隔离断路器对供电可靠性影响分析

隔离断路器对供电可靠性影响分析

吴亚运

盛隆电气集团电力工程有限公司 湖北 武汉430000

摘要：随着经济发展与人民生活水平提高，生产生活各领域越来越依赖电力，电力需求持续增长，并且需高标准供电可靠性。基于此，本文详细探讨了隔离断路器对供电可靠性的影响。

关键词：隔离断路器；供电可靠性；影响

隔离断路器是集成高压开关，使用后能减少变电站占地面积，若使用电子电流互感器并将其与隔离断路器集成，能实现四合一效果，这对变电站选址、节省投资、减少运维工作量较重要，所以成为变电站工程设计重要选项之一。

一、隔离断路器的发展

随着电力系统的快速发展，它具有自动化与可靠性，需在发电、配电、用电、输电中进行智能化及自动化保护与监控。隔离断路器是电力系统中最重要控制装置，其智能化与自动化是电气设备智能化基础。它的智能化由计算机实现，也需使用电弧能量自动诊断、操作电路工作状态，新型传感器、信息传输、微电子等技术的应用带动了隔离断路器的智能化发展。

二、供电可靠性的重要意义

随着我国经济与社会科技发展，变电运行系统可靠性越来越重要，供电可靠性直接关系到用户，因变电运行系统使用辐射式网辐射式结构，更易发生独立故障，对客户供电可靠性影响最大，直接影响国民经济的发展。变电电力系统可靠性研究是电能质量重要保证，是电力现代化的有力杠杆，对提高我国电力工业技术管理与社会经济效益、开展电力运行网络建设与改造具有重要而深远的意义。在当前市场经济下，供电可靠性是电力生产企业实现自身经济发展的基础，也是必须实现技术指标，已成为电力企业管理重要内容。

三、供电可靠性影响因素

停电是影响供电可靠性主要原因，当前电力系统停电可分为计划、临时、故障停电，减少每种停电频率和其时间对提高供电可靠性至关重要。

1、计划停电。通过有计划停电检修，能更好确保电力设备可靠供电。为避免设备重复停电，检修人员应合理安排计划停电，以减少停电频率，缩短停电时间，并尽量将大修、技改、预试、定检与新用户接火安排在一起。

2、临时停电。临时停电要分析停电必要性，原则上不应临时停电，除紧急情况外，所有工作都应包括在计划停电中。对于需临时停电及属于计划检修但需办理延迟手续工作，要严格把关，并经主管生产领导批准后方可进行，以提高整体停电效率。

3、故障停电。其是一种很难控制停电，任何需停电工作都将构成故障停电。暴风雨、雪、雷电、洪水、地震导致的系统故障将直接影响用户与社会供电中断，这些因素虽不可抗，但可预报预测，做好防范措施来减少损失及影响。

四、常规开关出线可靠性建模

先计算出故障检修时间与母线停电时间，再计算计划检修时间和母线停电时间，最后计算停电总线数。①故障停电检修时间。先以单个出线为研究对象，将出线定义为一个系统，包括母线侧隔离开关、断路器、电流互感器等，故障数量对应于均匀泊松力点的过程。②计划停电检修时间。计划检修应考虑在检修中未发现异常或设备故障现象。③母线停电时间。母线停电仅涉及母线侧隔离开关，实践中若母线侧隔离开关不存在影响供电安全的严重故障，通常不进行母线停电检修与测试。④停电时线总数。整段母线由四条出线组成，若计划检修经一次检修一条出线并按顺序作业，此时若母线停电将影响其它出线正常运行。若使用两条同步出线进行计划检修，明显与运行故障相关出线停电检修时间及母线停电时间不会受到影响，然而，计划检修时母线停电装置数量可能会翻倍，这将增加母线停电的可能性，并将受母线停电影响的出线数量增加到两条。另外，若在所有四条出线计划检修中使用同步检修，其与运行故障相关出线及母线停电检修时间不受影响，此时无需考虑母线停电对计划检修的影响。

五、隔离断路器出线的可靠性建模

隔离断路器出线建模类似于常规开关出线，具有四条出线及一次计划检修，要用电子电流互感器调研数据取代常规电流互感器调研数据。在新一代智能变电站中，还有一种解决方案将电子电流互感器与隔离断路器集成在一起，形成一种新型设备，电子电流互感器采集单元安装在隔离断路器高压端，在此种工况下，采集单元故障也需母线停电。

六、供电可靠性对比

为使用上述模型获得停电总线数量化结果，技术维修专家在国家电网科技项目支持下，研讨了110kV断路器、隔离开关、电流互感器的年故障率和单次故障平均检修时间。若计划检修周期延长至10年，则应适当注意设备故障率的年度增长，根据专家经验，隔离开关故障率提高约30%，其它设备增加约5%，换算成年增长率为5.4%及0.98%。通过将经验数据整合到模型中，可计算出设备故障与计划检修所需停电时线总数。

计算四种设备配置，包括常规开关出线、隔离断路器+CT出线、隔离断路器+ECT出线、隔离断路器集成ECT出线，并在三种检修方法下确定每年停电时数，其中，常规开关出线与隔离断路器+CT出线是常规电流互感器，可比性强，可量化使用隔离断路器对供电可靠性影响。若将出线检修分为四次检修，在当前计划检修中，隔离断路器出线可靠性明显低于常规开关出线，母线“陪停”现象显著。然而，常规开关出线停电总时线数显示“U”型，表明计划检修周期不需大幅延长，而隔离断路器出线表现出单调下降，这足以延长计划检修周期，随着计划维护周期延长，两者间差异逐渐缩小。若延长到约13年或更长，供电安全性将会逆转，这与现有实践经验一致。

事实上，更重要的是改变计划检修模式，以充分利用隔离断路器的高可靠性优势。若用四条出线同步检修模式，隔离断路器出线可靠性明显更高，此时母线“陪停”负面影响远小于高运行可靠性的好处，随着计划检修周期延长，这一优势更为突出。

隔离断路器使用确实会对母线“陪停”产生负面影响，但它在可靠性方面也有显著优势。经计算表明，若当前仍使用较短计划检修周期，且一次检修一条出线，其负面影响将远超过收益。调查发现，隔离断路器母线“陪停”来自计划检修，而不是故障检修。计划检修中，断路器要经多次预防性试验，并且持续时间远超隔离开关，所以避免计划检修造成母线“陪停”最有效方法是同步检修整段母线全部出线，在这种情况下，只有故障检修才需母线“陪停”，大幅减少了不利影响，断路器高可靠性收益开始发挥真正作用，此时使用隔离断路器的供电可靠性不降反升，并且较显著。由此可见，只要计划检修适用于整个母线同步场景，隔离断路器引起的母线“陪停”就不会成为问题，但其高可靠性优势显著，隔离断路器应用十分有益。

参考文献：

[1]罗苏南.集成于隔离断路器的电子式电流互感器[J].高压电器，2017，49(12):75-79，87.