電氣設(shè)備及主接線的可靠性分析(共20頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第四節(jié) 電氣設(shè)備及主接線的可靠性分析發(fā)電廠的升壓變電站和電力網(wǎng)中的各級變電站都是電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。他們的功能是將電能從一個電壓等級變換成另一個電壓等級，輸送電能，且在同一電壓等級的連接回路之間盡享電能匯集和分配。發(fā)電廠和變電站能否完成規(guī)定的功能與電氣主接線有著密切的關(guān)系。對電氣主接線進(jìn)行可靠性分析計(jì)算的目的，主要有以下幾點(diǎn)：（1）通過設(shè)備的可靠性數(shù)據(jù)來分析計(jì)算電氣主接線的可靠性，作為設(shè)計(jì)和評價(jià)電氣主接線的依據(jù)。（2）對不同主接線方案進(jìn)行可靠性指標(biāo)綜合比較，提供計(jì)算結(jié)果，作為選擇最優(yōu)方案的依據(jù)。（3）對已經(jīng)運(yùn)行的主接線，尋求可能的供電路徑，選擇最佳運(yùn)行方式。（4）尋找

2、主接線的薄弱環(huán)節(jié)，以便合理安排檢修計(jì)劃和采取相應(yīng)策略。（5）研究可靠性和經(jīng)濟(jì)性的最佳搭配等。分析計(jì)算電氣主接線的可靠性時(shí)，一般假定某一電源點(diǎn)為起點(diǎn)，以某二次母線（低壓母線）為終點(diǎn)，根據(jù)電氣設(shè)備的的可靠性數(shù)據(jù)，應(yīng)用可靠理論和方法，建立數(shù)學(xué)模型，通過數(shù)據(jù)計(jì)算來論證電氣主接線的可靠性，使設(shè)計(jì)、運(yùn)行、檢修等工作建立在更加科學(xué)的基礎(chǔ)上。一、 基本概念1.可靠性的含義系統(tǒng)是由許多元件組成的，在可靠性分析計(jì)算中元件不能再分解。不過元件與系統(tǒng)是相對的，視分析問題而定。在電力系統(tǒng)中，如果把系統(tǒng)定義為一座發(fā)電廠，那么元件是指發(fā)電廠內(nèi)的電氣設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器和母線等；如果把系統(tǒng)定義為一臺變壓器，那么元件

3、是指這臺變壓器的繞組、鐵芯和套管等主要部件?？煽啃远x為元件、設(shè)備和系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和預(yù)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率?？煽啃员欢x為一個概率，使得通常使用的模糊不清的可靠性概念，有了一個可以測量及計(jì)算的尺度。對電氣主接線來講，也就是在規(guī)定的額定條件下和預(yù)定的時(shí)間內(nèi)（例如一年）完成預(yù)期功能狀況的概率。其中預(yù)定的功能可規(guī)定一些判據(jù)來衡量。根據(jù)具體情況和要求，衡量主接線完成功能和喪失功能的判據(jù)可能是保證某回路或某若干回路供電連續(xù)性的概率、保證發(fā)電出力的概率、保證母線電能質(zhì)量的概率等。判據(jù)越多，越接近工程實(shí)際情況，其可靠計(jì)劃也越復(fù)雜，甚至無法進(jìn)行。所以，判據(jù)的選擇應(yīng)根據(jù)電廠容量大小、重要程度、與電力

4、系統(tǒng)連接方式以及經(jīng)濟(jì)效益等實(shí)際情況權(quán)衡而定。目前在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，多以保證連續(xù)供電和發(fā)電出力的概率作為可靠性計(jì)算的判據(jù)。2.電氣設(shè)備的分類從可靠性觀點(diǎn)看，電力系統(tǒng)中使用的設(shè)備（元件）可分為可修復(fù)元件和不可修復(fù)元件兩類。如果設(shè)備經(jīng)過一段時(shí)間工作后，發(fā)生了故障，經(jīng)過修理能再次恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)，這種設(shè)備就稱為可修復(fù)元件，例如斷路器、變壓器等設(shè)備。由可修復(fù)元件組成的系統(tǒng)稱為可修復(fù)系統(tǒng)。電力系統(tǒng)中使用的絕大部分設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、母線和輸電線路等都屬于可修復(fù)元件，因此電氣主接線亦屬于可修復(fù)系統(tǒng)。如設(shè)備工作一段時(shí)間后，發(fā)生了故障不能修理，或者雖然能修復(fù)但不經(jīng)濟(jì)，這種設(shè)備就稱為不可修復(fù)元件，例

5、如電容器、電燈泡等。由不可修復(fù)設(shè)備組成的系統(tǒng)稱為不可修復(fù)系統(tǒng)。3.電氣設(shè)備的工作狀態(tài)電氣設(shè)備的工作狀態(tài)，基本上可分為運(yùn)行狀態(tài)（工作或待命）和停運(yùn)狀態(tài)（故障或檢修）兩種。據(jù)統(tǒng)計(jì)一個可修復(fù)元件的壽命過程流程圖，可通過圖3-15來表示。其中“1”表示運(yùn)行狀態(tài)，0表示停運(yùn)狀態(tài)，持續(xù)工作時(shí)間TU和持續(xù)停運(yùn)時(shí)間TD都是隨機(jī)變量，元件運(yùn)行一段時(shí)間TU1后，隨機(jī)地發(fā)生故障，為恢復(fù)其功能進(jìn)行修理，經(jīng)TD1時(shí)間后又投入運(yùn)行，整個元件的壽命處在“運(yùn)行”、“停運(yùn)”兩種狀態(tài)的交替之中，是一個循環(huán)過程。圖3-15 可修復(fù)元件的狀態(tài)變化圖運(yùn)行狀態(tài)又稱為可用狀態(tài)，即元件處于可執(zhí)行他的規(guī)定功能的狀態(tài)。停運(yùn)狀態(tài)又成為不可用狀態(tài)，

6、即元件由于故障處于不能執(zhí)行其規(guī)定功能的狀態(tài)。不可用狀態(tài)中計(jì)劃停運(yùn)狀態(tài)是事先安排的，強(qiáng)迫停運(yùn)狀態(tài)時(shí)隨機(jī)的，為簡化分析，可靠性研究中不包括計(jì)劃停運(yùn)狀態(tài)。二、 可靠性的主要指標(biāo)1、 不可修復(fù)元件的可靠指標(biāo)不可修復(fù)元件常用的可靠性指標(biāo)有可靠度、不可靠度、故障率和平均無故障時(shí)間等。（1）可靠度。一個元件在預(yù)定時(shí)間t內(nèi)和規(guī)定條件下執(zhí)行規(guī)定功能的概率，稱為可靠度，記作R（t）.相反，不可靠度用F（t）表示。他們都是時(shí)間的函數(shù)。元件的可靠度是用概率表示的。設(shè)總共有n個相同元件，運(yùn)行t時(shí)間后，已有nf(t)個元件損壞，還剩ns(t)個元件完好，則有或 （3-48）其中 ， 由式（3-48）可見，元件的可靠度和不

7、可靠度是對立的事件，其概率之和等于1，所以當(dāng)t=0時(shí)，；,。這說明元件在開始運(yùn)行時(shí)是完好的，可靠度，但在工作無窮大時(shí)間以后，元件必然發(fā)生故障（失效），故，R(t)表示可靠度在時(shí)間上如何從1向0減小的情況，如圖3-16所示。 圖3-16 可靠度和不可靠度（2）不可靠度。不可靠度函數(shù)F（t）表示元件在小于或等于預(yù)定時(shí)間t發(fā)生故障的概率。由式（3-48）知，當(dāng)t=0時(shí)，R(t)=1，F(xiàn)（t）=0；時(shí)，R(t)=0，F(xiàn)（t）=1。如圖3-16所示，不可靠度和可靠度說明的問題相同。對式（3-48）求導(dǎo)，得 （3-49）F(t)是不可靠度F(t)對時(shí)間t的一階微分，表示單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的概率，稱為故障密

8、度函數(shù)，所以 （3-50）（3）故障率。故障密度函數(shù)f(t)與可靠度函數(shù)R(t)的比，稱為故障率函數(shù)。他表示元件已正常工作到時(shí)刻t，在t時(shí)刻以后的下一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生故障的條件概率，即 （3-51）式（3-51）表明可靠度、不可靠度和故障率三者的關(guān)系，對元件的大量觀測統(tǒng)計(jì)，可以找出R(t)或，則可按式（3-1）求得。由復(fù)合函數(shù)微分法則有由式（3-51）得 （3-52） （3-53）由此可見，設(shè)備可靠度R（t）是以故障率對時(shí)間積分為指數(shù)的指數(shù)函數(shù)，這個結(jié)論非常重要。通過大量的試驗(yàn)與長期觀測以及理論分析，由多個零件構(gòu)成的設(shè)備，其故障率的典型形態(tài)如圖3-17所示，此曲線形似浴盆，故稱浴盆曲線。圖3-1

9、7 設(shè)備的典型故障率曲線(A)早期故障期；(B)偶發(fā)故障期； (C)耗損故障期；(D)規(guī)定故障率 根據(jù)設(shè)備的壽命，故障率大致分為三個階段。設(shè)備壽命周期內(nèi)的初期故障階段，稱早期故障期，故障率隨時(shí)間下降，故障一般是由設(shè)計(jì)制造和安裝調(diào)試方面的原因引起的，如設(shè)備中壽命短的零件，設(shè)計(jì)上的疏忽和生產(chǎn)工藝的質(zhì)量問題而引起的。這時(shí)期的主要任務(wù)是嚴(yán)格進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)和驗(yàn)收，并加強(qiáng)管理，找出不可靠的原因，使故障率迅速趨于穩(wěn)定。早期故障期結(jié)束后，進(jìn)入第二階段稱為偶發(fā)故障期。此時(shí)期故障的發(fā)生是隨機(jī)的，偶發(fā)故障多是由運(yùn)行操作上的食物造成的，這就要求嚴(yán)格按規(guī)程正確操作。這期間設(shè)備的故障率較低而且穩(wěn)定，大致為常數(shù)，是設(shè)備的最佳狀

10、態(tài)時(shí)期。這個時(shí)期的長度，稱為設(shè)備的有效使用壽命。最后，第三階段稱為耗損故障期，發(fā)生在設(shè)備壽命期末，故障率再度上升，引起故障的主演原因是設(shè)備某些零部件的老化和磨損。如能預(yù)知損耗開始時(shí)間而事先進(jìn)行預(yù)防、改善、維修或更換，這可使上升的故障率減低，以延長設(shè)備的使用壽命。可維修的設(shè)備或系統(tǒng)，就是采用這種方法以延長設(shè)備和系統(tǒng)的有效壽命，即通過維修，使他們長期處于偶發(fā)故障期狀態(tài)。但對維護(hù)費(fèi)用很大、故障很多的設(shè)備，可能報(bào)廢掉更經(jīng)濟(jì)些。電力系統(tǒng)的主要設(shè)備（如發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器及輸電線路等）都是可修復(fù)元件，通過定期檢修可以使他們長期工作在偶發(fā)故障期，其故障率就具有浴盆曲線中的偶發(fā)故障期特點(diǎn)，與時(shí)間無關(guān)，為一常

11、數(shù)，即=常數(shù)因此，對電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備而言，可將式（3-53）、式（3-48）、式（3-49）分別改寫成 （3-54） （3-55） （3-56）由此可見，電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備的可靠度函數(shù)，不可靠度函數(shù)和故障密度函數(shù)都有一個共同特點(diǎn)，即都按時(shí)間成指數(shù)分布。 （4）平均無故障工作時(shí)間。不可修復(fù)元件的平均無故障工作時(shí)間（Mean time to failure）簡記MTTF，用符號TU表示，是元件壽命時(shí)間TU隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望。若t代表一個連續(xù)的隨機(jī)變量，f(t)是故障密度函數(shù)，根據(jù)期望的定義為 （3-57）當(dāng)成指數(shù)分布，且故障率為為常數(shù)時(shí)有 （3-58）由式（3-58）可見，在上述條件下平均無故障

12、工作時(shí)間TU和該設(shè)備的故障率互為倒數(shù)。當(dāng)故障率為常數(shù)時(shí)，設(shè)備的平均無故障工作時(shí)間也是一個常數(shù)。2、 可修復(fù)元件的可靠性指標(biāo)由于元件是可修復(fù)的，需要從兩個方面考慮其可靠性，既要反映元件故障狀態(tài)的指標(biāo)，又要有表示其修復(fù)過程的指標(biāo)。描述可修復(fù)元件可靠性的主要指標(biāo)如下。(1)可靠度?？煽康豏（t）是指元件在起始時(shí)刻正常運(yùn)行條件下，在時(shí)間區(qū)間0、t不發(fā)生故障的概率，對可修復(fù)元件主要集中在從起始時(shí)刻到首次故障的時(shí)間。（2）不可靠度。不可靠度F（t）又稱失效度，是指元件在起始時(shí)刻完好條件下，在時(shí)間區(qū)間0、t發(fā)生首次故障的概率。原件在時(shí)刻t有故障密度f(t)是指元件在t、t+期間發(fā)生第一次故障的概率，即（3）

13、故障率。故障率是元件從起始時(shí)刻直至?xí)r刻t完好條件下，在時(shí)刻t以后單位時(shí)間里發(fā)生故障的次數(shù)。平均故障率為 故障次數(shù)/（n*年數(shù)） （3-59）式中：為設(shè)備平均故障率（次/年）；n為運(yùn)行設(shè)備的年平均臺數(shù)。（4）修復(fù)率。元件有停運(yùn)狀態(tài)轉(zhuǎn)向運(yùn)行狀態(tài)，主要靠修理，表示修理能力的指標(biāo)是修復(fù)率。修復(fù)率表示在現(xiàn)有檢修能力和維修組織安排的條件下，平均單位時(shí)間內(nèi)能修復(fù)設(shè)備的臺數(shù)。在設(shè)備正常壽命期內(nèi)，和都是常數(shù)，可通過對同類型設(shè)備長期運(yùn)行的觀察、記錄，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法得到。在可靠性分析計(jì)算中，故障率和修復(fù)率通常為已知數(shù)據(jù)。（5）平均修復(fù)時(shí)間。平均修復(fù)時(shí)間（Mean Time To Repair）簡記MTTR，亦稱

14、平均停運(yùn)時(shí)間，用符號TD為設(shè)備每次連續(xù)檢修所用時(shí)間的平均值，是元件連續(xù)停運(yùn)時(shí)間TD隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望。當(dāng)修復(fù)率為常數(shù)，修復(fù)時(shí)間TD服從指數(shù)分布時(shí)，可得 （3-60）式（3-60）表明，在上述條件下平均修復(fù)（停運(yùn)）時(shí)間TD和修復(fù)率互為倒數(shù)。平均停運(yùn)時(shí)間常以每次故障的平均小時(shí)數(shù)表示，即平均停運(yùn)時(shí)間=故障停運(yùn)小時(shí)數(shù)/故障次數(shù)（6）平均運(yùn)行周期。可修復(fù)元件的平均故障間隔時(shí)間（Mean time between failure）簡化為MTBF，或成為平均運(yùn)行周期，用符號TS表示，則（7）可用度。可用度又稱可用率、有效率，常用符號A表示，是指穩(wěn)態(tài)下元件或系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)的概率?？捎枚扰c可靠度的不同在于

15、，可靠度的定義中要求元件在時(shí)間區(qū)間0、t連續(xù)的處于工作狀態(tài)，而可用度則無此要求。如果一個元件在時(shí)刻t以前發(fā)生過故障但經(jīng)修復(fù)而在時(shí)刻t處于正常狀態(tài)，那么對可用度用貢獻(xiàn)，而對可靠度沒有貢獻(xiàn)，因此可用度更能確切地描述可修復(fù)元件的有效程度。對于可修復(fù)元件，；對于不可修復(fù)元件，則。設(shè)備在長期運(yùn)行中，由于其壽命處于“運(yùn)行”與“停運(yùn)”兩種狀態(tài)的交迭中，則可用度應(yīng)為 (3-61)(8)不可用度。不可用度又稱不可用率、無效度，常用符號表示，是可用度的對立事件，是指穩(wěn)態(tài)下元件或系統(tǒng)失去規(guī)定功能而處于停運(yùn)狀態(tài)的概率，由得 （3-62） 元件的不可用度常用一個無量綱的因數(shù)來表示，稱為強(qiáng)迫停運(yùn)率（Forced outa

16、ge rate）簡記FOR，即FOR=強(qiáng)迫停運(yùn)時(shí)間*100%/（運(yùn)行時(shí)間+強(qiáng)迫停運(yùn)時(shí)間） （3-63）（9）故障頻率。故障頻率表示設(shè)備在長期運(yùn)行條件下，每年平均故障次數(shù)，用符號f表示，為平均運(yùn)行周期Ts的倒數(shù)，即 （3-64）【例3-4】某發(fā)電廠200MW發(fā)電機(jī)的統(tǒng)計(jì)資料為：故障率=5.68次/年，修復(fù)率=350次/年。試求穩(wěn)定狀態(tài)下該發(fā)電機(jī)的可靠性指標(biāo)。解 按上述可靠性指標(biāo)計(jì)算，得可用度為不可用度為平均無故障工作時(shí)間為（年）平均修復(fù)時(shí)間為（年）平均運(yùn)行周期為（年）故障頻率為(次/年)3、 電氣主接線的可靠性指標(biāo)發(fā)電廠和變電站的電氣主接線是由發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、母線和輸電線路等元件組合而成

17、的，設(shè)備多且連接復(fù)雜。各種設(shè)備的操作、計(jì)劃檢修及故障，對整個主接線的可靠性都有影響。同時(shí)，主接線可靠性的判據(jù)隨著主接線的功能及在電力系統(tǒng)中地位不同而異。例如，對終端變電站，其可靠性判據(jù)就是對低壓側(cè)母線供電的可靠程度；如為中間變電站，其可靠性判據(jù)除要考慮對低壓母線供電的可靠程度外，還要考慮保證高壓側(cè)功率流動交換的可靠程度等。此外，對主接線可靠性的衡量是以是否保證連續(xù)供電和保證發(fā)出給定電力的概率為基本判據(jù)，如不能連續(xù)供電就算系統(tǒng)不可靠，或像發(fā)電系統(tǒng)那樣，即使連續(xù)供電，只要發(fā)電容量不能滿足負(fù)荷需求就算不可靠。主接線的可靠性指標(biāo)用某種供電方式下的可用度、平均無故障時(shí)間、每年平均停運(yùn)時(shí)間和故障頻率等表示

18、。三、 電氣主接線的可靠性分析計(jì)算電氣主接線是由許多按一定目的連接起來的元件組成，以完成某種特定功能。電氣主接線的可靠性取決于元件的可靠性和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，因此要利用元件的可靠性指標(biāo)和采用合適的計(jì)算方法來計(jì)算電氣主接線的可靠性指標(biāo)。目前所采用的計(jì)算方法，從原理上大致可分為以求解邏輯圖為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)法和建立在求解狀態(tài)空間模型基礎(chǔ)上的狀態(tài)空間法兩大類。網(wǎng)絡(luò)法是假定系統(tǒng)每一元件只有兩種狀態(tài)（運(yùn)行和停運(yùn)）為前提，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式及各元件的失效模式繪出邏輯圖，建立可靠性數(shù)學(xué)模型，通過數(shù)值計(jì)算求得可靠性指標(biāo)。目前主接線的可靠性計(jì)算大多采用此法。但由于復(fù)雜系統(tǒng)邏輯圖的建立和簡化也并非易事，且采用兩狀態(tài)與實(shí)際工程也

19、略有差異。狀態(tài)空間法是建立在馬爾科夫模型基礎(chǔ)上，在處理復(fù)雜系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)時(shí)具有較大的靈活性，目前廣泛應(yīng)用于計(jì)算電力系統(tǒng)的可靠性。1. 串聯(lián)系統(tǒng)如果系統(tǒng)中任何一個元件發(fā)生故障，便構(gòu)成系統(tǒng)故障，這種系統(tǒng)稱為串聯(lián)系統(tǒng)。這里所說的“串聯(lián)”一詞，不能同電路中元件的串聯(lián)概念混為一談。例如圖3-18（a）所示為電路中兩電容器相并聯(lián)的原理圖，但在可靠性計(jì)算中，卻應(yīng)畫成如圖3-18（b）所示串聯(lián)邏輯圖，因?yàn)槿魏我粋€電容器失效都會引起系統(tǒng)失效。因此，在可靠性計(jì)算中，這種系統(tǒng)就稱為串聯(lián)系統(tǒng)。圖3-18 電路與串聯(lián)系統(tǒng)框圖(a) 電容器的并聯(lián)：(b)圖(a)的串聯(lián)邏輯圖；(c)串聯(lián)系統(tǒng)；(d)等效系統(tǒng)圖3-18（c）、(

20、d)分別表示由n個元件組成的串聯(lián)系統(tǒng)和其等效系統(tǒng)，以R1,R2,.,Rn和Rs；，和分別表示各元件和系統(tǒng)的可靠度和故障率。依概率乘法定律，串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度Rs為 （3-65）當(dāng)各元件故障率為常數(shù)時(shí)，則 （3-66）其中 式（3-65）、式（3-67）表明，串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度等于各元件可靠度的乘積，而串聯(lián)系統(tǒng)的故障率等于各元件故障率之和。因?yàn)镽i<1，所以Rs必然小于1，而且串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度比其中任何一元件的可靠度都小，也就是系統(tǒng)的可靠度要低于最弱元件的可靠度。如果要提高串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度，首先要提高系統(tǒng)中可靠度最弱元件的可靠度。如果要得到較高可靠度的系統(tǒng)，則不宜采用多元件的串聯(lián)系統(tǒng)。串聯(lián)系統(tǒng)

21、的平均壽命T Us和元件的平均壽命T Ui（）有如下的關(guān)系 （3-68）串聯(lián)系統(tǒng)的壽命比最差元件壽命還要短，因此要想延長整個系統(tǒng)的壽命，首先要延長最差元件的壽命，從延長系統(tǒng)壽命的觀點(diǎn)來看，串聯(lián)過多元件是不利的。以上討論的是由不可修復(fù)元件組成的串聯(lián)系統(tǒng)。對于可修復(fù)元件組成的系統(tǒng)，則要同時(shí)考慮故障率和修復(fù)率。電氣設(shè)備的和都可看做是常數(shù)。當(dāng)和均為常數(shù)時(shí)，經(jīng)推導(dǎo)得出可用度的時(shí)間函數(shù)A(t)為 （3-69）當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，有 （3-70）式（3-70）即穩(wěn)定時(shí)的可用度。應(yīng)用的關(guān)系，求得的關(guān)系式為對可修復(fù)元件組成的串聯(lián)系統(tǒng)，在穩(wěn)定狀態(tài)下系統(tǒng)可靠度和故障率仍可按式（3-65）、式（3-67）計(jì)算，串聯(lián)系統(tǒng)的可

22、靠度為 （3-71）【例3-5】有單元式供電系統(tǒng)，其主接線如圖3-19所示。據(jù)系統(tǒng)各元件的可用度為：發(fā)電機(jī)G的AG=0.990 099,變壓器T的AT=0.999 933,母線W的AW=0.999 965，斷路器QF的AQF=0.999 833,輸電線路L的AL=0.999 334。試求系統(tǒng)的可用度。 圖3-19 單元式供電系統(tǒng)圖解 由圖3-19可見，次供電系統(tǒng)是由8個元件組成的串聯(lián)系統(tǒng)，其可用度為=0.990 0990.999 93320.999 96520.999 83320.999 334=0.988 907圖3-20 并聯(lián)系統(tǒng)框圖（a）并聯(lián)系統(tǒng)；（b）等效系統(tǒng)2. 并聯(lián)系統(tǒng)凡在一個系統(tǒng)

23、中，若所有元件都發(fā)生故障時(shí)才構(gòu)成系統(tǒng)故障，這種系統(tǒng)稱為并聯(lián)系統(tǒng)，由n個元件組成的并聯(lián)系統(tǒng)如圖3-20所示。若各元件的可靠度為（），則各元件的不可靠度，由于所有元件都發(fā)生故障時(shí)系統(tǒng)才發(fā)生故障，則系統(tǒng)的不可靠度為因?yàn)樗圆⒙?lián)系統(tǒng)的可靠度為 （3-72）并聯(lián)系統(tǒng)的平均壽命為 當(dāng)各種元件故障相等，即并等于常數(shù)時(shí)，經(jīng)數(shù)學(xué)運(yùn)算的 (3-73)式（3-73）表明，并聯(lián)系統(tǒng)的壽命比單個元件的壽命長，增加并聯(lián)系統(tǒng)的個數(shù)能增加系統(tǒng)的壽命，但隨著并聯(lián)元件的個數(shù)增加，系統(tǒng)壽命增加的程度變小。對于可修復(fù)元件組成的并聯(lián)系統(tǒng)，其系統(tǒng)的不可用度為各并聯(lián)元件不可用度的乘積，即 （3-74）系統(tǒng)未修復(fù)的概率為各元件未修復(fù)概率的乘

24、積，即其中 可見，并聯(lián)系統(tǒng)的修復(fù)率為各并聯(lián)元件修復(fù)率之和。 【例3-6】某變電站有2臺完全相同的變壓器并聯(lián)運(yùn)行，據(jù)統(tǒng)計(jì)變壓器的故障率次/年，平均修復(fù)時(shí)間h，2。試求2臺變壓器同時(shí)發(fā)生故障的概率和平均無故障工作時(shí)間。解 本系統(tǒng)是可修復(fù)系統(tǒng)，按可修復(fù)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算0，028 54（年），2 （次/年），2（次/年）將、的值代入上式則得系統(tǒng)故障 （次/年）平均無故障工作時(shí)間 （年） 可見2臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，在上述條件下，其并聯(lián)系統(tǒng)故障率只有原來1臺變壓器的1/351（）其平均無故障工作時(shí)間長達(dá)7027年才發(fā)生全站停電一次。3. 串并聯(lián)系統(tǒng)前述的串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)是分析串并聯(lián)混合系統(tǒng)的基礎(chǔ)。串并聯(lián)混合

25、系統(tǒng)是由串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)綜合組成的系統(tǒng)。其系統(tǒng)可靠度計(jì)算方法，是將系統(tǒng)分解成若干個串、并聯(lián)的子系統(tǒng)，然后按照先后順序分別計(jì)算各子系統(tǒng)的可靠度，最后計(jì)算系統(tǒng)的可靠度。【例3-7】某發(fā)電廠的電氣主接線如圖3-21所示。高壓側(cè)為不分段單母線接線，低壓側(cè)為分段單母線。發(fā)電機(jī)可用度AG=0.99，變壓器可用度AT=0.996 8，斷路器可用度AQF=0.992 6，隔離開關(guān)可用度AQS=0.998 1，母線可用度AW=0.999 1。試計(jì)算該系統(tǒng)對線路（WL1）的供電可用度。圖3-21 發(fā)電廠電氣主接線解 計(jì)算系統(tǒng)對線路（WL1）的供電可用度。（1）計(jì)算各支路的可用度。發(fā)電機(jī)支路G1a和G2d為變壓器

26、支路ab和de 為出線支路bc和分段斷路器支路fg為（2）計(jì)算系統(tǒng)對支路WL1的供電可用度。該電氣主接線可能有四種運(yùn)行方式，發(fā)電機(jī)G1和G2同時(shí)運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行，分段斷路器有接通或斷開的運(yùn)行方式。先按分段斷路器接通的方式進(jìn)行計(jì)算。這時(shí)，變壓器T2通過分段斷路器向線路WL1供電，為此先計(jì)算支路defg的可用度為1)兩臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行、分段斷路器接通時(shí)對線路WL1的供電可用度?？捎枚華WL1為2) 兩臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行、分段斷路器斷開時(shí)對線路WL1的供電可用度。可用度AWL1為3) 一臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行、分段斷路器接通時(shí)對線路WL1的供電可用度?？捎枚華WL1為 4)一臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行、分段斷路器斷開時(shí)對線路WL1的供

27、電可用度?？捎枚華WL1為（3）計(jì)算系統(tǒng)對線路WL1的停電時(shí)間。按可用度的數(shù)值，還可計(jì)算出一年內(nèi)的停電時(shí)間。如在兩臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行、分段斷路器接通的運(yùn)行方式下，一年內(nèi)對線路WL1的停電時(shí)間為（h）對其他運(yùn)行方式下，一年內(nèi)對線路WL1的停電時(shí)間詳細(xì)情況見表3-5。表3-5 電氣主接線的供電可用度和停電時(shí)間分段斷路器運(yùn)行方式兩臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行一臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行可用度停電時(shí)間（h）可用度停電時(shí)間（h）接通0.985 97122.900.967 41258.49斷開0.965 34303.620.947 16462.88由表3-5可以看出，無論是兩臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行，還是一臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行，分段斷路器接通時(shí)對線路的供電可用度，比分段斷路器斷開時(shí)的高一些。還可看出，一年內(nèi)在兩臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行、分段斷路器斷開的運(yùn)行方式下，要比分段斷路器接通的運(yùn)行方式下多停電303.62-122.90=108.72（h），在一臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行下多停電462.88-258.49=204.39（h）。由此可見，采用分段斷路器接通運(yùn)行方式，可提高供電可靠性，并減少對用戶停電時(shí)