變電站主接線方案與電力系統(tǒng)整體及變電站本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，對(duì)設(shè)備選型、配電裝置布置、繼電保護(hù)及控制方式均有較大的影響。正確處理好各方面關(guān)系，全面分析相關(guān)影響因素，綜合評(píng)價(jià)各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理確定主接線方案十分必要。

近年來(lái)，隨著斷路器可靠性的不斷提高，隔離開關(guān)與斷路器不相匹配的矛盾日益凸顯，利用隔離開關(guān)來(lái)隔離高壓以進(jìn)行斷路器停電檢修的檢修模式，逐漸不再適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)檢管理需求。有必要將變電站的設(shè)計(jì)模式由原來(lái)的斷路器兩端配置隔離開關(guān)，改為將隔離開關(guān)的隔離功能集成到斷路器的滅弧室內(nèi)部，并增加智能化控制系統(tǒng)，形成新的智能開關(guān)設(shè)備——集成式隔離斷路器（disconnecting cir cuit-breaker, DCB）。

一個(gè)半斷路器接線是由行內(nèi)330kV電壓等級(jí)廣泛推薦的主接線型式。隔離斷路器在一個(gè)半斷路器接線中的應(yīng)用將會(huì)增加主接線可靠性，從根本上簡(jiǎn)化系統(tǒng)接線，給變電站的設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)帶來(lái)了全新的概念。

1 DCB設(shè)備概述

DCB是觸頭處于分閘位置時(shí)滿足隔離開關(guān)要求的斷路器，其斷路器斷口的絕緣水平滿足隔離開關(guān)絕緣水平的要求，而且可以集成接地開關(guān)，增加了機(jī)械閉鎖裝置的安全可靠性。2011年，我國(guó)在IEC 62271—108：2005標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，發(fā)布了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 27747—2011《額定電壓72.5kV及以上交流隔離斷路器》。

在隔離斷路器的基礎(chǔ)上，再集成接地開關(guān)、電子式電流互感器、智能組件等元件形成集成式隔離斷路器，使得開關(guān)間隔最終集成為一臺(tái)一次設(shè)備。集成式隔離斷路器必須具備高度安全性、可靠性和可用性，確保產(chǎn)品少維護(hù)，甚至免維護(hù)。

在二次設(shè)備方面，應(yīng)選用成熟可靠的智能組件，實(shí)現(xiàn)就地控制，在線檢測(cè)，智能操作一套設(shè)備，整體設(shè)備實(shí)現(xiàn)一體化、模塊化，具有可靠的兼容性。陜西富平330kV變電站已安全運(yùn)行2年，標(biāo)志著這種高度集成設(shè)備的成功運(yùn)營(yíng)。

2 330kV電氣主接線可靠性計(jì)算評(píng)估

根據(jù)《220kV～750kV變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/T 5218—2012），“330kV配電裝置可采用一個(gè)半斷路器接線或雙母線接線”。

應(yīng)用SSRE－TH軟件對(duì)330kV配電裝置的一個(gè)半斷路器接線方案進(jìn)行可靠性評(píng)估，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較分析。

主接線可靠性指標(biāo)主要有故障率、平均修復(fù)時(shí)間、可用率和期望故障受阻電能指標(biāo)，各指標(biāo)含義為：①故障率，指變電站平均每年發(fā)生停電事故的次數(shù)；②平均修復(fù)時(shí)間，指變電站平均每次停電事故的持續(xù)時(shí)間；③可用率，指變電站可靠供電的概率，即可靠性的概念；④期望故障受阻電能，指變電站平均年停電電量。

2.1 330kV變電站電氣主接線評(píng)估元件的可靠性參數(shù)

根據(jù)中電聯(lián)發(fā)布的輸變電設(shè)施可靠性運(yùn)行統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，對(duì)主要設(shè)備的可靠性參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，列出了2008—2012年330kV輸變電設(shè)備可靠性參數(shù)的全國(guó)統(tǒng)計(jì)平均值，見表1（略）。整理后得到的可靠性計(jì)算參數(shù)見表2。

表2 計(jì)算用可靠性參數(shù)表

2.2 可靠性量化評(píng)估對(duì)比

1）傳統(tǒng)一個(gè)半斷路器接線的可靠性評(píng)估

一個(gè)半斷路器接線計(jì)算示意圖如圖1所示。

圖1 一個(gè)半斷路器接線計(jì)算示意圖

采用電力系統(tǒng)可靠性網(wǎng)絡(luò)方法，通過直接分析主接線網(wǎng)絡(luò)圖，找出影響每一回線路停電的事件，然后分析在該事件下的后果，得到該狀態(tài)下的概率和頻率以及傳統(tǒng)的一個(gè)半斷路器接線的可靠性參數(shù)。具體計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 一個(gè)半斷路器接線可靠性表

2）采用隔離斷路器的簡(jiǎn)化一個(gè)半斷路器接線對(duì)比

隔離斷路器的檢修不同于常規(guī)斷路器，具有很高的可靠性，維護(hù)周期大約為12年。

對(duì)于隔離斷路器考慮在其與相鄰設(shè)備之間設(shè)置可拆卸裝置，起到傳統(tǒng)接線方式中隔離開關(guān)的作用，且當(dāng)需要檢修隔離斷路器時(shí)，拉開隔離斷路器本身，并停掉相鄰母線或者相鄰出線，在停電情況下，解開可拆卸連接裝置，然后使相鄰母線或相鄰出線恢復(fù)供電，對(duì)要檢修的隔離斷路器在保證檢修安全距離的范圍內(nèi)進(jìn)行檢修?；诖丝梢圆捎萌∠麛嗦菲鲀蓚?cè)隔離開關(guān)或單側(cè)隔離開關(guān)的簡(jiǎn)化主接線方式。

可拆卸的連接裝置是一種可以快速解開并可以重復(fù)連接的金具，實(shí)現(xiàn)快速解開并連接是減少停電時(shí)間并靈活安排工作的主要因素之一。設(shè)備與軟導(dǎo)線連接的壓縮型或者螺栓型設(shè)備線夾均可以比較容易實(shí)現(xiàn)的方式快速解開，只要解開設(shè)備線夾與設(shè)備端子板之間的螺栓，即可實(shí)現(xiàn)快速解開。

根據(jù)ABB對(duì)于隔離斷路器檢修時(shí)間的情況，從停電拆卸到恢復(fù)供電大約需要2h。然而對(duì)于國(guó)內(nèi)目前操作措施，檢修隔離斷路器所需時(shí)間為6h。得到隔離斷路器的計(jì)算參數(shù)見表4。

表4 330kV隔離斷路器計(jì)算用可靠性參數(shù)表

采用隔離斷路器后，除傳統(tǒng)一個(gè)半斷路器接線外，還需要對(duì)比以下2種簡(jiǎn)化方案：

（1）取消出線側(cè)隔離開關(guān)簡(jiǎn)化接線，后稱簡(jiǎn)化一個(gè)半斷路器接線方案A，如圖2所示；其中A-1考慮檢修時(shí)間為2h，A-2考慮檢修時(shí)間為6h。

（2）取消出線側(cè)及母線側(cè)隔離開關(guān)簡(jiǎn)化接線，后稱簡(jiǎn)化一個(gè)半斷路器接線方案B，如圖3所示；其中B-1考慮檢修時(shí)間為2h，B-2考慮檢修時(shí)間為6h。

圖2 簡(jiǎn)化一個(gè)半斷路器接線方案A計(jì)算示意圖

針對(duì)以上情況改進(jìn)一個(gè)半斷路器接線模型，進(jìn)行可靠性指標(biāo)計(jì)算。計(jì)算結(jié)果見表5。這兩個(gè)方案的供電可靠性指標(biāo)對(duì)比如圖4所示。

圖3 簡(jiǎn)化一個(gè)半斷路器接線方案B計(jì)算示意圖

表5 簡(jiǎn)化一個(gè)半斷路器接線方案A的可靠性對(duì)比表

圖4 簡(jiǎn)化一個(gè)半斷路器接線方案的可用率比較

從圖4可以看出，考慮隔離斷路器的檢修時(shí)間后，無(wú)論對(duì)于方案A還是方案B，檢修時(shí)間為6h的可用率均稍小于檢修時(shí)間為2h的可用率，但均遠(yuǎn)大于常規(guī)一個(gè)半斷路器接線的可用率?？紤]國(guó)內(nèi)的操作措施，檢修時(shí)間取6h較為合理，即一個(gè)半斷路器-方案A-2和一個(gè)半斷路器-方案B-2。

針對(duì)不同形式的一個(gè)半斷路器接線，方案A和方案B的供電可用率均高于基準(zhǔn)情況下的可用率。這說(shuō)明采用隔離式斷路器同時(shí)取消隔離開關(guān)后，系統(tǒng)的故障率明顯降低，雖然修復(fù)時(shí)間增加，但是總體供電可靠性有所提升，期望受阻電力降低。

對(duì)于方案B，同時(shí)取消出線側(cè)隔離開關(guān)和母線側(cè)隔離開關(guān)后，故障率之所以稍有增大，是因?yàn)槿∠妇€側(cè)隔離開關(guān)后，母線停運(yùn)幾率增大，擴(kuò)大了事故范圍。在同時(shí)取消出線側(cè)和母線側(cè)隔離開關(guān)后，中斷路器故障需停運(yùn)一條母線，將影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠性運(yùn)行，因而方案A的可用率稍高于方案B的可用率。結(jié)合可靠性計(jì)算結(jié)果，對(duì)330kV配電裝置考慮僅取消出線側(cè)隔離開關(guān)。

2.3 采用隔離斷路器后可靠性評(píng)估對(duì)比

隔離斷路器的高可靠性有利于提高系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)接線，但同時(shí)采用隔離斷路器后，一旦進(jìn)行設(shè)備檢修，停電影響范圍和需要停電的時(shí)間將大于傳統(tǒng)的一個(gè)半斷路器接線。

結(jié)論

采用隔離式斷路器取代斷路器兩側(cè)加裝隔離開關(guān)模式，可以優(yōu)化主接線，極大地提高一個(gè)半斷路器接線的可靠性，減少主接線中元件的配置和開關(guān)檢修次數(shù)以及變電站占地面積，具有很好的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。同時(shí)，在運(yùn)行維護(hù)水平提高且平均修復(fù)時(shí)間縮短至2h的情況下，將進(jìn)一步提高接線的可靠性。