芻談水電站電氣設(shè)備的可靠性

四川省渠縣龍?zhí)堆吖芾硭?/p>

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，水電站的發(fā)展也在不斷走向新的高度。對(duì)水電站電器設(shè)備的選擇、使用顯得尤為重要。水電站的電氣設(shè)備是水電站重要的機(jī)械設(shè)備它能進(jìn)行有效的能量轉(zhuǎn)化設(shè)備。在具體的發(fā)電過(guò)程中，發(fā)電設(shè)備的出現(xiàn)故障會(huì)嚴(yán)重影響水電站的正常工作，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。基于這樣的背景之下，水電站的電氣設(shè)備的可靠性是其發(fā)電工作正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵之一。本文簡(jiǎn)單闡述水電站電氣設(shè)備可靠性測(cè)試方法，分析現(xiàn)階段我國(guó)水電站電氣設(shè)備的可靠性，積極探究電氣設(shè)備故障解決方法及實(shí)施步驟，以促進(jìn)我國(guó)水電站的不斷發(fā)展壯大。

關(guān)鍵詞：水電站；電氣設(shè)備；可靠性；分析

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力能源的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，水電站的發(fā)展在逐漸走向新的發(fā)展道路。水電是重要的可再生資源，可以持續(xù)永久的利用，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成太大的影響。水電站的電器設(shè)備是完成水能發(fā)電的重要設(shè)備，在具體的水電站運(yùn)轉(zhuǎn)工作中，對(duì)電器設(shè)備的可靠性進(jìn)行有效的分析，能及時(shí)預(yù)見(jiàn)水電站正常運(yùn)轉(zhuǎn)存在的隱患，排除一些可能發(fā)生的問(wèn)題，確保水電站的發(fā)電工作正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

一、常見(jiàn)的水電站電器設(shè)備可靠性測(cè)試方法

想要準(zhǔn)確評(píng)測(cè)水電站電氣設(shè)備可靠性水平，就必須要選擇正確的測(cè)試方法，對(duì)此，我國(guó)相關(guān)質(zhì)監(jiān)部門(mén)做出了一定要求，并總結(jié)出現(xiàn)階段常用的幾種方法：

（一）實(shí)驗(yàn)室測(cè)試方法

實(shí)驗(yàn)室往往擁有更加優(yōu)越的工作條件和試驗(yàn)條件，通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)可以復(fù)制實(shí)際中的使用條件，并進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)累計(jì)失效數(shù)和時(shí)間等一系列數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)算出可靠性指標(biāo)，這樣的試驗(yàn)便是實(shí)驗(yàn)室的可靠性試驗(yàn)[1]。實(shí)驗(yàn)室可靠性試驗(yàn)的測(cè)試方法優(yōu)點(diǎn)在于能夠得出與實(shí)際相貼近的結(jié)果，但同時(shí)也存在著一定的缺陷。這種方法對(duì)資金、設(shè)備和技術(shù)人員的要求較高，所以成本花費(fèi)較大，并不適用于小規(guī)模的生產(chǎn)測(cè)試。

（二）保證實(shí)驗(yàn)方法

由于水電站電氣設(shè)備是由大量的元器件所組成，所以當(dāng)其發(fā)生故障時(shí)，常常不會(huì)以某幾種故障為主，會(huì)呈現(xiàn)出多元化、隨機(jī)化的形式特征，所以它的失效率具有隨著時(shí)間變化而變化的特性，也就是說(shuō)它的故障服從指數(shù)的分布具有跟隨時(shí)間變化的特性[2]。這就要求我們，在此類設(shè)備出廠之前，必須要對(duì)其進(jìn)行規(guī)定條件下的無(wú)故障工作試驗(yàn)，也就是工作人員口頭上常說(shuō)的“烤機(jī)”?？緳C(jī)，是一種在出廠前對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行早期失效的測(cè)試考核，這樣可以提早完成對(duì)設(shè)備的改進(jìn)，使其是效率達(dá)標(biāo)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于成本小，其缺點(diǎn)在于，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，適用于設(shè)備的樣本，適合小量、大系統(tǒng)生產(chǎn)的產(chǎn)品。這種方法對(duì)于設(shè)備的電路復(fù)雜、可靠性要求較高、臺(tái)數(shù)較少的設(shè)備適用度較高。

（三）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法

對(duì)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)是一種最為直觀的方式，在具體操作時(shí)，將得到的真實(shí)可信的可靠性參數(shù)進(jìn)行科學(xué)的物理數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，最終得出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)指標(biāo)。這樣不僅能夠真實(shí)反應(yīng)產(chǎn)品在實(shí)際使用中的可靠性參數(shù)，還能夠享受直接費(fèi)用低廉的優(yōu)點(diǎn)，并且，因其試驗(yàn)場(chǎng)所即為工作場(chǎng)所，完成后設(shè)備即進(jìn)入正常使用。

二、水電站電器設(shè)備的可靠性分析

電力系統(tǒng)所具有的可靠性主要代表的是為用戶提供合格質(zhì)量的電能的能力，它的單位是概率，質(zhì)量合格主要是將電能的頻率以及電壓保持到所規(guī)定的范圍之內(nèi)。它的可靠性分析主要可以從兩個(gè)方面進(jìn)行，分別是發(fā)電控制設(shè)備的分析以及輸變電設(shè)備的分析。

（一）發(fā)電控制的設(shè)備分析

發(fā)電控制設(shè)備主要包括六個(gè)組成部分，分別為：定子、轉(zhuǎn)子、繼電保護(hù)、調(diào)速系統(tǒng)以及勵(lì)磁系統(tǒng)，與機(jī)組順序自動(dòng)控制系統(tǒng)[3]。這六個(gè)部分中的定子以及轉(zhuǎn)子是最小單元，不可以再分下去。六個(gè)組成部分是具有或門(mén)的關(guān)系的，也就是任意一個(gè)單元出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)造成系統(tǒng)的故障。對(duì)于勵(lì)磁系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，故障分析主要集中在控制系統(tǒng)、調(diào)節(jié)器、功率柜以及滅磁開(kāi)關(guān)子系統(tǒng)四個(gè)部分，之間的關(guān)系也是屬于或門(mén)關(guān)系，任意一個(gè)單元出現(xiàn)問(wèn)題，都還造成勵(lì)磁系統(tǒng)的故障。勵(lì)磁系統(tǒng)中主要包括兩個(gè)部分，分別為電源以及繼電器。

而功率柜則主要包括兩個(gè)部分，分別為整流部件與開(kāi)關(guān)，也是有或門(mén)關(guān)系的。對(duì)于滅磁開(kāi)關(guān)則分為機(jī)械與電氣兩個(gè)部分，具有或門(mén)關(guān)系。調(diào)速系統(tǒng)主要是由電液轉(zhuǎn)換器與電氣、機(jī)械三個(gè)部分組成的，其故障分析應(yīng)該集中在這三個(gè)部位的分析。調(diào)速系統(tǒng)的電氣部分可以劃分為控制部分以及輸出繼電器部分。而機(jī)組順序自動(dòng)控制系統(tǒng)主要有兩個(gè)部分，分別為電源和中繼器。發(fā)電控制設(shè)備發(fā)生故障，主要就可以從其組成部件各個(gè)部分進(jìn)行分析。

（二）輸變電設(shè)備分析

輸變電設(shè)備可以分為三個(gè)部分，分別為變壓器、短路器以及電氣主接線。系統(tǒng)的正常運(yùn)行需要每一個(gè)部件的正常，之間的關(guān)系是或門(mén)關(guān)系。電氣主接線比較復(fù)雜，系統(tǒng)是橋型的，通過(guò)分解，形成串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)[4]。同時(shí)，在輸變電設(shè)備的分析中，必須要對(duì)其主接線進(jìn)行分析，將其作為一個(gè)基本的時(shí)間。通過(guò)分解計(jì)算主接線，并將其作為引起故障的事件，最后再進(jìn)行分析計(jì)算。

三、故障解決方法及實(shí)施步驟

（一）故障樹(shù)結(jié)構(gòu)概述

所謂故障樹(shù)，指的就是邊和頂點(diǎn)之間的集合圖。在邊和頂點(diǎn)之間進(jìn)行聯(lián)結(jié)但不存在閉合回路，即起始點(diǎn)和終止點(diǎn)是同一點(diǎn)。通常情況下，故障樹(shù)也可以被稱為邏輯樹(shù)。邊線所代表的是系統(tǒng)、子系統(tǒng)或者元件故障，而頂點(diǎn)所代表的即為邏輯運(yùn)算。與樹(shù)根對(duì)應(yīng)的事件被稱為頂事件。由于下一級(jí)存在所引起的頂事件發(fā)生后，就會(huì)向下傳遞延續(xù)下去。一般來(lái)說(shuō)，頂事件代表的就是系統(tǒng)故障，是在事先就被系統(tǒng)的故障標(biāo)準(zhǔn)定義的，其它事件代表的就是可以繼續(xù)分解的子系統(tǒng)故障或者不可分解的元件故障。當(dāng)?shù)竭_(dá)元件故障層面，就形成了所謂的故障樹(shù)。

（二）利用故障樹(shù)進(jìn)行分析的特點(diǎn)

首先要對(duì)故障的原因進(jìn)行調(diào)查了解，把故障原因?qū)ο到y(tǒng)所造成的影響程度進(jìn)行評(píng)估，并采取相關(guān)措施進(jìn)行改進(jìn)。其次，將故障作為分析對(duì)象，隨后運(yùn)用推理和理論對(duì)故障和危險(xiǎn)進(jìn)行系統(tǒng)分析，確定原因和關(guān)系。接下來(lái)對(duì)產(chǎn)品、裝景系統(tǒng)和部件的安全性和可靠性進(jìn)行實(shí)質(zhì)性分析。最后就能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)已經(jīng)確定的故障過(guò)程對(duì)安全性做出判斷，并采用相關(guān)措施加以改進(jìn)和維修等。此外，避免了可靠性試驗(yàn)和故障分析出現(xiàn)疏漏，對(duì)原有技術(shù)進(jìn)行完善，實(shí)現(xiàn)了高效靈活的應(yīng)用。

（三）實(shí)施步驟

應(yīng)用FTA計(jì)算電氣設(shè)備的可靠性具體操作流程中包含選取頂事件，建立故障樹(shù)，邏輯圖對(duì)比，計(jì)算故障樹(shù)的最小割集四個(gè)環(huán)節(jié)。但是在實(shí)際的操作中要對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的程序進(jìn)行規(guī)范，例如在對(duì)頂事件的選取中就要明確頂事件是否發(fā)生，同時(shí)頂事件要具備可持續(xù)分解性，而且可以對(duì)其度量進(jìn)行定量。建立故障樹(shù)并同邏輯圖進(jìn)行對(duì)比是應(yīng)用FTA故障樹(shù)分析中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)[5]。建立故障樹(shù)是為了能夠準(zhǔn)確的找出故障和故障的根源之間的邏輯關(guān)系，通過(guò)用一種特殊的圖畫(huà)圖形更加直觀的反應(yīng)這種關(guān)系。對(duì)故障數(shù)進(jìn)行定性和定量?jī)煞N分析，通過(guò)分析與計(jì)算就可以得出頂事件的概率，最終得出系統(tǒng)故障的概率。

結(jié)語(yǔ)

在具體的水電站工作中，對(duì)電器設(shè)備的可靠性進(jìn)行有效的分析，簡(jiǎn)單了解電器設(shè)備可靠性測(cè)試方法，分析現(xiàn)階段我國(guó)水電站中電氣設(shè)備可靠性，探究其故障解決的新方法及實(shí)施步驟，才能確保水電站電器設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。除此之外，水電站的電氣設(shè)備的可靠性狀況也會(huì)直接影響整個(gè)電站的機(jī)組安全。因此，探究其故障解決方法，提高其設(shè)備的可靠性，是未來(lái)水電站發(fā)展的重要舉措。

參考文獻(xiàn)：

[1]王炳城.淺談水電站電氣設(shè)備的可靠性研究[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2012，（8）：176.

[2]曾明奇.關(guān)于水電站的電氣設(shè)備的可靠性分析與探討[J].科技傳播，2011，（11）：30，39.

[3]邊巴.110 kV GIS設(shè)備在金河水電站的應(yīng)用[J].水力發(fā)電，2004，30（7）：52-53.

[4]桑振海.龍羊峽水電站電氣設(shè)備可靠性分析[D].天津大學(xué)，2003.DOI：10.7666/d.y592064.

[5]陸儉國(guó)，王景芹，陸賓等.電器可靠性工作概況與發(fā)展前景[J].低壓電器，2014，（2）：1-7.