电力设备的供应与选型

前期管理 2018-04-27 09:33:51
  一、前言 
  对于电力系统来说,设备选型是一项非常具有重要意义的工作,设备选型的原则、操作方式等对电网设备运行的安全可靠、运行维护和管理的成本乃至电力企业的整体效益均会产生深远的影响。文中从电力系统的可靠性分析入手,对电力设备的供应及选型做出了探讨。 
  二、电力系统可靠性评估 
  1、评估目的 
  在电力系统规划、设计运行的全过程中, 坚持系统全面的可靠性定量评估制度以提高电力系统的效能, 对可能出现的故障进行故障分析, 采取措施减少故障造成的影响, 对可靠性投资与相应带来的经济效益进行综合分析, 以确定合理的可靠性水平, 并使电力系统的综合效益达到最佳。为了实现电力系统可靠性评估, 就要确定可靠性目标, 应用评估手段,确定故障准则, 并对故障严重性做出估计。 
  2、评估目标 
  为保证电力系统可靠性达到期望水平, 在规划阶段、设计阶段和运行阶段必须实现以下目标:保证电力系统的充裕度;保证系统的安全性, 采取措施使系统能经受住可能的偶发事故而不必削减负荷或停电, 避免对系统和元件造成严重损坏;保持电力系统的完整性, 避免主要部分的不可控解列;限制故障扩大, 减小大范围停电;保证停电后迅速恢复运行。 
  3、规划阶段 
  规划阶段包括4个方面:对未来的电力和电能量需求进行预测;收集设备的技术经济数据;制定可靠性准则和设计标准, 依据准则评估系统性能, 识别系统的薄弱环节;选择优化方案。 
  4、设计阶段 
  发输电合成系统的设计原则应是: 当遭受超过设计规程规定的大扰动时, 坏影响扩散的风险最小,应使系统有足够备用容量来限制扰动后果的蔓延,避免停电范围扩大, 保护运行人员免遭伤害, 保护设备免遭损坏。运行可靠性评估的目的是在可接受的风险度下建立和实施各种运行方式, 确定运行备用容量, 安排计划检修, 确定购入和售出电量, 确定互联系统送受电力和电能量的大小。 
  5、可靠性准则 
  可靠性准则指为达到可靠性水平, 在发电系统、发输电合成系统、输电系统、电气主接线系统及配电系统应满足的条件。可靠性准则分概率性指标或变量的准则和确定性行为或性能试验准则两类。 
  (1)概率性指标或变量的准则 
  规定满足可靠性目标值的数值参数, 或不可靠度上界的准则, 例如供电可用率为0. 999, 表明不可用率为0. 001, 即1 年中允许停电的上限为8. 76 h。这些准则的应用形成了概率性可靠性评估的基础。 
  (2)确定性行为或性能试验准则 
  规定了发输电合成系统应能承受的发电系统或输电系统计划和非计划停运组合的条件。每种故障组合的定义应包括扰动本身以及扰动前的系统运行状况。目前我国及许多国家在发输电合成系统及输电系统采用N-1准则, 就是考虑在N 个元件( 发电机、变压器、线路等) 的系统中失去1个元件后, 系统必须正常供电, 不允许因故障而导致削减用户的电力和电能量的供应。N-1准则属于确定性可靠性准则, 概念清晰, 可操作性好, 应用很广。 
  6、故障准则及故障严重性估计 
  为了评估电力系统可靠性, 必须首先规定系统故障的准则。同时, 因各种系统故障的严重性不同,要进行系统故障严重性估计并规定一些反映严重性程度的指标。在计算电力系统可靠性概率指标或应用确定性可靠性准则考验电力系统时, 一旦发生下列情况, 便认为系统处于故障状态:负荷越界;频率越界;电压超过极限;有功功率不足;无功功率不足, 电压下降;不可控的解列;不稳定;连锁反应;电压崩溃;频率崩溃。 
  国际大电网会议( CIGRE) 1987 年公布的《电力系统可靠性分析应用导则》中将电力系统的状态划分为安全状态、警戒状态、警报状态、紧急状态、特紧急状态、部分停机限电状态、全停状态等7 种。前4 种属于发输电合成系统的正常状态, 后3 种属于故障状态。 
  7、系统故障严重性估计 
  进行可靠性预测时, 应考虑所有可能的故障模式, 并对故障严重性做出评估。确定性行为或性能试验是将预先考虑的突发事故加到设想的正常系统中, 并模拟系统的响应和恢复过程。以概率性指标为基础的系统可靠性预测需具有跟踪系统进入故障状态的能力, 以便对突发事故造成的系统故障的严重程度做出评估。 
  8、评估手段 
  (1)建立可靠性评估模型 
  在认真观察过去的系统行为的基础上, 建立元件和系统的可靠性评估模型和相应的评估软件。目前主要采用解析法和蒙特卡洛法(或称模拟法)2 种。解析法的特点是基于马尔柯夫模型, 准确度较高, 但计算量随着元件数的增多呈指数增长, 当系统规模大到一定程度时, 采用此法有一定的困难; 蒙特卡洛法利用计算机做随机试验, 最后对试验结果进行统计与计算, 其计算结构简单, 但计算误差与试验次数的平方根成反比, 为降低误差必须显著增加计算时间。因此, 必须把这2 种方法有机地结合起来。 
  (2)建立可靠性信息管理系统 
  建立可靠性信息管理系统的任务是根据现场运行设备状态的观察记录, 用计算机进行处理, 使之成为符合可靠性评估要求的数据。这是一项基础工作,它可以使可靠性信息作为一种资源更充分地发挥作用。北美电力可靠性协会开发的发电设备可用率数据系统( generat ing availability data system, 简称为GADS) , 包括了北美电力系统的发电机、汽轮机、锅炉、水轮机、反应堆等主机和辅机的全部可靠性数据, 能向电力公司和制造企业提供有效、准确的运行和设计数据。中国从1983 年起也建立了发电设备可靠性数据、配电系统供电可靠性数据和输变电设备可靠性数据的管理系统, 向电力公司和制造企业提供有效的可靠性数据。 
  (3)建立重大事故监测装置 
  以地区为基础安装扰动监测设备, 如事件顺序监测设备、故障记录设备、动态扰动记录设备等。发输电合成系统的故障和扰动信息对判定系统元件的行为、分析扰动性质和原因、改进可靠性建模都是十分必要的。 
  三、对设备的选择 
  1、应选择成熟、可靠、先进、适用、少维护且易维护、通用性好的设备, 并追求系统设备全寿命周期内的成本最小化。其中,全寿命周期内的成本最小化是设备选型的关键。设备若经常发生缺陷甚至故障,必定要有额外的抢修支出,同时影响售电量,降低电网的安全性,造成运行成本的上升。即使设备的初期投资较低,也会导致运行成本的上升。所以,全寿命周期内的成本应该是设备的初期投资和运行成本的总和, 而运行成本往往在设备选型时容易被忽略。设备的初期投资决定于设备供货商在应标书中提供的报价, 而设备的运行成本则与设备的技术性能密切相关。设备在额定工况下的使用寿命、不检修连续运行时间(即供货商建议的设备检修周期)、备品备件的消耗量及其成本、缺陷及故障率、设备的自动化程度对减少人工的影响等构成了设备的运行成本, 在设备选型时应当与设备报价同等重视。 
  2、对供货商的选择 
  注重设备供货商的信誉和规模, 建立与供货商的长期战略合作伙伴关系, 由供货商提供长期的技术支持和服务,对于使用量大、价值高的设备更应该重视这一点。设备除产品本身以外, 还包括设备供货商所能提供的相应服务,这些服务包括现场安装调试时必要的技术指导、备品备件的长期供应、设备在运行和检修或故障中的技术指导等。这些都是贯穿于设备整个生命周期内的技术支持, 缺乏信誉和规模的设备供货商很难提供这种长期的支持。为此,供货商与设备本身同样重要。 
  四、设备供应技术性能的要求 
  在电厂设备的选型中,设备运行可靠性是选型工作中的重点与难点。因此,设备在招投标时供货商提供的技术规范书中所列的技术条件,都是设备满足安全可靠运行条件的基本要求。在对设备供应商进行选择时,还应对供应商进行综合考察,尤其是供应商的技术支持以及后期的二次服务,另外还要对设备进行可行性评测,这些均能够满足现代电力设备运行的稳定性及可靠性的需求。供应商的技术支持以及后期的二次服务在设备的整个使用周期之内,占据着重要作用。技术性能对选型的最终结果的影响有2种情况:一种是否决性的,不满足不可采用;另一种是非否决性的,这些技术性能的高低可能会影响到设备的安全裕度、使用寿命、扩展性、兼容性等,进而影响到设备的运行成本。如何正确地评价这些技术性能对设备运行成本的影响,是设备选型工作的关键。尤其是对不具规模、没有研发能力的二次保护设备厂商的设备不能采用。 
  五、建立设备质量和运行成本的评价体系 
  为了客观、正确地评价设备的质量和运行成本,科学地指导设备选型,需要对设备的安装、调试、检修和运行情况进行大量的数据汇总和分析。这些工作包括以下几方面:(1)结合生产以及检修导则、检修作业指导书等技术标准,建立关于检修、操作异常情况、缺陷处理、故障情况和巡视异常情况等的数据库, 作为对产品质量评价的基础数据,以便后期是否选用该供应商提供的产品;(2)设备的维修、日常维护及设备出现缺陷甚至故障都将会产生额外的运行成本,此期间产生的人工费用、材料费用以及电量损失等应进行详细统计,做出归纳,以便后期再次购买能够设备能够与供应商协商,从而降低成本的支出。(3)设备在出现故障的同时由此而产生的供电可靠性的影响也应进行一个详细的统计,这与操作、检修所耗时长应成对应关系,建立相应的数据库以便核查。 
  六、设备选型的系统性 
  在设备选型中,除了注重单个设备以外,更应注重由这些单个设备组成的系统。首先,系统中设备的参数及标准的选择应匹配、合理,避免出现浴盆效应。其次,相关联的设备必须有良好的兼容性,保证系统整体的可靠性。一次、二次和远动通信设备构成了整个系统,在选型时不能简单割裂,应树立系统的概念。性价比最优的单个设备组合在一起,性价比未必最优。目前,保护和远动设备种类较多,而各自不同的组合又会衍生出不同的系统,若再考虑通信等其它辅助系统,变数则更多。从实际的安装、调试、检修和运行等环节中反映出的情况来看,保护装置的相对封闭性,给系统的搭建造成了阻碍。而等待保护装置完全开放其规约,也只是被动地受制于人。所以,设备选型应根据现有的经验,列出若干经过考验比较成功的“套餐”组合。只有这样,方可真正实现设计图的标准化,减少在出图、审图和改图等方面的投入,提高工作效率。减少图纸中出现的错误,减少安装、调试中可能出现的接口不兼容问题,为确保系统的安全运行提供保障。设备在选型时还应考虑到为今后实行优化检修,回路中设备的检修、校验和预试周期应尽可能一致或成倍数关系。这样在安排设备检修时, 能较大程度上减少因周期不一致造成的重复停电和多次检修, 造成检修成本的增加。通过引人“套餐”的概念及其相关的4 个结合,为提高工作效率、减少运行成本,创造有利的条件。一次、二次和远动通讯设备最佳匹配(设备套餐)即:典型设计与设备“套餐”相结合;设备“套餐”与框架协议相结合;设备“套餐”与回路设备检修周期的一致性相结合;设备“套餐”与检修费用的预算相结合。 
  七、建立与供应商的长期战略伙伴关系 
  试行框架协议, 电力公司才能建立与供货商的长期战略合作伙伴关系, 这也是国外大型电力公司惯用的做法,双方在长期的合作过程中建立起来的默契,能减少在技术要求和理解上的差异造成的在人力、物力上的浪费。建立与设备供应商的长期战略伙伴关系可以获得下列受益:(1)减少购置成本。通过长期订货合同,厂家在有一定数量保证的产品生产计划下, 可以大大节省制造成本,同时用于产品设计联系、验收等的商务费用也能大大节省,因此能提供低于市场价较大幅度的价格。(2)及时得到产品的反馈信息。作为长期的战略伙伴,供货商能及时将产品在制造和其他产品用户的运行情况及时反馈,从而在第一时间进行必要技术反措, 保证设备的正常运行。(3)获得更好的服务甚至检修。制造商因为对设备的结构、性能等情况掌握最全面, 因此是最佳的设备检修者。在制造商充当检修者的情况十分普遍,这对提高检修质量十分有利。同时,还能根据产品的实际运行情况制定适宜的检修策略,减少检修开支。(4)明确设备的发展方向。制造商通过与电力公司的长期合作,能更深层次的了解对产品的需求,有助于制造商通过改进设计,制造出更符合要求的产品。(5)备品的经济性。零库存是所有制造型企业所追求的目标, 将制造商的仓储和生产计划数据库融入物资备品数据库,实现数据和实物的共享。 
  八、结语 
  综上所述,电力是一个设备密集型的企业,而设备选型对电力企业的发展具有相当重要的作用,对电网设备运行的安全可靠、 运行维护和管理的成本乃至电力企业的整体效益均会产生深远的影响。因此在设备的选型应当满足相关技术性能的要求,进而对设备供应商进行选择,在保证经济效益的同时,使得设备能够正常运转,从而获得更好的服务。\
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