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1、 高压输变电设备关键技术分析高压输变电设备关键技术分析 中文摘要中文摘要现今阶段国内外电力市场紧张，各国家都不同程度的出现用电紧张的现象，而电力技术水平的高低直接联系到本国的经济命脉。高压输变电是一项技术含量很高，危险性大的技术，而对于高压输变电设备就有更高的要求。本文分别从供电可靠性和电绝缘技术两方面着重对高压输变电设备技术做出详尽的分析和论述，目的是为了对今后这方面技术的发展起到促进作用。关键词：关键词：输变电设备 技术分析 可靠性AbstractNowadays the stage domestic and foreign electric powers market is anxiou
2、s. Various national all varying degree appearance uses electricity the tense phenomenon. But the electric power technical level height relates directly to our country economic life line. The high-pressured power transformer is a technical content is very high. Risky big technology. But has a higher
3、request regarding the high-pressured power transformer equipment. This article separately makes the exhaustive analysis and the elaboration emphatically from the power supply reliability and the electric insulation technology two aspects to the high-pressured power transformer equipment technology.
4、The goal will be for to the next this aspect technology development to the promoter action. 引引 言言 我国实行改革开放政策以来，电力工业得到了迅猛发展。到 2000 年上半年，全国发电 设备装机容量已超过 3 亿 kw。进入 21 世纪前期，我国电力工业仍将有稳定的发展，预期 2005、2010、2020 年，全国发电设备装机容量将分别达到 3.65、4.5、7.5 亿 kw 的规模。 与此相应输变电系统及装备也会相应得到发展。 在 21 世纪前期，输变电设备方面将先后迎来举世瞩目的长江三峡水利枢纽工
5、程建设竣 工并网发电、西部大开发中的“西电东送” 、全国逐步实现 500kV 主网骨架的联网、750kV 新一级高电压电网在西北地区投运、城乡电网的进一步改造完善、电气化铁道通车里程的 不断增加等重大工程，并将在超高压直流输电、交流柔性输电系统、1100kv 特高电压电网 建设与装备等研究开发中迎来新的进展。而高压输变电设备的制造技术也会随之不断提高。 本文分别从供电可靠性和电绝缘技术两方面着重对高压输变电设备技术做出详尽的分析和 论述，目的是为了对今后这方面技术的发展起到促进作用。( (一一) )供电及输变电设备可靠性技术供电及输变电设备可靠性技术1.1 技术概要可靠性是指产品在规定的条件下
6、及规定的时间内完成规定功能的能力，产品的可靠性是产品质量的一个重要组成部份，但又不仅只指某些质量指标。对于一个系统，系统的可靠性在很大程度上取决于系统中所用元器件和设备的可靠性，系统的可靠性还随系统中所用元件数量的增加而下降，随着系统规模的大型化、复杂化、组成系统的元器件越来越多，只要其中一个元器件发生故障或失效，都会增加整个系统的故障率，由此可见元器件的可靠度是保证整个系统和成套装置可靠性的基础。输变电设备是输变电系统的重要组成部份，其可靠性含义是指供电可靠性和设施运行可靠性，其中有内在联系，但又有不同的要求，按照我国电力部门确定的与国际接轨的可靠性规范和统计考核办法。1.1.1 供电可靠性
7、定义(1)供电可靠率(RS)在统计期间内对用户有效供电的时间与统计小时数之比，记作 RSI 二(1 一用户平均停电时间/统计期间小时数)x 100%。若不计电网电压不足而限电，则记作 RS3，将平均停电时间扣除限电持续时间。与国际接轨的定义指 RSI。(2)平均停电次数(ANIC)用户在统计期间(年)所经受的停、限电次数的平均值。AMC 二艺(每次停电用户数)/总用户数。次/户年。(3)平均停电小时(A 护 FIC)用户在统计期间内所经受的停、限电事故的平均小时数，ATIC=艺(每次停电持续时间 x 停电用户数)/总用户数。小时/户年。1.1.2 输变电设备可靠性定义(1)可用系数(AF)二可
8、用小时(AH)/统计小时(PH)x 100%。可用:指设施处于能够完成预定功能的正常状态，包括运行和备用状态。(2)故障率(入)非计划(故障)停运次数(FOT)/统计百台年数。次/百台年。或非计划(故障)停运次数(FOT)/统计百公里年数。次/百公里年。（3）不可用原因(失效)分析及对可靠性指标的影响(台、年平均值)。分析故障部份停运次数、停运小时数及影响可用率损失的百分点数。 1.2 选择依据电力系统最重要的要求是要确保供电高可靠性，可靠性是标志整个系统先进水平和体现效益的保证，世界发达国家十分重视可靠性工作，开展可靠性攻关，可行性统计及失效机理分析已有三十多年历史，已形成一个科学门类，建立
9、了一套可靠性标准和考核办法。我国电力部门按照美国电力系统的规范模式开展可靠性统计及可靠性失效分析已有多年历史，对高压输变电设备的可靠性状况提出了统计数据和初步剖析，并每年召开可靠性状态新闻发布会，对可靠性指标不断提出新的要求，因此高压输变电设备投人制造业应及早开展可靠性攻关，实现可靠性增长，是当条之急，也是今后参与市场竞争，体现新的经济增长点的重要环节。1.3 国内外发展趋势可靠性技术是在第二次世界大战后发展起来的一门新技术，可靠性研究始于电子元件，六十年代首先是美国的电子产品可靠性研究迅速发展并逐渐成熟，大量发布了可靠性管理、组织、设计、质量控制、试验、鉴定等各种可靠性标准，从七十年代起可靠
10、性研究深入到机械、电力、电工等许多工业部门，范围广泛，卓有成效。日本、德国、美国、法国和前苏联等也相继开展了可靠性研究工作，亦取得了很好成效，总的看来，国外可靠性技术的发展大致经历了四个阶段:即可靠性统计试验阶段;可靠性预测阶段;可靠性物理(失效物理)研究阶段和可靠性保证阶段。并十分重视可靠性管理工作，交流信息。可靠性管理是通过试验或现场使用的信息反馈，以设计中预测的事前分析技术为中心，预防故障的发生，保证可靠性目标的实现，因而可靠性管理贯穿于设计、试验、制造、维修、服务等全过程。可靠性数据是进行产品可靠性设计、研究、分析、评定、改进的基础和依据。建立可靠性数据库是一项重要的基础工作，是一种资
11、源，能充分发挥作用，如美国政府工业数据交换中心(GIDEI，)涉及美国、加拿大的 650 多个成员单位，开设了工程数据库、失效案例库、可靠性可维修性数据库、计量数据库等。北美电力可靠性协会(NERC)开发的发电设备可用率数据系统(GADS)涉及美国、加拿大的北美电力系统，包括发电设备(火电、水电)主机和辅机的全部可靠性数据。NERC 已与我国电力部门可靠性管理中心建立了合作关系。欧洲可靠性数据库协会(EuRetA)有成员单位 40 多个，进行了广泛的可靠性数据交流。前苏联电工研究所建立了统一电力系统的，包括发电机、变压器、断路器、电线、继电保护、输电线在内的电力设备可靠性数据库，是世界上最为完
12、整的水平最高的电力设备数据库之一。不少企业也建了相应的可靠性数据库和反馈系统，国际大电网会议(CIGBE)在可靠性工作方面也做了大量工作，在 1971 年-1981 年 10年内，进行了断路器在运行中的故障和缺陷的国际调查，包括欧、美及日本等22 个国家，调查报告规定了断路器的可靠性定义和指标，公布了统计结果，提出了提高可靠性的建议，1988 年又组织了运行中的 s 凡断路器故障和缺陷的调查，涉及 16 个国家，该项工作一直持续到 1991 年。1987 年还组织了电流互感器可靠性的国际调查，有 8 个国家，调查统计了 1970 年一 1986 年共 17 年的数据，发表了调查报告。1988
13、年又发表了电力系统可靠性名词术语，体系完整，定义准确，概念清晰，具有科学性、可操作性和国际通用性。从而促进电力系统及电工设备可靠性向国际化、规范化发展迈出了重要的一步，可见可靠性技术是一项长期持续的研究工作。我国电器设备制造业开展可靠性研究起步较晚，70 年代末电力电子专业随着引进技术率先在部分产品上开始着手可靠性试验研究，80 年代对量大面广的低压电器、中小型旋转电机等基础产品相继开展了可靠性试验研究工作，发电设备的可靠性统计研究工作在“七五”国家重大技术装备攻关项目中曾列为一个子项专题，作了调研分析，提出了研究报告和考标准建议，但以后由于无经费保证，该项工作告一段落，未继续下去。总的看来，
14、电工产品的可靠性研究工作与国家经济建设发展的要求相比，存在较大差距，与国际先进水平相比则存在更大差距，也远远落在电力部门工作的后面，集中反映在我国电工产品投运后可用系数较低，可靠性增长缓慢，甚至达不到电力部门提出的可用率的基本要求。 据电力部门可靠性管理中心 1997 年统计 255 个大中型城市状况，平均供电可靠率只有 99.71%，即平均年停电时间达几十个小时以上，有的大城市如武汉、西安只有 97%左右，年停电时间多达二三百个小时，大多数城市电网的 IOkV 系统供电可靠性在 99.8%以下，断电拉闸频繁发生，极大影响人们的生产和生活。其主要原因之一是电气设备陈旧老化，可靠性差，而国外发达
15、国家城市供电可靠率达到 99.99%以上，即年停电时间只有半小时，有的只有几分钟，电气设备的先进水平的可靠性达到 100%，而在规定的运行条件和时间内为零故障。另据电力部门对中压中小型配电变压器事故率统计，国产配电变压器年事故率均为 2.1%，比国外发达国家的 0.3%以下几乎差一个数量级。按我国电力部门根据我国实情提出的近期内电器设备可靠性指标要求，其可用系数(AF)必须达 99%以上方可挂网运行。1.4 主要研究内容和目标1.4.1 主要研究内容可靠性指标及可靠性标准的研究可靠性指标及可靠性标准是产品设计、制造、试验的考核依据，IEC 可靠性与维修性技术委员会冗 56 从 1956 年成立
16、以来，已发布了不少有关可靠性标准的文件，作为产品研究开发利用指南，主要有:可靠性要求规范、可靠性设计分析、元(部)件可靠性预计，可靠性试验、可靠性筛选、可靠性增长、软件可靠性、维修技术和现场评估等。国外第一个电器产品可靠性标准是美国于 1964 年发布的电器产品军用标准 Mn，R 一39016。80 年代日本、原苏联和欧洲国家都相继发布了不少可靠性标准，规定了失效率考核试验方法。在电力设备方面，以美国、原苏联和日本等国居领先水平。如北美电力可靠性协会(NERC)就有一套完整的考核标准和试验方法，可操作性强。我国电力部门的可靠性工作基本上是按照该模式进行，并与 NERC 建立了合作关系。世界著名电器公司厂家一般都有自己的产品可靠性内控标准，远高于国家标准和国际通用标准，作为提高产品标准参与市场竞争的重要手段，也是增加新的经济增长点的途径。我国输变电设备制造业应加快可靠性标准体系的研究工作，目前基本上处于尚未系统研究开发阶段，实践证明，产品的可靠性、适用性和符合性的满足度如何将是检验综合水平的主要标志，也是商品市场竞争
