供配电系统可靠性分析

供配电系统可靠性分析

陈军

云南电网有限责任公司玉溪易门供电局云南省玉溪市651100

摘要：随着经济的快速发展和城市化进程的推进，电力需求日益增加，人们对电力质量和稳定性的需求也不断提高。电力系统可靠性管理指为保障电力系统充裕性和安全性而开展的活动，包括电力系统风险的事前预测预警、事中过程管控、事后总结评估及采取的防范措施。供电可靠性管理是指为实现向用户可靠供电的目标而开展的活动，包括配电系统和设备的可靠性管理。用户可靠性管理是指为保证用电的可靠性目标，减小对电网安全和其他用户的影响，对其产权内的配用电系统和设备开展的活动。供电企业应当按规定为重要电力用户提供相应的供电电源，指导和督促重要用户安全使用自备应急电源。对重要电力用户较为集中的区域，供电企业应当科学合理规划和建设供电设施，及时满足重要用户用电需要，确保供电能力和供电质量。

关键词：供配电；系统；可靠性

引言

能源安全事关国家经济社会发展全局，电力供应保障是能源安全的重要组成部分。电力可靠性管理是指为提高电力可靠性水平而开展的管理活动，包括电力系统、发电、输变电、供电、用户可靠性管理等。电力用户是其产权内配用电系统和设备可靠性管理的责任主体，应做好配用电系统和设备的配置与运行维护。电力设备制造企业也应充分应用电力可靠性管理的成果，加强产品可靠性设计、试验及生产过程质量控制，依靠技术进步、管理创新和标准完善，提升设备可靠性水平。

1供配电系统可靠性概述

供配电系统可靠性是指供配电系统在规定条件下和预定时间内完成规定功能的能力。供配电系统的基本单元是电力元件，这些元件按既定的目的连接起来完成相应的功能。假设系统中每一元件是独立的，仅有工作和失效两种状态，那么由元件构成的系统，不管多么复杂，它也具有两种状态，即工作状态及失效状态。显然，供配电系统的可靠性是由元件的可靠性及系统的结构决定的。基于可靠性相关理论，元件一般可分为可修复元件和不可修复元件：可修复元件是指工作一定时间后发生故障，可经过修复再次恢复功能的元件；不可修复元件是指工作一定时间后发生故障，不可修复或修复不经济的元件。供配电系统主要电力元件（如变压器、柴油发电机等）都是可修复元件。

2供配电系统可靠性的影响因素

2.1配电网结构

配电网的结构设计直接影响供电可靠性。雷电影响、架空线路与电缆线路比例以及配电站设备配置等因素都会对配电网供电可靠性产生影响。（1）雷电影响：雷电是导致电力系统故障的主要原因之一，会对配电网供电可靠性造成负面影响。（2）架空线路与电缆线路比例：架空线路容易受到恶劣天气、树木、鸟类等外部因素的影响，而电缆线路则具有较好的抗干扰性和保护性。因此，合理调整架空线路与电缆线路比例，有助于提高配电网供电可靠性。（3）配电站设备配置：配电站内的设备配置包括开关设备、变压器和保护装置等，对配电网供电可靠性有着重要作用。合理配置设备，可以提高整个配电网的供电可靠性。

2.2负荷特性

不同地区和行业的负荷特性差异较大，影响配电网的供电可靠性。（1）负荷变化：负荷的快速增长可能导致配电网承载能力不足，进而影响供电可靠性。（2）负荷集中度：负荷集中度较高的区域一旦发生故障，可能导致大面积的停电，从而影响配电网供电可靠性。（3）负荷类型：不同类型的负荷对电力系统的稳定性要求不同。如工业生产中的电动机负荷、数据中心的敏感负荷等，对配电网供电可靠性的要求更高。

3运维管理

供配电系统自动化程度高和用电可靠性要求高的重要场所，更是离不开专业团队的管理，充足的运维技术人员是系统正常运行的保障。电气设备故障主要分为以下几点：1）小动物造成的短路事件；2）设备、线缆本体缺陷造成的故障；3）设备操作使用不当造成的故障；4）设备、电缆长期过载发热造成的故障。大部分电气故障都是隐患的长期积累，事故发生前常伴随有设备的发热异常和放电异响，此类信号可以通过设备的红外线成像测温和运维人员设备巡视，在事故前期发现，并通过制定计划检修，消除隐患。另外，电气设备故障的种类多样，判断事故类型，分析故障点，也需要一个专业的运维团队去完成，一个高水平的运维管理团队是提高供电可靠性的重要一环。

4事故处理

1）一路或两路市电同时失电，在中压MTS自动切换装置延时判断时间内恢复供电，如电网临近线路故障跳闸，造成的短时间电压闪断或波动，中压MTS自动切换装置虽检测到市电失电信号，但在装置的延时动作时间内已恢复，则不会造成自动切换装置动作。根据系统各级的时序配合，亦不会造成配电装置动作，但可能会造成一些敏感设备，如自动扶梯、电梯、大型重要设备、多联机空调等设备失压自保护停机，此类异常可根据记录的故障线路，及时展开末端排查，并恢复设备运行。2）两路市电同时失电，延时判断时间内不能恢复，如当地区电网或本用户电缆发生故障，造成两路市电停电。中压MTS自动切换装置检测到市电进线失压后，经过延时判断，市电仍未恢复，则自动切换装置给柴油发电机组发出启机信号，同时按时序切除故障母线段变压器和负荷；在柴油发电机组通过自动启机、并机，将机组发出的10kV电送至柴油发电机组母线段，并在检测电压正常后，按时序自动合上10kV柴发母线段出线断路器，将电压送至中压MTS自动切换装置柴发侧；切换装置在检测到柴发侧电压正常后，MTS自动切换至柴发侧，并按时序恢复故障母线段变压器和负荷。为保障柴油发电机组正常启机，低压部分设置的是失压脱扣减负荷，可根据柴油发电机组的负荷情况逐步投入，完成市电两路长时间故障情况下的柴油发电机组保供电。3）一路市电失电，延时判断时间内不能恢复，另外一路市电正常供电，原因与两路失电类似，但该情况下中压MTS自动切换装置检测到仅一路市电进线失压，另外一路市电有压，经过延时判断，不会发出启动柴油发电机组指令，仅按逻辑顺序切除失电母线的变压器和负荷。因高压母联在电网调度范围内，非特殊情况用户严禁使用高压母联，用户可通过变压器低压母联切换，根据变压器负载情况，按电工操作流程，恢复失电母线段低压部分单电源负荷供电，完成单路市电的保电。4）外线带接地运行的特殊情况，如一路市电外线10kV单相接地故障，按供电系统要求，单相接地可持续保障供电一段时间等特殊情况，无法与自动逻辑系统兼容，操作和保电的顺序则需要运维团队根据实际情况出发，在满足电网调度要求的情况下，配合操作，完成特殊情况下的保电工作。因电力故障种类多样，内部和外部故障、瞬时和永久故障、单相接地、相间短路、三相短路、两相三相接地等等，实际案例应用中往往更为复杂，自动装置调试完善后，可以应对电网发生的绝大部分常规故障，特殊情况仍需要手动操作，事故处理核心内容万变不离其宗，隔离故障并恢复供电，恢复的电源是来自市电双电源，还是用户自备电源决定操作的顺序；备用电源切换的机械闭锁和电气闭锁，亦是手动操作过程中防误操作的重要保障。

结语

供配电系统的可靠性与运维等各环节密切相关，由于现阶段各环节的分工不明和衔接脱节，很容易造成系统的不完善或者不能达到设计初衷；再则，用户运维人员专业知识不足和使用不当，均会对系统的可靠运行造成影响。

参考文献

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［2］李文辉．供配电系统可靠性分析［J］．建材与装饰，2020，16(12):229－230．

［3］沈鹏．供配电系统可靠性分析［J］．居舍，2020，40(5):101．