一次部分和二次部分。因此，主接线的设计要同时考虑一次设备和二次设备的故障以及对供电的影响；主接线要保证其灵活的操作、投入以及切除某些机组、线路、变压器等，满足系统在检修方式、事故运行方式以及特殊运行方式下的调度要求，主接线系统要做到方便停运母线、断路器以及继电保护设备等，满足安全检修的需求，保证电厂的正常运行；主接线应在满足可靠性和灵活性的前提下，尽量减少设备的投资，主接线的设计要简单清晰，节约使用断路器、电流电压互感器、隔离开关以及避雷针等一次设备，然后采用简单的控制保护电路，方便运行并节约二次设备的投资，主接线的配电装置应尽量节约占地面积以及架构、绝缘子、导线、安装等的费用；主接线的设计要保证从初期接线到终期接线的方便可行，减少扩建过程中，一次设备和二次设备的改造情况。
2.对主接线方式的基本要求
对于变电站来说，电气主接线方式的选择，需在变电站建设前对原有的容量、负荷状况及性质、各侧电压等级、变压器、在网络中的位置等因素综合考量。对发电厂而言，主接线方式应该突出电厂在电力系统中的地位，与发电厂的发电容量直接相关；其次需要考虑的是电厂对外的输电电压等级，因为发电厂是电力系统的始端，因而无需过多考虑负荷侧的状况。电力系统对于电气主接线方式的基本要求，可以归纳为4点，即供电可靠性、运行/检修灵活性、建设/维护经济性、扩建/改建方便性。
2.1供电可靠性
供电可靠性主要体现在3方面：一是变电站的部分电力设备，如变压器、断路器、线路需要检修时，尽量避免供电中断；二是部分电力设备如线路或母线上发生故障时，尽量减少线路和主变的停运，尽量保证对重要负荷的供电；三是各种情况下均应尽量避免变电站全部停运的可能性，减少正常负荷由于电网或电力设备问题导致的损失。
2.2运行/检修灵活性
运行的灵活性，是指为了达到更为安全可靠、经济合理的运行方式，需要对变电站的负荷、电源、送电线路进行灵活调整，可以通过灵活地切除发电机、变压器或线路，改由其他的变压器、线路对负荷供电。检修的灵活性是指在停电检修时，操作不致于太过复杂，以免导致可能的事故发生。
2.3建设/维护经济性
除以上要求外，经济性也是在设计过程中必须要考虑的，如做到经济合理，尽量减少占地面积，节约投资和日后的维护费用，其主要方法是节约必须的重要设备的用量，提高昂贵设备的利用率，如断路器的价格远高于隔离开关，故在调整运行方式时应主要依靠隔离开关完成。而断路器具有灭弧功能，可以切断带电线路，这一点是隔离开关无法做到的。因此两者的不同选择，可以改变系统的运行方式，也改变了建设维护的经济性。
2.4 扩建/改建的方便性
在新变电站的设计中，为了节约一次性投资，往往采用较为简单的主接线配置，如无汇流母线、单母线等方式，但随着电网日趋复杂、负荷不断增加，不得不增加线路的数目和变电站的容量。这时扩建和改建变电站所需的投资则会因为一次建设中是否为此作了准备而有较大的差别。
3.发电厂电气主接线的可靠性比较
3.1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。
3.2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。
3.3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。
4.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）
[关键词]发电厂 主接线 可靠性
中图分类号：TG113.22 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）45-0397-01
引言
电力系统运行、维护的基本要求是电力的安全、可靠以及经济，电气主接线系统作为发电厂及电力设备系统中最重要的电力枢纽环节，其可靠性是电力系统研究的重要环节。发电厂的主要任务是持续、稳定的向电力系统输送电能。而在这一过程中，电气主接线系统负责将发电机组发出的电能集中的传输或分配到电力系统中。随着人们生活水平的提高，电力系统的可靠性要求也越来越高，电气主接线的可靠性与供电任务的完成情况密切相关。
1.发电厂电气主接线系统及技术概述
电气主接线作为电力系统的重要组成部分之一，电气主接线系统包括变压器、发电机以及线路的连接方式等，发电厂电气主接线系统的方案，对电力系统的安全、灵活、稳定、经济的运行，以及电气设备的选择、继电保护和控制方式的拟定以及配电装置的布置等有很重要的意义。
电力系统的运行可靠性是电力生产和分配的主要要求，因此，电力主接线必须满足可靠性的要求。主接线的可靠性主要是由它的各组元件所决定的，包括一次部分和二次部分。因此，主接线的设计要同时考虑一次设备和二次设备的故障以及对供电的影响；主接线要保证其灵活的操作、投入以及切除某些机组、线路、变压器等，满足系统在检修方式、事故运行方式以及特殊运行方式下的调度要求，主接线系统要做到方便停运母线、断路器以及继电保护设备等，满足安全检修的需求，保证电厂的正常运行；主接线应在满足可靠性和灵活性的前提下，尽量减少设备的投资，主接线的设计要简单清晰，节约使用断路器、电流电压互感器、隔离开关以及避雷针等一次设备，然后采用简单的控制保护电路，方便运行并节约二次设备的投资，主接线的配电装置应尽量节约占地面积以及架构、绝缘子、导线、安装等的费用；主接线的设计要保证从初期接线到终期接线的方便可行，减少扩建过程中，一次设备和二次设备的改造情况。
2.对主接线方式的基本要求
对于变电站来说，电气主接线方式的选择，需在变电站建设前对原有的容量、负荷状况及性质、各侧电压等级、变压器、在网络中的位置等因素综合考量。对发电厂而言，主接线方式应该突出电厂在电力系统中的地位，与发电厂的发电容量直接相关；其次需要考虑的是电厂对外的输电电压等级，因为发电厂是电力系统的始端，因而无需过多考虑负荷侧的状况。电力系统对于电气主接线方式的基本要求，可以归纳为4点，即供电可靠性、运行/检修灵活性、建设/维护经济性、扩建/改建方便性。
2.1供电可靠性
供电可靠性主要体现在3方面：一是变电站的部分电力设备，如变压器、断路器、线路需要检修时，尽量避免供电中断；二是部分电力设备如线路或母线上发生故障时，尽量减少线路和主变的停运，尽量保证对重要负荷的供电；三是各种情况下均应尽量避免变电站全部停运的可能性，减少正常负荷由于电网或电力设备问题导致的损失。
2.2运行/检修灵活性
运行的灵活性，是指为了达到更为安全可靠、经济合理的运行方式，需要对变电站的负荷、电源、送电线路进行灵活调整，可以通过灵活地切除发电机、变压器或线路，改由其他的变压器、线路对负荷供电。检修的灵活性是指在停电检修时，操作不致于太过复杂，以免导致可能的事故发生。
2.3建设/维护经济性
除以上要求外，经济性也是在设计过程中必须要考虑的，如做到经济合理，尽量减少占地面积，节约投资和日后的维护费用，其主要方法是节约必须的重要设备的用量，提高昂贵设备的利用率，如断路器的价格远高于隔离开关，故在调整运行方式时应主要依靠隔离开关完成。而断路器具有灭弧功能，可以切断带电线路，这一点是隔离开关无法做到的。因此两者的不同选择，可以改变系统的运行方式，也改变了建设维护的经济性。
2.4 扩建/改建的方便性
在新变电站的设计中，为了节约一次性投资，往往采用较为简单的主接线配置，如无汇流母线、单母线等方式，但随着电网日趋复杂、负荷不断增加，不得不增加线路的数目和变电站的容量。这时扩建和改建变电站所需的投资则会因为一次建设中是否为此作了准备而有较大的差别。
3.发电厂电气主接线的可靠性比较
3.1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。
3.2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。
3.3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。
4.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）