變電站主接線方案與電力系統(tǒng)整體及變電站本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān)，對設備選型、配電裝置布置、繼電保護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，綜合評價各項技術(shù)經(jīng)濟比較，合理確定主接線方案十分必要。

近年來，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)來隔離高壓以進行斷路器停電檢修的檢修模式，逐漸不再適應電網(wǎng)運檢管理需求。有必要將變電站的設計模式由原來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)設備——集成式隔離斷路器（disconnecting cir cuit-breaker, DCB）。

一個半斷路器接線是由行內(nèi)330kV電壓等級廣泛推薦的主接線型式。隔離斷路器在一個半斷路器接線中的應用將會增加主接線可靠性，從根本上簡化系統(tǒng)接線，給變電站的設計和運行維護帶來了全新的概念。

1 DCB設備概述

DCB是觸頭處于分閘位置時滿足隔離開關(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)，增加了機械閉鎖裝置的安全可靠性。2011年，我國在IEC 62271—108：2005標準基礎上，發(fā)布了國家標準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一次設備。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，甚至免維護。

在二次設備方面，應選用成熟可靠的智能組件，實現(xiàn)就地控制，在線檢測，智能操作一套設備，整體設備實現(xiàn)一體化、模塊化，具有可靠的兼容性。陜西富平330kV變電站已安全運行2年，標志著這種高度集成設備的成功運營。

2 330kV電氣主接線可靠性計算評估

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

應用SSRE－TH軟件對330kV配電裝置的一個半斷路器接線方案進行可靠性評估，并對計算結(jié)果進行比較分析。

主接線可靠性指標主要有故障率、平均修復時間、可用率和期望故障受阻電能指標，各指標含義為：①故障率，指變電站平均每年發(fā)生停電事故的次數(shù)；②平均修復時間，指變電站平均每次停電事故的持續(xù)時間；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)布的輸變電設施可靠性運行統(tǒng)計指標，對主要設備的可靠性參數(shù)進行統(tǒng)計，列出了2008—2012年330kV輸變電設備可靠性參數(shù)的全國統(tǒng)計平均值，見表1（略）。整理后得到的可靠性計算參數(shù)見表2。

表2 計算用可靠性參數(shù)表

2.2 可靠性量化評估對比

1）傳統(tǒng)一個半斷路器接線的可靠性評估

一個半斷路器接線計算示意圖如圖1所示。

圖1 一個半斷路器接線計算示意圖

采用電力系統(tǒng)可靠性網(wǎng)絡方法，通過直接分析主接線網(wǎng)絡圖，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)的一個半斷路器接線的可靠性參數(shù)。具體計算結(jié)果見表3。

表3 一個半斷路器接線可靠性表

2）采用隔離斷路器的簡化一個半斷路器接線對比

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，維護周期大約為12年。

對于隔離斷路器考慮在其與相鄰設備之間設置可拆卸裝置，起到傳統(tǒng)接線方式中隔離開關(guān)的作用，且當需要檢修隔離斷路器時，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供電，對要檢修的隔離斷路器在保證檢修安全距離的范圍內(nèi)進行檢修?；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連接的金具，實現(xiàn)快速解開并連接是減少停電時間并靈活安排工作的主要因素之一。設備與軟導線連接的壓縮型或者螺栓型設備線夾均可以比較容易實現(xiàn)的方式快速解開，只要解開設備線夾與設備端子板之間的螺栓，即可實現(xiàn)快速解開。

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

表4 330kV隔離斷路器計算用可靠性參數(shù)表

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

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

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

圖2 簡化一個半斷路器接線方案A計算示意圖

針對以上情況改進一個半斷路器接線模型，進行可靠性指標計算。計算結(jié)果見表5。這兩個方案的供電可靠性指標對比如圖4所示。

圖3 簡化一個半斷路器接線方案B計算示意圖

表5 簡化一個半斷路器接線方案A的可靠性對比表

圖4 簡化一個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間后，無論對于方案A還是方案B，檢修時間為6h的可用率均稍小于檢修時間為2h的可用率，但均遠大于常規(guī)一個半斷路器接線的可用率?？紤]國內(nèi)的操作措施，檢修時間取6h較為合理，即一個半斷路器-方案A-2和一個半斷路器-方案B-2。

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

對于方案B，同時取消出線側(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，是因為取消母線側(cè)隔離開關(guān)后，母線停運幾率增大，擴大了事故范圍。在同時取消出線側(cè)和母線側(cè)隔離開關(guān)后，中斷路器故障需停運一條母線，將影響整個系統(tǒng)的可靠性運行，因而方案A的可用率稍高于方案B的可用率。結(jié)合可靠性計算結(jié)果，對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估對比

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

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)濟性和可靠性。同時，在運行維護水平提高且平均修復時間縮短至2h的情況下，將進一步提高接線的可靠性。