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第一节电力系统的备用容量及其分布第二节电力系统可靠性管理片14第五章电力系统备用及可靠性管理第一节电力系统的备用容量及其分布一、意义及分类1.意义电力系统需要备用容量的原因：由于电力工业生产的特点用户用电的不均衡性所决定的。要保证电力系统安全、可靠、连续地发供电。装机要求：在电源安排时，所配置电源的装机容量必须大于最大负荷的要求，两者的差额称为备用容量。2.分类：按设置备用容量的任务，分为下述3种备用。(1)为补偿电力系统负荷的突然变动，保证系统的正常周波的负荷备用(2)保证电力系统正常设备检修的检修备用(3)替代发生事故的机组，承担系统负荷的事故备用。电力系统的备用率式中，K—电力系统的备用率；Ny—电力系统的装机容量(kW);Pm—电力系统的最大负荷(kW)。mmyPPNk二、周波和负荷备用周波备用：电力系统运行时，用户用电设备经常的投入或切除负荷备用：负担—天内计划外的负荷增加。（一）周波和负荷备用容量的确定：应根据电力系统容量的大小，以及系统内电力用户的性质和组成情况来确定。在系统规划设计中一般取系统最大负荷的3％一5％。（二）周波和负荷备用容量在各种电源中的分配：周波和负荷备用可以在一年中不同的季节内，和一昼夜中不同的时间内由不同的发电厂来担任。一般系统都由水电厂来担负周波和负荷备用。原因：水电厂的水轮机组应变能力较强，能较好的适应负荷的变化，能量损失小，而且水轮机的最大效率是在机组额定容量的70％～90％。在丰水期可以用这部分容量来发电，以节约燃料。由火电厂担任周波和负荷备用时，则要有热备用机组。（三）周波和负荷备用只需有容量备用，不需要能量备用。在系统中设置一定数量的备用容量，以替代事故停机时的发电设备，这部分备用容量称事故备用。因为事故备用容量要替代事故机组的运行，因此，事故备用除需要容量备用外，还必须有相应的能量储备。（一）影响事故备用容量的因数片7（二）事故备用容量的确定方法片8（三）系统事故备用容量在各种电源间的分配片9三、事故备用四、检修备用片10（1）系统装机总容量和单机容量；根据大型机组事故次数统计，单机事故占75％，两机以上同时事故20％；全场事故只占5％，可见单机故障最大。因此，系统装机总容量越大，机组台数越多，事故备用容量越大。事故备用容量必须等于或大于系统中最大机组的容量。（2）运行人员的技术水平；（3）系统中机组的使用年限，及新旧机组的比例；（4）设备检修的质量。片6（一）影响事故备用容量的因素(二)事故备用容量的确定方法1.经验统计法事故备用容量大致为系统最大负荷的7％～10％。2.经济比较法估算出用户因系统事故停电所造成的损失，和安装事故备用容量的费用，进行经济比较，确定出经济而有利的事故备用容量。3.用概率理论计算事故备用容量概率理论计算事故备用容量的方法，是基于系统中机组发生事故是随机的，随系统机组台数的增多，系统发生事故的可能性也会增大。但系统中不同数目的机组，同时发生事故的概率是不一样的，一台比两台同时发生事故的概率大些。所以，可以用概率的理论，通过计算确定事故备用容量及备用机组的台数。片6（三）系统事故备用容量在各种电源间的分配系统事故备用容量在各种电源间的分配，一般可按各电源工作容量的比例进行。调节性能良好、靠近负荷中心的火电厂，可担任较大的事故备用容量。在进行事故备用容量的分配时要考虑：(1)一般水电厂担任事故备用容量时，需要有相应的事故备用库容。(2)对于有较大水库的水电厂担任事故备用容量时，可以不专门设置事故备用库容。但需在事故处理后，增加火电出力减少水电工作容量，以补足这部分水能的消耗。(3)径流式或日调水电厂的重复容量，只能作为水电厂本身的事故备用，不能担任系统的事故备用容量。但可相应的减少系统对该水电厂的事故备用容量。(4)水电厂担任事故备容量时，必须考虑其在系统中的分布，水库的凋节性能，以及输电线路的送电能力。(5)火电厂担任事故备用容量时，应将其大部分设置在运转机组上，以提高系统供电的可靠性。也就是火电厂要设有部分热备用，以利于系统的经济运行，和事故时周波的稳定。片6四、检修备用定期预防性检修电厂设备的检修主要有大修、小修及事故修理三种，事故修理由事故备用容量来解决，检修备用只考虑大修和小修。检修备用容量大小的确定，主要取决于：每台机组检修所需要的时间；两次检修之间的时间间隔。例如：火电机组大修周期为1—2年．检修时间30天左右。水电机组大修周期2～3年，检修时间20天左右，小修每年一次，约需5天左右。检修容量的确定原则，首先应考虑利用年负荷的季节性低落对所空闲出来的容量进行机组检修。只有当季节性低落所空闲出的容量不足以保证全部机组周期性检修时，才需要设置检修备用容量。检修备用容量的确定，应在年负荷曲线上进行，一般为系统最大负荷的l2％一15％。机组检修安排如图所示。片13在进行系统规划设计机组投入时间难以确定时，可用下式进行估算。式中NP—检修备用容量(千瓦)F——检修系统全部机组所需面积（千瓦日）；F′—年负荷曲线可资利用的低凹部分的面积(千瓦日)T—机组检修时间(日)；P0—年初负荷（千瓦）；Kj—夏季负荷下降系数。检修备用不仅要求有容量备用，而且要有—定的能源储备，并应尽量分配在火电厂。根据经验统计，一般系统总备用容量约占系统最大负荷的25％左右。第二节电力系统可靠性管理一.可靠性管理的意义1.可靠性的含义可靠性：一个元件或系统在预定时间内，规定的条件下，完成规定功能的能力。可靠性管理是指在预定时间内和规定条件下，保持元件、设备或系统规定功能的一系列管理活动。2.电力系统可靠性管理的意义可靠性理论用于电力系统，在我国是60年代才开始的，它是一门新兴的应用科学。目前，在设计、制造、规划、运行和管理等方面都有广泛的应用，且占居着作为决策的重要依据的地位。提高电力系统运行的可靠性是提高电力系统经济效益的重要途径，通过可靠性管理可以做到以最小的投入，而取得该投入下的最佳的社会效益和经济效益。还可使电力系统在最不利的条件下发生最小的影响，例如，提高了电力系统的可靠性就可减少停电次数，减少停电时间，防止大面积停电。将设备的可用度提高就相当于增加了一定容量设备，从而节约了投资。3.可靠性管理的任务研究和制定电力系统各单个元件（如发电机、主变压器、断路器、母线、线路等）和由元件组成系统（如发电系统、输电系统、配电系统等）的可靠性准则、指标和统计方法。根据可靠性指标，结合被管理对象的具体情况，研究和制定可靠性预测、分配和评价方法。寻找提高被管理对象可靠性的途径和方法。研究可靠性和经济性的关系，找出最佳搭配。4.提高电力系统可靠性的要求规划阶段：应从成本、功能、社会效益等方面综合考虑，预测计算各种情况下的可靠性。在制造安装阶段：应对各类设备运用可靠性原理进行全面质量管理，使设备、系统的可靠性有合理的分配。在运行阶段，应进行运行和检修可靠性的管理，并将各种设备、系统的可靠性分析资料反馈到规划设计、制造安装、维护的各个环节，作为改进和提高设备及系统可靠性的依据。二．可靠性的主要指标设备一般可分为两类，一是不可修复设备，二是可修复设备。对于任一类设备都可从正常运行和发生故障两种情况去度量其可靠程度。经过大量资料的统计，电气设备的典型故障率分布情况形似浴盆，故称之为浴盆曲线。它清楚表明了在设备整个寿命期内，故障率按三个不同时期，呈现三种不同的分布情况。图12-10设备的典型故障率曲线A-早期故障期；B-偶发故障期；C-耗损故障期；-规定的故障率ABC(t)t早期故障期，又称调整期。由于设备设计、制造、安装上的缺陷，在刚投入运行的初期暴露出来，因而故障率较高。经过一段不长时间的适应和调整，故障率将逐渐下降并趋于稳定。偶发故障期，又称有效寿命期。在此期间故障率较低且平稳，大致为常数，故障的发生只是由于偶然原因，带有随机性，这是设备最佳运行状态时期。耗损故障期，又称衰老期。在这个时期由于设备的磨损和老化而导致故障上升。由于偶发故障期是设备长期运行的可能时限，因此以后的研究和分析都是基于这个时期进行的。对于耗损故障期，如能预测耗损开始时间，事先进行预防、改善、维修或更换，就可使故障率下降，而延长设备的实际使用寿命。电气设备绝大多数是可以修复的，即故障后通过修理，修复后又投入运行，如此不断循环。但对可修复设备的研究是从不可修复设备的研究开始，因此，要从不可修复设备的可靠性讨论开始。1.不可修复设备的可靠性指标可靠度、失效度、故障率、平均无故障工作时间2.可修复设备的可靠性指标平均无故障工作时间、平均修复时间和修复率、平均相邻故障间隔时间、可用度和不可用度