采用高可靠性结构设计方案

改进系统结构是提高可靠性的一个重要措施。比如配电系统常采用的典型结构包括单回路放射式、有备用电源的单回路放射式、环网供电结构和双电源供电结构等，其复杂性、可靠性和投资则是依次递增。

单回路放射式配电网络线路（见图2-7a）敷设简单、操作维护方便、继电保护简单、各支线间无联络，因此某一支线发生故障不影响其他支线用户。但变电所引出线较多、可靠性较差，并且停电恢复时间等于供电线路的维护时间，一般用于二、三级负荷供电。

图2-7 两种典型供电回路

a）单回路放射式 b）具有备用电源的单回路放射式(www.xing528.com)

具有备用电源的单回路放射式配电网络（见图2-7b），当主电源故障停电时，可将设备切换到备用电源，从而缩短了设备停电时间。显然，这种接线设备投资大、操作维护都较复杂，但可靠性高，停电时间仅为线路切换时间，适用于一、二级负荷的供电。

在参考文献[9]中，以13.8kV系统向480V低压系统为例，讨论了上述两个回路的可靠性参数。假定简单的单回路放射式线路每两年进行一次维护，此时考虑到包括电源在内的所有设备的可靠性参数，480V侧的每年的故障次数为1.9896次，每年的强迫停运时间为4.3033h。假定采用图2-7b所示的回路，并且在主电源故障时手动切换到备用电源的时间为9min，此时故障次数不变仍为每年1.9896次，只是强迫停运时间减少到2.1291h，即减少了50%。如果我们能大幅度减小电源转换时间，根据IEEE研究^[9，10]，10s以下的停电通常不会导致工厂中断生产，所以如果快速自动转换装置可以将线路从主电源切换到备用电源的时间减小到5s以下，则对于工业企业而言，可以看作没有停电发生。此时该接线唯一的停电事故出现在两个电源同时出现故障时，而该故障率为每年0.312次，平均停电时间0.52h。据此得到该方案将使故障率减少到每年0.3456次，即减少到原来的1/6，而强迫停运时间也进一步减少到1.8835h。

上述可靠性的提高的代价是线路变得复杂，而这意味着投资的增加。参考文献[9]对上述线路进行了简单的分析，指出简单放射式接线所需的初始投资为采用自动投切装置的双电源供电方式的42%左右。所以如何根据负荷的重要性选择适当的接线方式是可靠性设计中的一个重要问题。