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1、第一节第一节电力系统的备用容量及其分布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第五章第五章电力系统备用及可靠性管理电力系统备用及可靠性管理第一节第一节电力系统的备用容量及其分布电力系统的备用容量及其分布一、意义及分类一、意义及分类1.意义意义电力系统需要备用容量的原因：电力系统需要备用容量的原因：由于电力工业生产的特点由于电力工业生产的特点用户用电的不均衡性所决定的。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。要保证电力系统安全、可靠、连续地发供电。装机要求：装机要求：在在电电源源安安排排时时，所所配配置置电电源源的的装装机机容容量量必必须须大大于于最最
2、大大负负荷荷的的要求，两者的差额称为备用容量。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，分为下述分类：按设置备用容量的任务，分为下述3种备用。种备用。(1)为为补补偿偿电电力力系系统统负负荷荷的的突突然然变变动动，保保证证系系统统的的正正常常周周波波的的负负荷备用荷备用(2)保证电力系统正常设备检修的检修备用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。替代发生事故的机组，承担系统负荷的事故备用。电力系统的备用率电力系统的备用率式中，式中，K电力系统的备用率；电力系统的备用率；Ny电力系统的装机容量电力系统的装机容量(kW);Pm电力系
3、统的最大负荷电力系统的最大负荷(kW)。二、周波和负荷备用二、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：负担负荷备用：负担天内计划外的负荷增加。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，（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一般取系统最大负荷的3一一5。（二）周波和负荷备用容量在各种电源中的分配（二）周波和负荷备用
4、容量在各种电源中的分配：周周波波和和负负荷荷备备用用可可以以在在一一年年中中不不同同的的季季节节内内，和和一一昼昼夜夜中中不不同同的的时时间间内内由不同的发电厂来担任。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。一般系统都由水电厂来担负周波和负荷备用。原原因因：水水电电厂厂的的水水轮轮机机组组应应变变能能力力较较强强，能能较较好好的的适适应应负负荷荷的的变变化化，能能量量损损失失小小，而而且且水水轮轮机机的的最最大大效效率率是是在在机机组组额额定定容容量量的的7090。在丰水期可以用这部分容量来发电，以节约燃料。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
5、荷备用时，则要有热备用机组。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（三）周波和负荷备用只需有容量备用，不需要能量备用。在在系系统统中中设设置置一一定定数数量量的的备备用用容容量量，以以替替代代事事故故停停机机时时的的发发电设备，这部分备用容量称事故备用。电设备，这部分备用容量称事故备用。因因为为事事故故备备用用容容量量要要替替代代事事故故机机组组的的运运行行，因因此此，事事故故备备用用除需要容量备用外，还必须有相应的能量储备除需要容量备用外，还必须有相应的能量储备。（一）影响事故备用容量的因数影响事故备用容量的因数片7（二）事故备用容
6、量的确定方法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系统事故备用容量在各种电源间的分配片片9三、事故备用三、事故备用四、检修备用四、检修备用片片10（1）系统装机总容量和单机容量；系统装机总容量和单机容量；根根据据大大型型机机组组事事故故次次数数统统计计，单单机机事事故故占占75，两两机机以以上上同同时时事事故故20；全全场场事事故故只只占占5，可可见见单单机机故故障障最最大大。因因此此，系系统统装装机机总总容容量量越越大大，机组台数越多，事故备用容量越大。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。事故备用容量必须等于或大于系统中
7、最大机组的容量。（2）运行人员的技术水平；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；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。设备检修的质量。片片6n（一）影响事故备用容量的因素（一）影响事故备用容量的因素(二二)事故备用容量的确定方法事故备用容量的确定方法1.经验统计法经验统计法事故备用容量大致为系统最大负荷的事故备用容量大致为系统最大负荷的710。2.经济比较法经济比较法估估算算出出用用户户因因系系统统事事故故停停电电所所造造成成的的损损失失，和和安安装装事事故故备备用用容容量量的的费费用用，进行经济比较，确定出经济而有利的事故备用容量。进行经济
8、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用概率理论计算事故备用容量概概率率理理论论计计算算事事故故备备用用容容量量的的方方法法，是是基基于于系系统统中中机机组组发发生生事事故故是是随随机机的的，随随系系统统机机组组台台数数的的增增多多，系系统统发发生生事事故故的的可可能能性性也也会会增增大大。但但系系统统中中不不同同数数目目的的机机组组，同同时时发发生生事事故故的的概概率率是是不不一一样样的的，一一台台比比两两台台同同时时发发生生事事故故的的概概率率大大些些。所所以以，可可以以用用概概率率的的理理论论，通通过过计计算算确确定定事事故故备备用用容容量及备用机组的台数。
9、量及备用机组的台数。片片6（三）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系系统统事事故故备备用用容容量量在在各各种种电电源源间间的的分分配配，一一般般可可按按各各电电源源工工作作容容量量的的比比例例进进行行。调调节节性性能能良良好好、靠靠近近负负荷荷中中心心的的火火电电厂厂，可可担担任任较较大大的的事事故故备备用容量。在进行事故备用容量的分配时要考虑：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。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)对对于于有有较较大大水水库库的的水水电电厂厂担担
10、任任事事故故备备用用容容量量时时，可可以以不不专专门门设设置置事事故故备用库容。备用库容。但但需需在在事事故故处处理理后后，增增加加火火电电出出力力减减少少水水电电工工作作容容量量，以以补补足足这这部部分分水水能的消耗。能的消耗。(3)径径流流式式或或日日调调水水电电厂厂的的重重复复容容量量，只只能能作作为为水水电电厂厂本本身身的的事事故故备备用用，不不能能担担任任系系统统的的事事故故备备用用容容量量。但但可可相相应应的的减减少少系系统统对对该该水水电电厂厂的的事事故故备备用容量。用容量。(4)水水电电厂厂担担任任事事故故备备容容量量时时，必必须须考考虑虑其其在在系系统统中中的的分分布布，水水
11、库库的的凋凋节节性能，以及输电线路的送电能力。性能，以及输电线路的送电能力。(5)火火电电厂厂担担任任事事故故备备用用容容量量时时，应应将将其其大大部部分分设设置置在在运运转转机机组组上上，以以提提高高系系统统供供电电的的可可靠靠性性。也也就就是是火火电电厂厂要要设设有有部部分分热热备备用用，以以利利于于系系统统的的经经济运行，和事故时周波的稳定。济运行，和事故时周波的稳定。片片6四、检修备用四、检修备用定期预防性检修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。故备
12、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：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；每台机组检修所需要的时间；两次检修之间的时间间隔。两次检修之间的时间间隔。例如：火电机组大修周期为例如：火电机组大修周期为1212年检修时间年检修时间3030天左右。天左右。水电机组大修周期水电机组大修周期2 23 3年，检修时间年，检修时间2020天左右，天左右，小修每年一次，约需小修每年一次，约需5 5天左右。天左右。检修容量的确定原则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
13、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一一.可靠性管理的意义可靠性管理的意义1.可靠性的
14、含义可靠性的含义可可靠靠性性：一一个个元元件件或或系系统统在在预预定定时时间间内内，规规定定的的条条件件下下，完完成成规规定定功功能能的的能力。能力。可可靠靠性性管管理理是是指指在在预预定定时时间间内内和和规规定定条条件件下下，保保持持元元件件、设设备备或或系系统统规规定定功能的一系列管理活动。功能的一系列管理活动。2.2.电力系统可靠性管理的意义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
15、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
16、佳搭配。4.提高电力系统可靠性的要求提高电力系统可靠性的要求规规划划阶阶段段：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。在在制制造造安安装装阶阶段段：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
17、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