芻談水電站電氣設備的可靠性

四川省渠縣龍?zhí)堆吖芾硭?/p>

摘要：隨著我國社會經濟的不斷發(fā)展，水電站的發(fā)展也在不斷走向新的高度。對水電站電器設備的選擇、使用顯得尤為重要。水電站的電氣設備是水電站重要的機械設備它能進行有效的能量轉化設備。在具體的發(fā)電過程中，發(fā)電設備的出現故障會嚴重影響水電站的正常工作，造成一定的經濟損失。基于這樣的背景之下，水電站的電氣設備的可靠性是其發(fā)電工作正常運轉的關鍵之一。本文簡單闡述水電站電氣設備可靠性測試方法，分析現階段我國水電站電氣設備的可靠性，積極探究電氣設備故障解決方法及實施步驟，以促進我國水電站的不斷發(fā)展壯大。

關鍵詞：水電站；電氣設備；可靠性；分析

隨著社會經濟的不斷發(fā)展，電力能源的應用越來越廣泛，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，對環(huán)境不會造成太大的影響。水電站的電器設備是完成水能發(fā)電的重要設備，在具體的水電站運轉工作中，對電器設備的可靠性進行有效的分析，能及時預見水電站正常運轉存在的隱患，排除一些可能發(fā)生的問題，確保水電站的發(fā)電工作正常運轉。

一、常見的水電站電器設備可靠性測試方法

想要準確評測水電站電氣設備可靠性水平，就必須要選擇正確的測試方法，對此，我國相關質監(jiān)部門做出了一定要求，并總結出現階段常用的幾種方法：

（一）實驗室測試方法

實驗室往往擁有更加優(yōu)越的工作條件和試驗條件，通過在實驗室進行模擬實驗可以復制實際中的使用條件，并進行試驗，通過累計失效數和時間等一系列數據來測算出可靠性指標，這樣的試驗便是實驗室的可靠性試驗[1]。實驗室可靠性試驗的測試方法優(yōu)點在于能夠得出與實際相貼近的結果，但同時也存在著一定的缺陷。這種方法對資金、設備和技術人員的要求較高，所以成本花費較大，并不適用于小規(guī)模的生產測試。

（二）保證實驗方法

由于水電站電氣設備是由大量的元器件所組成，所以當其發(fā)生故障時，常常不會以某幾種故障為主，會呈現出多元化、隨機化的形式特征，所以它的失效率具有隨著時間變化而變化的特性，也就是說它的故障服從指數的分布具有跟隨時間變化的特性[2]。這就要求我們，在此類設備出廠之前，必須要對其進行規(guī)定條件下的無故障工作試驗，也就是工作人員口頭上常說的“烤機”。烤機，是一種在出廠前對產品進行早期失效的測試考核，這樣可以提早完成對設備的改進，使其是效率達標。這種方法的優(yōu)點在于成本小，其缺點在于，耗費時間長，適用于設備的樣本，適合小量、大系統(tǒng)生產的產品。這種方法對于設備的電路復雜、可靠性要求較高、臺數較少的設備適用度較高。

（三）現場試驗方法

對設備進行現場試驗是一種最為直觀的方式，在具體操作時，將得到的真實可信的可靠性參數進行科學的物理數據統(tǒng)計，最終得出準確的數據指標。這樣不僅能夠真實反應產品在實際使用中的可靠性參數，還能夠享受直接費用低廉的優(yōu)點，并且，因其試驗場所即為工作場所，完成后設備即進入正常使用。

二、水電站電器設備的可靠性分析

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量的電能的能力，它的單位是概率，質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。它的可靠性分析主要可以從兩個方面進行，分別是發(fā)電控制設備的分析以及輸變電設備的分析。

（一）發(fā)電控制的設備分析

發(fā)電控制設備主要包括六個組成部分，分別為：定子、轉子、繼電保護、調速系統(tǒng)以及勵磁系統(tǒng)，與機組順序自動控制系統(tǒng)[3]。這六個部分中的定子以及轉子是最小單元，不可以再分下去。六個組成部分是具有或門的關系的，也就是任意一個單元出現問題，都會造成系統(tǒng)的故障。對于勵磁系統(tǒng)來說，故障分析主要集中在控制系統(tǒng)、調節(jié)器、功率柜以及滅磁開關子系統(tǒng)四個部分，之間的關系也是屬于或門關系，任意一個單元出現問題，都還造成勵磁系統(tǒng)的故障。勵磁系統(tǒng)中主要包括兩個部分，分別為電源以及繼電器。

而功率柜則主要包括兩個部分，分別為整流部件與開關，也是有或門關系的。對于滅磁開關則分為機械與電氣兩個部分，具有或門關系。調速系統(tǒng)主要是由電液轉換器與電氣、機械三個部分組成的，其故障分析應該集中在這三個部位的分析。調速系統(tǒng)的電氣部分可以劃分為控制部分以及輸出繼電器部分。而機組順序自動控制系統(tǒng)主要有兩個部分，分別為電源和中繼器。發(fā)電控制設備發(fā)生故障，主要就可以從其組成部件各個部分進行分析。

（二）輸變電設備分析

輸變電設備可以分為三個部分，分別為變壓器、短路器以及電氣主接線。系統(tǒng)的正常運行需要每一個部件的正常，之間的關系是或門關系。電氣主接線比較復雜，系統(tǒng)是橋型的，通過分解，形成串并聯(lián)結構的系統(tǒng)[4]。同時，在輸變電設備的分析中，必須要對其主接線進行分析，將其作為一個基本的時間。通過分解計算主接線，并將其作為引起故障的事件，最后再進行分析計算。

三、故障解決方法及實施步驟

（一）故障樹結構概述

所謂故障樹，指的就是邊和頂點之間的集合圖。在邊和頂點之間進行聯(lián)結但不存在閉合回路，即起始點和終止點是同一點。通常情況下，故障樹也可以被稱為邏輯樹。邊線所代表的是系統(tǒng)、子系統(tǒng)或者元件故障，而頂點所代表的即為邏輯運算。與樹根對應的事件被稱為頂事件。由于下一級存在所引起的頂事件發(fā)生后，就會向下傳遞延續(xù)下去。一般來說，頂事件代表的就是系統(tǒng)故障，是在事先就被系統(tǒng)的故障標準定義的，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。當到達元件故障層面，就形成了所謂的故障樹。

（二）利用故障樹進行分析的特點

首先要對故障的原因進行調查了解，把故障原因對系統(tǒng)所造成的影響程度進行評估，并采取相關措施進行改進。其次，將故障作為分析對象，隨后運用推理和理論對故障和危險進行系統(tǒng)分析，確定原因和關系。接下來對產品、裝景系統(tǒng)和部件的安全性和可靠性進行實質性分析。最后就能夠實現根據已經確定的故障過程對安全性做出判斷，并采用相關措施加以改進和維修等。此外，避免了可靠性試驗和故障分析出現疏漏，對原有技術進行完善，實現了高效靈活的應用。

（三）實施步驟

應用FTA計算電氣設備的可靠性具體操作流程中包含選取頂事件，建立故障樹，邏輯圖對比，計算故障樹的最小割集四個環(huán)節(jié)。但是在實際的操作中要對各個環(huán)節(jié)的程序進行規(guī)范，例如在對頂事件的選取中就要明確頂事件是否發(fā)生，同時頂事件要具備可持續(xù)分解性，而且可以對其度量進行定量。建立故障樹并同邏輯圖進行對比是應用FTA故障樹分析中最為關鍵的環(huán)節(jié)[5]。建立故障樹是為了能夠準確的找出故障和故障的根源之間的邏輯關系，通過用一種特殊的圖畫圖形更加直觀的反應這種關系。對故障數進行定性和定量兩種分析，通過分析與計算就可以得出頂事件的概率，最終得出系統(tǒng)故障的概率。

結語

在具體的水電站工作中，對電器設備的可靠性進行有效的分析，簡單了解電器設備可靠性測試方法，分析現階段我國水電站中電氣設備可靠性，探究其故障解決的新方法及實施步驟，才能確保水電站電器設備的正常運轉。除此之外，水電站的電氣設備的可靠性狀況也會直接影響整個電站的機組安全。因此，探究其故障解決方法，提高其設備的可靠性，是未來水電站發(fā)展的重要舉措。

參考文獻：

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

[2]曾明奇.關于水電站的電氣設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設備在金河水電站的應用[J].水力發(fā)電，2004，30（7）：52-53.

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

[5]陸儉國，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.