发电厂电气主接线可靠性研究 张丽丽
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发电厂电气主接线可靠性的实践研究【摘要】随着科技的不断进步,我国的发电厂机组容量也在不断的变化,其主接线的连接方式也在不断发生变化,这也就带来了电气主接线系统运行的可靠性问题。
文章将针对电气主接线的可靠性进行分析探讨。
【关键词】发电厂;电气接线;可靠性;研究电力系统运行、维护的基本要求是电力的安全、可靠以及经济,电气主接线系统作为发电厂及电力设备系统中最重要的电力枢纽环节,其可靠性是电力系统研究的重要环节。
发电厂的主要任务是持续、稳定的向电力系统输送电能。
而在这一过程中,电气主接线系统负责将发电机组发出的电能集中的传输或分配到电力系统中。
随着人们生活水平的提高,电力系统的可靠性要求也越来越高,电气主接线的可靠性与供电任务的完成情况密切相关。
1 发电厂电气主接线系统及技术概述电气主接线作为电力系统的重要组成部分之一,电气主接线系统包括变压器、发电机以及线路的连接方式等,发电厂电气主接线系统的方案,对电力系统的安全、灵活、稳定、经济的运行,以及电气设备的选择、继电保护和控制方式的拟定以及配电装置的布置等有很重要的意义。
电力系统的运行可靠性是电力生产和分配的主要要求,因此,电力主接线必须满足可靠性的要求。
主接线的可靠性主要是由它的各组元件所决定的,包括一次部分和二次部分。
因此,主接线的设计要同时考虑一次设备和二次设备的故障以及对供电的影响;主接线要保证其灵活的操作、投入以及切除某些机组、线路、变压器等,满足系统在检修方式、事故运行方式以及特殊运行方式下的调度要求,主接线系统要做到方便停运母线、断路器以及继电保护设备等,满足安全检修的需求,保证电厂的正常运行;主接线应在满足可靠性和灵活性的前提下,尽量减少设备的投资,主接线的设计要简单清晰,节约使用断路器、电流电压互感器、隔离开关以及避雷针等一次设备,然后采用简单的控制保护电路,方便运行并节约二次设备的投资,主接线的配电装置应尽量节约占地面积以及架构、绝缘子、导线、安装等的费用;主接线的设计要保证从初期接线到终期接线的方便可行,减少扩建过程中,一次设备和二次设备的改造情况。
关于发电厂电气主接线可靠性的比较分析摘要:电力系统当中最为重要的一部分莫过于发电厂电气主接线,它的运行是否可靠直接关系到整个电力系统的安全。
为了保证电力系统具有较高的稳定性和安全性,对于发电厂电气主接线必须要进行可靠性评估。
本文以发电厂电气主接线可靠性比较分析为主题,从其中的故障辐射力度入手,同时结合对应的可靠性指标,对状态空间条件下的发电厂电气主接线的比较方法进行了深入的理论分析,从不同的接线方式来分析各自的可靠性。
关键词:发电厂;电气主接线;可靠性;比较分析在电力系统中,电气主接线是一项极为重要的部分,它的可靠性关系到整个电力系统是否安全和稳定。
那么发电厂电气主接线的可靠性的概念就是在既定的可靠性规范之下,依据相关指标,对发电厂的电气主接线完成有关可靠性的评估工作,这不仅对于电力系统的安全与稳定有着关键的作用,还对实现电力系统的经济运行有着极大的积极意义。
任何发电厂主接线的优化与改善,都必须在保证整个发电厂在可靠性满足条件的基础上实施。
那么,由此可见,可靠性的评估对于发电厂主接线的改进有着重要的意义,笔者就此对其可靠性进行了比较分析。
1.发电厂电气主接线的故障辐射力度整个发电厂系统的可靠性计算和研究应该建立在元件故障的前提之上进行,也就是说发电厂的电气主接线并不是一个存在于电力系统中的一个孤立环节,而是与电力系统中的各个环节都有着密切的联系,包括电网负荷,或者是用电情况等等,都受到了它的影响。
发电厂的电气主接线的重要功能在于,它是连接整个能源传送渠道的关节点,如果它发生了故障,将会直接影响到整个电力系统的稳定性与安全性。
发电厂电气主接线故障可以分为机组故障和开关站故障两种。
机组故障会引起发电的出力不足,从而影响到电厂的供电功能,进而造成负荷损失和系统崩溃,最终的结果就是大面积停电。
开关站故障分为两种情况,即机组解列和线路切除,从而影响到系统的联系,也会造成供电受限或者是大面积停电的后果。
2.发电厂电气主接线的可靠性指标发电厂电气主接线的可靠性指标主要包括两个方面,其一是反映供电连续性,其二则是反映安全稳定运行。
浅析发电厂电气设备及主接线可靠性摘要:电力设备以及主接线的可靠性研究有着很强的技术性,不仅需要技术人员对系统的运行原理以及评估方法有很深的了解,并且对技术人员的计算和心理素质有着很高的挑战。
做好研究理论与实际的结合,对发电厂电气设备及主接线的可靠性研究至关重要。
关键词:发电厂电气设备主接线可靠性前言可靠性研究已经成为了电力系统运行的重要研究手法,想要对电气设备和主接线的可靠性状况进行研究,就需要掌握其可靠性评估指标。
做好可靠性的评估、故障分析以及质量控制工作,对发电厂发电系统的正常运行具有重要的意义。
一、发电厂电气设备的可靠性研究(一)电气设备的运行现状以及可靠性指标目前,我国对电气设备的研究相对比较成熟了,很多发电厂都已经建立起了一套完善的数据收集系统,目的就是为电气系统的可靠性提供数据支持。
一直以来,国家都在致力于电力设备的可靠性技术研发,根据电力设备在试点中的研究成果,向全国提供科学的质量评估体系,不仅在设备研发、设备引进、设备安装、设备调试上有着明确的技术标准,而且在设备应用之后的监控和维修上也有着比较完善的机制[1]。
对于电气设备的可靠性评估指标主要有以下几个方面:第一,电气设备的可用性指标评估。
评估的具体数据包括停运系数、停运率以及停运时间等。
第二,电气设备的出力指标。
包括出力系数、毛容量系数等。
第三,电力设备的启动指标。
包括启动的可靠度以及启动的间隔时间。
(二)电气设备可靠性的研究方法1、故障树研究法从故障树的表面含义不难看出,这是一种树状的研究方法,它是通过故障原因的层层划分将故障原因细化,当原因分析达到树底,也就是原因不能再进行进一步的细化时,就可以对树底的各个事件进行检测,从而找到故障的发生原因。
它的构建原理主要是通过顶事件与底事件的连接实现的,首先,将电气设备的故障作为顶事件放在树头之上,然后将故障引发的所有可能性原因作为分支逐级下传,直到底事件不能再划分为止。
这种方法在电气设备的可靠性研究上得到了广泛的应用,简单的操作原理、细致的划分手法能够将很小的原因纳入到控制体系之中,从而实现对电气设备的质量控制。
发电厂电气主接线的可靠性分析摘要:发电厂作为发电系统的一个关键部分,电气主接线的可靠性直接影响到电力系统的供电品质。
本文从电力系统的主接线的可靠性入手,论述了电力系统的可靠性内涵和主要性能参数,为发电厂供电线路的可靠性开发打下基础。
关键词:发电厂;电力线路;可靠性引言我们国家的持续发展与能源的发展密不可分。
而且,在我国的经济飞速发展下,电网的容量越来越大,电网的结构也越来越复杂。
电力为人类的日常活动提供了方便,也使人类的生存模式发生了变化。
随着我国经济的快速发展,对电网的需求不断提高。
电气主接线的可靠性是电厂的一个关键环节,它直接关系到整个电网的供电质量,从而影响整个电网的安全和稳定。
所以,电力系统中发电厂电气主接线的可靠性问题是十分必要的。
1发电厂电力总接线图的涵义及其指标的内涵1.1信任度的意义可靠性是指在一定的时间和环境下,能完成规定工作。
在产品或一个系统出现问题后,可以用来界定可靠性的概念。
这是因为,在使用的时候,不管是产品还是系统,都会或多或少的发生故障,而可靠性则被界定为“解决故障问题”。
可靠性的概念起源于20世纪30年代,其将可靠性的概念运用到了电网的维护和后备容量上,在电力发展之初,全球曾发生过数次大范围的断电;因此,对可靠性的认识更加深刻。
就发电厂而言,可靠性是指在一定的情况下,各个部件的可靠性指标,在一定的情况下,可以根据这些指标进行工作,从而达到电力供应的要求[1]。
1.2可靠性指标的内涵对可靠性进行探讨,其实就是围绕着电网的故障或失效展开的。
从电力系统中的电气主接线的故障进行详细的分析和研究,可以看出,要使电厂的主线路正常工作,必须要保证电力供应的连续性和充裕性,同时也要保证电力系统的运行安全。
所以,可靠性指标可以划分为供电连续性、充足性和运行安全性三类。
1.2.1电力供应连续性发电厂的电气主接线的供电持续性是指在发电厂中为整个线路和复合的节点线路提供持续的电源。
该指标由传输线路的可用性和故障频率两部分组成[2]。
科技成果——发电厂主接线可靠性分析技术
成果简介
课题组所开发的发电厂主接线可靠性分析软件REBUS是对任何类型发电厂主接线进行可靠性全面评估的有力工具。
REBUS主要发展了一种全新的模型和算法。
在分析发电厂主接线可靠性时,它把主接线看成是发电厂的有机组成部分,在计及所有电气设备(包括发电机、变压器和出现的故障,包括设备的检修)随机故障的各种可能组合后,给出了发电厂在各种输出功率下的概率和频率,从而更全面地反映了发电厂的可靠性,更深刻地描述了主接线对发电厂可靠性的影响。
该技术由王锡凡院士团队开发和维护,在电力系统可靠性研究上具有多年积累,发表了多篇国际顶级期刊文章,软件正在不断完善中。
市场前景及应用
迄今为止,已用REBUS程序对大量发电厂主接线(其中包括青海龙羊峡水电站、巴基斯坦玛尔水电站、四川巴塘水电站等20余座水电站、抽水蓄能电站)的可靠性进行了全面分析,对实际工程决策提供了有指导意义的建议,取得了比较满意的效果。
技术成熟度
工程化阶段
技术较为成熟,包括三个层次:理论研究已经完备成体系,核心算法开发完毕,开发有实用的软件界面程序。
合作方式
许可授权。
发电厂电气主接线可靠性研究张丽丽
发表时间:2018-04-19T14:55:42.280Z 来源:《电力设备》2017年第31期作者:张丽丽1 高闻璟2 [导读] 摘要:随着社会发展,电力系统的规模越来越庞大,结构越来越复杂,同时社会也对供电可靠性提出了更高的要求。
(中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司山西太原 030001)摘要:随着社会发展,电力系统的规模越来越庞大,结构越来越复杂,同时社会也对供电可靠性提出了更高的要求。
发电厂电气主接线是电力系统的重要组成部分,其能否可靠运行对于电力系统的安全稳定具有十分重要的影响。
对电厂主接线可靠性研究是保证供电质量、实现电力工业现代化的重要手段,为电力系统规划和运行决策提供重要的决策信息。
关键字:发电厂;主接线;可靠性
1电气主接线设计原则
主接线设计应满足可靠性、灵活性和经济性3项基本要求。
1.1可靠性
供电可靠性是电力生产和分配的首要要求,主接线首先满足这个要求。
可靠性的衡量标准具体如下:①断路器检修时,系统的供电不宜受影响;②断路器或者母线发生故障以及母线检修时,尽量减少停运的回路数和停运时间;③尽量避免发电厂、变电所全部停运的几率。
1.2灵活性
主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性:①调度时,应可以灵活地投入和切除发电机变压器和线路,满足系统在事故运行方式、检修运行方式系统调度,并尽可能减少隔离开关的操作次数。
②检修时,可以方便地停运断路器和其他继电保护装置,进行安全检修而不至于影响电力系统的组成运行和对用户的供电。
1.3经济性
具体如下:①主接线应尽量简单,以节省断路器、隔离开关、电压互感器和电流互感器、避雷器等一系设备。
②要使继电保护和二次回路不过于复杂,以节省二次设备。
③要能限制短路电流,以便于选择廉价的电气设备或者轻型电器。
2 发电厂电气主接线可靠性
2.1发电厂电气主接线可靠性概念
发电厂电气主接线可靠性可定义为在组成主接线系统的元件(断路器、变压器、隔离开关、母线等)可靠性参数指标己知和可靠性准则给定的条件下,按可靠性准则评估整个主接线系统满足供电点电力及电能量需求能力的量度。
2.2发电厂电气主接线可靠性的重要意义
(1)发电厂电气主接线是电力系统的重要组成部分,是保证电力系统是否可以安全、稳定、灵活和经济运行的重要保障,是发电、输电和配电系统中重要的能量传输点,研究发电厂电气主接线可靠性,是电力系统可靠性研究的一个重要领域。
(2)发电厂的主要任务是生产电能,主接线担负着汇集发电机组发出的电能并向系统传输和分配的功能,主接线是否具有足够的可靠性直接关系着向系统供电任务的完成,并且发电厂主接线电气设备故障可能导致一台或多台发电机组与系统解列,一条或多条输电线路失去供电,从而引起系统供电容量短缺,迫使某些用户供电中断,在某些情况下还有可能触发连锁过负荷反应或造成系统振荡,对整个电力系统安全稳定构成严重威胁。
(3)发电厂的容量逐渐增大,主接线的接线型式逐渐增多和演变,其结构日益复杂,设备日益增加,要保证发电厂安全运行及必须保障电厂主接线的可靠运行;
(4)发电厂主接线可靠性对电力系统运行的经济性也有着显著的影响。
当火电厂由于故障而减少了向系统的供电容量时,其发电缺额必然转移到煤耗较高的发电厂;对于水电厂而言,其故障不仅会使得系统运行经济性恶化,在有些情况下还会造成弃水损失。
因此应尽量发挥发、供电设备的潜力,并可在保证发电厂主接线的接线型式有足够可靠性的前提条件下,合理简化发电厂主接线,这些对提高发电厂和电力系统的经济运行水平具有十分重大的意义。
2.3发电厂电气主接线可靠性的指标
可靠性研究以故障为中心,对发电厂电气主接线而言也不例外,发电厂主接线的可靠性指标可从供电连续性、供电充裕性和运行安全性三个方面来研究。
(1)供电连续性指标
发电厂电气主接线的供电连续性就是指对输电线路或负荷节点的供电连续性,它主要包含两个指标:输电线路的可用度 A 和故障频率f(次 / 年)。
(2)供电充裕性指标
发电厂电气主接线的供电充裕性一般采用发电厂输出容量受阻概率(LOGP)和故障导致年发电量下降期望值(EENG)这两个指标进行表针。
但是,LOGP 和 EENG 主要从整体反应主接线的可靠性指标,对某一个故障的严重性无法反应;为此,还引入了广义停运表的概念,即在给出一定供电容量步长⊿ x 下,求出发电厂主接线供电容量的概率和频率。
(3)运行安全性指标
发电厂电气主接线运行安全性主要有四个指标:发电机被迫停运概率、频率以及出线被迫停运的概率、频率。
这些指标涵盖了机组和出线被迫停运导致电厂所在网络可能出现的静态和动态稳定性。
2.4发电厂电气主接线可靠性研究方法
(1)网络法
该方法将电力系统按照实际出现的逻辑顺序划分成几个部分,并对每个部分单独进行可靠性指标测试,并综合起来确定整个发电厂主接线可靠性指标。
在用网络法进行评估时,首先要做出一些假设条件,但如果在实际过程中由于外界影响或操作人员操作误差等原因造成与假设有偏差,则会影响最终的可靠性评估结果。
(2)故障扩散评估法
该方法通过故障点所引发的一系列后续变化来对故障类型和影响进行评估。
并以故障类型、波及的范围以及故障率来推算出该故障点的发生机率,从而实现电气主接线可靠性分析。
该方法适合用于系统较小,设备数不多的发电厂,对于设备繁多,系统复杂的发电厂就显得力不从心。
(3)故障模式与后果分析法
在该方法中首先确定每个关键期间的状态类型,然后对它们进行系统分析,以此来确定逻辑关系和故障发生的几率和组合,系统可靠性也因此能够得以确立。
该方法对可靠性评估的时间复杂度与系统器件数量有关,器件越多所需时间越长。
(4)最小割集法
该方法通过系统出线故障的范围来最小化所影响的范围,即通过元件状态来分析出故障产生的最小路径并推算出故障率。
该方式适用于规模庞大的发电厂,并结合三态模型可以得出整个发电厂电气主接线的可靠性指标。
3发电厂主接线可靠性比较
电气主接线在不同发电厂的接线方式各不相同,且造成的线路故障原因也不尽相同,目前主流的接线方式采用 3/2 断路器接线,在可靠性方面的效果会比双母线接线形式好,主要原因如下
首先在元件发生单重和双重故障时,一个半断路器接线不会出现发电机组全停和输电线路全停的严重事故,而双母线带旁路接线就会出现发电机组全停和输电线路全停的情况,这也就使得一个半断路器接线的供电充裕性指标明显优于双母线带旁路接线。
其主要原因可从两个主接线的不同网络结构加以分析:
(1)双母线接线方案中不会形成多环网供电,一个回路由一台断路器供电,母线是一个脆弱的环节,与之相连的任何元件发生故障都会导致较大范围的停电。
而一个半断路器接线,是一种环网供电,一个回路由两台断路器供电,使电源进线和负荷出线都取得双母线双断路器供电方案的好处,可断开任一断路器而不影响供电;
(2)一个半断路器接线隔离开关只作为检修电器,不需要进行任何倒闸操作,避免了因误操作或隔离开关损坏引起的事故;处理事故时,利用断路器操作,消除事故迅速;双母线带旁路接线隔离开关作为操作电器,改变运行方式时,需要进行倒闸操作,易造成事故,处理事故时,速度缓慢;
(3)一个半断路器接线检修断路器时不需任何带旁路操作,可任意停下来检修,及时发现缺陷,及时处理,保证断路器处于良好的工况;双母线带旁路接线断路器检修时,次回路要带旁路运行,这是较大的缺点:(4)双母线带旁路接线中母联断路器发生扩大型故障和一条母线检修时,另一条母线发生故障,以及母线发生故障时,母联断路器拒动均会造成发电机组与输电线路全停,这也是双母线带旁路接线的重大缺陷.
4 结语
发电厂电气主接线可靠性的研究是保证供电质量、实现电力工业现代化的重要手段,对促进和改善电力工业生产技术和管理,提高经济效益和社会效益,进行电力系统改造有着极为重要的作用。
参考文献:
[1]张鹏,郭永基 . 电气主接线可靠性评估的区间方法 [J]. 电力系统自动化,2014(16):48-52.
[2]王照林 . 电气自动化控制设备的可靠性测试 [J].科海故事博览•科技探索,2012(9):24-25.
[3]韩立权 . 发电厂电气设备检修的必要性与实践经验分析 [J].。