1、 电力安全12陈迪 主编 中国言实出版社 图 书 在 版 编 目 (CIP)数 据电 力 安 全 12/陈 迪 主 编北京 中国言实出版社 2004.9ISBN 7-80128-321-6电 卢电力工业 法规 中国 汇编 F407.616中国版本图书馆 CIP 数据核字(2004)第 103281 号中国言实出版社出版发行 (北 京 市 西 城 区 府 右 街 2 号 邮政编码 100017)中铁十六局印刷厂787 1092 32 499.125 印张2004 年 9 月第 1 版 2004 年 9 月第 1 次印刷印数 1 1 000 册定价 2560.00 元 (本 卷 16.00 元 )
2、I目 录水电前期工作中的几个问题 .1电力前沿技术的现状和前景 .721 世纪初信息技术发展趋势 在电力信息化 技术研讨会上的发言 .29管理信息系统的数据环境 .38电力改革的关键 .51西方国家的电力改革也是起源于技术的发展和进步 . 57安全工作行为准则 .70带电作业人员工作行为准则 .79调度通信自动化设备检修人员安全工作行为准则 .84调度员安全工作行为准则 .86管理人员安全工作行为准则 .90带电作业消缺陷婉拒宴请风格高 .95110 千伏龙蛇背变电站扩建 9510 千伏龙高线遭雷击后 96电力紧缺 我们怎么办 .98万州供电局召开三季度安全生产例会 .101输变电工区召开缺陷
3、分析会 .102梁平供电局七条 措施保安全 103I输变电工区工会布置近期工作任务 .104梁平供电局充分做好防洪抢险准备 .105输变电工区建立 安全监察师 制度 .106团城电站管理有新举措 .107团城电站管理有新举措 .108万州局停工进行安全整顿 .109三峡输变电工程建设又传捷报 500KV 万县 变电站正式启动投运 .112500KV 万县变电站将于 28 日带电运行 .113500KV 万县变电站投运前的工作重点 113500KV 万县变电站大型设备运输工作结束 114500KV 万县变电站施工近况 115关于国家电力公司系统安全监督机构的设置问题 116发电企业如何完善隐患控
4、制管理体系 .120必须注重 两网 建设改造中的安全管理 .127变电站采用微机保护后防误闭锁的解决办法 .133变压器铁芯接地故障诊断与处理 .139吹灰器造成锅炉设备事故的原因 .145刍议电力事故通报片的摄制 .154变电运行操作全过程管理规定 .157检修设备试转安全规定的完善和实践 .161电力走向市场后更要自觉主动地搞好安全生产 .166I电力系统控制中心的人机工程设计 .179激励职工安全生产的方法及建议 .186水电站低油压停机事故的原因及对策 .193电网异常情况下避雷器爆炸原因及防范措施 .197电力安全管理 1水电前期工作中的几个问题一 关于水电发展与结构调整 1.关于发
5、展 水 电 要 在 国 家 西 部 大 开 发 中 在 电 力 工 业 发 展 中 在电源结构调整中加快发展 国电公司成立后 高严总经理和党组很重视水电 的发展 采取了一系列有效措施 使水电开始走出低 谷 历史上水电比重最高的是 1984 年 为 32% 但自 1985 年开始一路下滑 到 1998 年降至 23.4% 1999 年开始恢复性增长 达到 24.4% 水电近期的发展目 标如何确定 大家都很关心 大部分同志认为 2010 年水电比例达到 30%左右比较合适 为此 水电装机 到 2010 年要力争达到 1.55 亿千瓦 这样在全国年均装机增长 5%时 水电比重能达到 30.1% 年均
6、增长 6% 时 水电比重仍然可以维持在 27.4% 如果实现这个 目标有困难 水电装机至少也要达到 1.45 亿千瓦以 上 使水电的比重还能达到 28.2% 25.6% 使电源结 构调整略见成效 如果只按 1.25 亿千瓦安排 十五 和 十一五 规划 水电的比重就会下降到 24.3% 22.l% 那就谈不上电源结构调整了 要达到 1.45 亿干瓦以上 经过努力是能够做到 的 到 2000 年底水电装机总容量为 7700 万千瓦左右电力安全管理 2按各分公司 省公司提出的建设项目 和水利系统计 划建设的项目 总共可达 1.5 亿千瓦以上 2.关于结构调整 水电要加快发展 除了倚重电力发展和结构调
7、整 外 应在以下四方面进行调整 其中三个方面是电力 系统自身的 一个是相关行业的调整 (l)从 区 位 上 说 常 规 水 电 的 开 发 重 点 要 由 中 东 部 调整到西部 中东部在建 筹建的项目 开发率已达 63% 其中河南 湖北 广东 辽宁 吉 林 已 经 超 过80% 而西部的开发率很低 特 别 是 几 个 资 源 大 省西藏仅 0.3% 云南 4.5% 四川约 10% 调整常规水电 的 重 点 开 发 地 区 是 由 我 国 资 源 分 布 和 开 发 现 状 决 定 的 (2)常 规 水 电 要 从 主 要 开 发 径 流 电 站 和 调 节 性 能 差的电站 转为重点开发年调
8、节以上 特别是龙头电 站 过去由于政策导向方面的问题 已建的水电站中 3/4 都是调节性能差的 要引导电源开发公司优先开 发年调节以上的水电站 一定要靠政策 要出台丰枯 峰 电 价 和 下 游 水 电 站 向 上 游 调 节 性 能 好 的 水 电 站 返 还部分经济效益等相关政策 (3)要 从 过 去 只 注 意 开 发 常 规 水 电 调 整 为 重 点 开发西部常规水电的同时 协调发展东中部地区的抽电力安全管理 3水蓄能电站 初步分析 有以下三种情况之一 需要建抽水蓄 能电站: 一是缺少水电的电网 包括京 津 沪 苏 鲁 皖 冀 辽 8 个省 市 二是有水电 但 调 蓄 性 能 不 好
9、的 电 网 牵涉:河 南 江西 湖南 广东 内蒙古 黑龙江 浙江 福 建 海南和湖北等几个省 市 自治区 三是风电比较集中的电网如内蒙古 新疆 根据 全国 700 多个气象站的初步统计分析 我国 20 个省 市 自治区有效风功率 47 亿干瓦 比水电的理论蕴 藏量大得多 但风电的开发受规模 区位 土地等因 素制约 经济可开发量小得多 还不足 1/10 内蒙古 有效风功率 15 亿千瓦 新疆 10 亿千瓦 新疆已初步 规划的风电场有 6500 万千瓦 比水电大得多 当这 些地方的风电规模开发以后 对一些小的电网会有一 定冲击 如果建一些抽水蓄能电站 可以把随机的劣 质电变为优质的调峰电量 这三种
10、情况共牵涉 20 个省 市 自治区 也就 是说我国有近 2/3 的省 市 自治区的电网 可能需 要配置抽水蓄能电站 (4)大 型 抽 水 蓄 能 机 组 要 由 现 在 全 部 靠 进 口 调电力安全管理 4整为以国产化 本土化为主 抽水蓄能电站土建工程 量小 机组占电站总投资的 50%左右 国产化 本土 化将显著降低工程造价 可能需要配置抽水蓄能电站的电网 大部分峰谷 差在 30%左右 如果按 10%配置率估算 远景人口近 峰值 人均装机 1 干瓦 抽水蓄能机组的规模将发展 到 1 亿千瓦左右 而现在抽水蓄能电站只占全国总装 机的 l.8% 这一方面说明抽水蓄能还有很大的发展空 间 需要加快
11、发展 另一方面说明市场需求很大 这 么大的市场不能都让国外占领 我们呼吁抽水蓄能机 组国产化 不仅为降低电站造价 它对我国机电制造 业的发展也有裨益 二 关于拓宽水电规划 过去电力部门搞水电规划 主要是搞河流水电梯级规划 现在看来太局限了 水电规划至少要分两个 层次: 第一个层次是水电资源规划 它应该包括各流域 常规水电的梯级规划和有关省 市 自治区的抽水蓄 能电站的选点规划 资源规划应该是政府行为 第二个层次是开发利用规划 包括大规模 跨大 区 跨流域的开发利用规划和各大电源开发公司的水 电开发经营规划 前者如西电东送规划 这个规划涵电力安全管理 5盖了多种电源 多个电网 牵涉多个省 市 自
12、治区 的经济发展和市场调控 影响国民经济的大局 应该 由政府主导 就水电而言 通过规划要明确送电区的 哪些河流 哪些电站承担东送任务 送什么电 是送 基 荷 还 是 峰 荷 受 电 区 也 要 研 究 电 价 改 革 后 普 遍 实 行峰谷电价 是要峰荷还是基荷 要配置多少抽水蓄 能电站 等等 有了规划并付诸实施 西电东送才 能真正落到实处 各大电源开发公司也要有自己的水电开发规划 实际上是开发经营战略的研究 这个工作对企业来说 至关重要 但过去注意得不够 研究得比较粗放 现 在是市场经济 企业要以经济效益为中心 需要加强 开发经营战略的研究 这是企业行为 三 关于水电的滚动开发 第一阶段是
13、1997 年以前 主要以一厂一公司的 模式 组建了一批水电开发公司 对本流域进行梯级 综合 滚动开发 这对加快水电开发淌出了一条新路 第二阶段是 1998 年以来 主要是为了适应市场 经济 增强水电的竞争力和加大滚动开发力度 开始 组 建 有 母 体 的 水 电 开 发 公 司 也 是 对 本 流 域 进 行 梯 级 综合 滚动开发 虽然我们已组建了 六大一小 公司 仍然还有电力安全管理 6一些已经具备条件的流域如汉江 白龙江等尚未组建 开发公司 需要我们继续努力 2005 年前后 由于种种原因 一些大型的水电开 发 公 司 将 面 临 跨 流 域 跨 地 区 甚 至 多 品 种 开 发 的
14、问 题 如黔源公司 建完引子渡以后 三岔河基本开发 完了 六冲河和汗流有乌江公司 所以他们可能要跳 到北盘江去开发 三峡发电以后 三峡公司将转战金沙江 而不是 继续开发干流的小海南 朱杨溪或石棚 清江公司干完水布垭 龙滩公司干完龙滩和岩滩 扩机后 也将面临新的选择 十五 电价改革以后 还会有像山东电力集团 公司和大唐公司这样 研究把火电站和抽水蓄能电站 捆在一起 组织水火互济的电源公司 一 些 超 远 距 离 送 电 的 水 电 开 发 公 司 如 果 送 基 荷 为了提高公司的经济效益和竞争力 也可能考虑 和大唐公司一样 研究是否要在负荷中心建抽水蓄能 电站的问题 那将是常规水电和抽水蓄能的
15、组合 总之 2005 年前后 水电的滚动开发将逐步进人 有母体 跨流域 多品种的综合滚动开发的新阶段 虽然它还没有到来 但有关公司应该提前研究 现在电力安全管理 7水电预可研储备严重不足 各公司拟比选的项目可能 要从预可研做起 只有提前研究 工程建设才能及时 衔接 电力前沿技术的现状和前景电 力 技 术 是 通 向 可 持 续 发 展 的 桥 梁 这个论 断已经逐渐成为人们的共识 研究表明 为了实现可 持续发展 应尽可能把一次能源转换为电能使用 提 高电力在终端能源中的比例 因为 在保证相同的能 源 服 务 水 平 的 前 提 下 ,使 用 电 力 这 种 优 质 能 源 最 清 洁 方便 易
16、于控制 效率最高 如果能将大量分散 燃用的化石燃料都高效洁净地转换为电力使用 人们 赖以生存的环境和生活质量就会大大改善 因此 电 能高效洁净地生产 传输 储存 分 配 和 使 用 的 技 术 将 成 为 下 世 纪 电 力 技 术 的 重 点领域 电力技术属于传统技术的范畴 技术创新和 出现重大突破的机会要比信息科学 生命科学 材料 科学等新兴学科少得多 但是 应该看到 电力技术 与其他学科的相互交叉和渗透的趋势越来越明显 电 力研究的一些前沿课题反映了这种趋势 以下将对若 干电力前沿技术的现状和未来发展前景进行评述 1 分布式电源 分 布 式 发 电 装 置 (DistributedGen
17、eration)是 指电力安全管理 8功率为数千瓦至 50MW 小型模块式的 与环境兼容的 独立电源这些电源由电力部门 电力用户或第 3 方 所有 用以满足电力系统和用户特定的要求 如调峰 为 边 远 用 户 或 商 业 区 和 居 民 区 供 电 节 省 输 变 电 投 资 提高供电可靠性等等 当 今 的 分 布 式 电 源 主 要 是 指 用 液 体 或 气 体 燃 料 的内燃机(IC) 微型燃气轮机(Microtur_bines)和各 种工程用的燃料电池(FuelCell) 因其具有良好的环 保性能 分布式电源与 小机组 已不是同一概念 1.1 应用背景 由 于 公 众 对 输 电 线
18、路 可 能 产 生 的 电 磁 影 响 的 忧虑 开辟新的线路走廊越来越困难 例如 北美和西 欧 许 多 国 家 已 决 定 一 般 不 再 兴 建 新 的 输 电 线 路 于 是 直接安置在用户近旁的分布式发电装置便成为一 种替代方案 其次 与大电网配合 分布式电源可大 大地提高供电可靠性 可 在 电 网 崩 溃 和 意 外 灾 害 (例 如地震 暴风雪 人为破坏 战 争 )情 况 下 维持重 要用户的供电 加拿大魁北克省 1997 年冰雪灾造成 输配电线路灾难性破坏 引起大面积停电 许多重要 用户长期不能恢复供电 人们认识到 如果能有与电 网配合的分布式电源在运转 供电可靠性将会大大地 提
19、高 一些灾难性后果是可以避免的 电力安全管理 9对供电网难以达到的边远分散用户 分布式电源 在技术经济上具有竞争力 此外 发展电动车电源是 研究发展分布式电源的重要推动力 1.2 微型燃气轮机 微 型 燃 气 轮 机 (MicroTurbine),是 功 率 为 几 千 瓦至几十千瓦 转速为 96000r/min 以天然气 甲烷 汽油 柴油为燃料的超小型燃气轮机 工作温度 500其发电效率可达 30% 目前国外已进入示范阶段 其技术关键是高速轴承 高温材料 部件加工等 可 见 电工技术的突破常常取决于材料科学的进步 1.3 燃料电池 燃 料 电 池 是 直 接 把 燃 料 的 化 学 能 转
20、换 为 电 能 的装置 它是一种很有发展前途的洁净和高效的发电方 式 被称为 21 世纪的分布式电源 1.3.1 燃料电池的工作原理 燃料电池的工作原理颇似电解水的逆过程 氢基燃 料 送 入 燃 料 电 池 的 阳 极 (电 源 的 负 极 )转 变 为 氢 离 子 空 气 中 的 氧 气 送 入 燃 料 电 池 的 阴 极 (电 源 的 正 极) 负氧离子通过 2 极间离子导电的电解质到达阳 极与氢离子结合成水 外电路则形成电流 电力安全管理 10通常 完整的燃料电池发电系统由电池堆 燃料 供给系统 空气供给系统 冷却系统 电力电子换流电力安全管理 11器 保护与控制及仪表系统组成 其中 电
21、池堆是核 心 低 温 燃 料 电 池 还 应 配 备 燃 料 改 质 器 (又 称 为 燃 料 重整器) 高 温 燃 料 电 池 具 有 内 重 整 功 能 无须配备 重整器 磷酸型燃料电池(PAFC)是目前技术成熟 已商业 化的燃料电池 现在已能生产大容量加压型 11MW 的 设备及便携式 250kW 等各种设备 第 2 代燃料电池的 溶 融 碳 酸 盐 电 池 (MCFC) 工 作 在 高 温 (600 700 ) 下 重整反应可以在内部进行 可用于规模发电 现 在正在进行兆瓦级的验证试验 固体电解质燃料电池 (SOFC)被称为第 3 代燃料电池 由于电解质是氧化锆 等固体电解质 未来可用
22、于煤基燃料发电 质子交换 膜燃料电池是最有希望的电动车电源 1.3.2 性能和特点 燃料电池有以下优点: (1)有 很 高 的 效 率 以 氢 为 燃 料 的 燃 料 电 池 理 论发电效率可达 100% 熔融碳酸盐燃料电池 实际效 率可达 58 4% 通过热电联产或联合循环综合利用 热能 燃料电池的综合热效率可望达到 80%以上 燃 料电池发电效率与规模基本无关 小型设备也能得到 高效率 电力安全管理 12(2)处 于 热 备 用 状 态 燃 料 电 池 跟 随 负 荷 变 化 的电力安全管理 13能力非常强 可以在 1s 内跟随 50%的负荷变化 (3)噪音低 可以实现实际上的零排放 省水
23、 (4)安装周期短 安 装 位 置 灵 活 可 省 去 新 建 输配电系统 目前燃料电池大规模应用的障碍是造价高 在经 济性上要与常规发电方式竞争尚需时日 1.3.3 技术关键和研究课题 燃料电池的技术关键涉及电池性能 寿命 大型化 价格等与商业化有关的项目 主要涉及新的电解 质材料和催化剂 熔融碳酸盐电池(MCFC)在高温条件 下液体电解质的损失和腐蚀渗漏降低了电池的寿命 使 MCFC 的大型化及实用化受到限制 需要解决电池 构成材料的腐蚀 电极细孔构造变化使电池性能下降 等问题 固 体 氧 化 物 燃 料 电 池 (SOFC)使 用 固 体 电 解 质 且 工 作 温 度 很 高 ,对 构
24、 成 材 料 及 其 加 工 有 特 殊 要 求 为 了 得 到 高 温 下 化 学 性 稳 定 和 致 密 性 (不 通 过 气 体 )的 电解质 在氧化锆中加入 Y2O3 生成钇稳定氧化锆 为了降低工作温度 应尽可能减少电解质薄膜厚度 通常采用熔射法 烧结法和电化学蒸发涂层法制备电 解质薄膜 实用的电解质膜的厚度为 0.03 0.05mm 比较先进的已达到 0.01mm 这样薄的电解质陶瓷材料电力安全管理 14除应当有足够的机械强度外 必须具有高度的气体致 密性 否则将丧失燃料电池的性能 燃料极使用镍锆 等耐热金属陶瓷 镍还用作燃料重整的催化剂 空气 极在运行中处在高温氧化中 难以使用一般
25、金属 铂 的稳定性好 但费用昂贵 需要寻找替代材料 可用 电子导电陶瓷 为了降低工作温度 另外一个重要的 研究方向是寻找低温的质子导电的电解质 工作温度 倘若能降低到 700 以下 SOFC 的造价就可以大幅度 降低 2 大功率电力电子技术的应用硅片引起的 第二 次革命 2.1 大功率电力电子器件的重大进展 电 力 电 子 学 (PowerElectronics)的 应 用 已 经 有多年的历史 电力电子学器件用于电力拖动 变频调速 大功 率 换 流 已 经 是 比 较 成 熟 的 技 术 大 功 率 电 子 器 件 (HighPowerElectronics)的 快 速 发 展 也 引 起
26、了 电 力 系统的重大变革 通常称为硅片引起的第二次革命 近 10 多年来 可 控 整 流 器 (SCR) 可 关 断 的 晶 闸 管 (GTO) MOS 控制的晶闸管 (MCT) 绝缘门极双极性三 极 管 (IGBT)等 大 功 率 高 压 开 关 器 件 的 开 断 能 力 不 断 提高 目前 已经生产出 6kA 6kV 的 GTO 单个元件电力安全管理 15的开断功率可达到 30MW 左右 这无疑是一个巨大的 进步 近年来 大功率电子器件已经广泛应用于电力的 一次系统 可控硅(晶闸管)用于高压直流输电已经有 很长的历史 大功率电子器件应用于灵活的交流输电 (FACTS) 定质电力技术(C
27、ustomPower)以及新一代直 流输电技术则是近 10 年的事 新的大功率电力电子 器件的研究开发和应用 将成为下世纪的电力研究前 沿 2.2 灵活交流输电技术(FACTS) 灵活的交流输电系统(FACTS)是 80 年代后期出现的新技术 近年来在世界上发展迅速 专家们预计在 未 来 这 项 技 术 将 在 电 力 输 送 和 分 配 方 面 将 引 起 重 大 变革 对于充分利用现有电网资源和实现电能的高效 利用 将会发挥重要作用 灵 活 交 流 输 电 技 术 是 指 电 力 电 子 技 术 与 现 代 控 制 技 术 结 合 以 实 现 对 电 力 系 统 电 压 参 数 (如 线
28、路 阻 抗) 相位角 功率潮流的连续调节控制 从而大幅 度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平 降低输电损耗 FACTS 技术的出现和应用的背景是: 电力安全管理 16(1)发展电力市场的需要 原 作 为 公 用 事 业 之 一电力安全管理 17的电力面临着 放松管制 (Deregulation)的改革 一些国家颁布法令规定用户可以发电并售电给电网 允许电力用户可自由选择供电者 允许实行趸售托送 (WholesaleWheeling) 某 些 地 区 甚 至 允 许 实 行 电 力 零售托送 发电厂和电力用户可以根据协议通过电网 售受电力 电网作为电力市场的物质载体 即发电厂 和电力用户
29、间电力输送和分配的通道 需要满足对电 力潮流灵活调节控制的要求 而常规的交流输电系统 却很难适应这一变化 (2)发展互联电网的需要 在 发 达 国 家 已 形 成 了 紧密相连 多电压等级的复杂互联电网 由于电路定 则使然 电网内部线路及联络线在运行中实际的潮流 分布与这些线路的设计输送能力相差甚远 一部分线 路已过载或接近稳定极限 而另一部分线路却被迫在 远低于线路额定输送容量下运行 这就提出了灵活调 节线路潮流 突破瓶颈限制 增加输送能力 以充分 利用现有电网资源的要求 发达国家由于环保的严格 限制 新建输电线路十分困难 使得这一要求更为迫 切 传统的调节电力潮流的措施 如机械控制的移相
30、器 带负荷调变压器抽头 开关投切电容和电感 固 定串联补偿装置等 只能实现部分稳态潮流的调节功电力安全管理 18能 而且 由于机械开关动作时间长 响应慢 无法 适应在暂态过程中快速灵活连续调节电力潮流 阻尼 系统振荡的要求 因此 电网发展的需求促进了灵活 交流输电这项新技术的发展和应用 近年来 灵活交 流输电技术已经在美国 日本 瑞典 巴西等国重要 的超高压输电工程中得到应用 尽 管 灵 活 交 流 输 电 技 术 已 在 多 个 输 电 工 程 中 得 到应用 并证明了它在提高线路输送能力 阻尼系统 振荡 快速调节系统无功 提高系统稳定等方面的优 越性能 但其推广应用的进展步伐比预期的要慢
31、主 要 原 因 有 :工 程 造 价 比 常 规 的 解 决 方 案 高 因此 只 有 在 常 规 技 术 无 法 解 决 的 情 况 下 用 户 才 会 求 助 于 FACTS 技 术 FACTS 技 术 还 需 要 进 一 步 完 善 目 前 FACTS 技术的应用还局限于个别工程 如果大规模应 用 FACTS 装置 还要解决一些全局性的技术问题 例 如:多个 FACTS 装置控制系统的协调配合问题 FACTS 装置与已有的常规控制 继电保护的衔接问题 FACTS 控制纳入现有的电网调度控制系统问题等等 也有专 家认为 FACTS 技术尚不能更快推广应用是因为电力 部门对新技术持谨慎观望态
32、度 只有相当成熟的技术 才会大规模应用 随着电力电子器件的性能提高和造价降低 以电电力安全管理 19力电子器件为核心部件的 FACTS 装置的造价会降低 可 能 会 在 不 远 的 将 来 比 常 规 的 输 配 电 方 案 更 具 竞 争 力 国际大电网会议展开了有关 STATCOM 与 SVC 性能 价格比的讨论 不少专家认为 由于 STATCOM 不需要 采用大量的电容器就可以实现无功的快速调节 而电 容器的价格多年比较稳定 不大可能大幅度下降 相 反 电力电子器件的价格会不断降低 故预计 STATCOM 会比 SVC(静止无功补偿器)更有竞争力 若将超导储 能装置与 STATCOM 配
33、合 可以实现系统有功功率的快 速调节 这是以往任何的常规设备不能胜任的 FACTS 技术也在不断改进 一些新的 FACTS 装置 被 开 发 出 来 例 如 可 转 换 静 止 补 偿 器 (Convertible Static Compensator) 它 由 多 个 同 步 电 压 源 逆 变 器 构成 可以同时控制 2 条 以上线路潮流(有功 无 功 ) 电压 阻 抗 和 相 角 并 能 实 现 线 路 之 间 功 率 转 换 可转换静止补偿器具有下列功能: (1)静止同步补偿器的并联无功补偿功能 (2)静止同步串联补偿器的功能 (3)综合潮流控制器功能 (4)控制 2 条线路以上潮流的
34、线间潮流控制(IPFC)功能 CSC 被认为是第 3 代灵活交流输电装置 电 力 电 子 器 件 的 发 展 趋 势 是 :一 方 面 研 制 经 济 性电力安全管理 20能好的器件 以便降低设备造价 另一方面 研制开 断功率更大的高性能器件 最近 国外公司宣布研制 成 功 以 碳 化 硅 (SiC)为 基 片 的 电 力 电 子 器 件 基片的 耐压和热容量可大幅度提高 而元件的损耗却大大降 低 从而使元件的断开功率可望有数量级的飞跃 这 预 示 用 电 子 高 压 断 路 器 取 代 机 械 的 高 压 断 路 器 (油 断 路器 六 氟 化 硫 断 路 器 真 空 开 关 等 )已 成
35、为 现 实 的 可能 如果电力系统的高压机械开关一旦被大功率的 电子开关取代 则电力系统完全的灵活调节控制便将 成为现实 2.3 定质电力技术 定 质 电 力 (CustomPower)技 术 是 应 用 现 代 电 力 电子技术和控制技术为实现电能质量控制 为用户提供 用户特定要求的电力供应的技术 现代工业的发展对提高供电的可靠性 改善电能 质量提出了越来越高的要求 在现代企业中 由于变 频调速驱动器 机器人 自动生产线 精密的加工工 具 可编程控制器 计算机信息系统的日益广泛使用 对电能质量的控制提出了日益严格的要求 这些设备 对电源的波动和各种干扰十分敏感 任何供电质量的 恶化可能会造成
36、产品质量的下降 产生重大损失 重要用户为保证优质的不间断供电 往往自己采电力安全管理 21取措施 如 安 装 不 间 断 电 源 (UPS) 但 是 这 并 不 是 经 济合理的解决办法 根本的出路在于供电部门能根据 用户的需要 提供可靠和优质的电能供应 因而 便 产 生 了 以 电 力 电 子 技 术 和 现 代 控 制 技 术 为 基 础 的 定 质电力技术(CustomPower Technology) 为提高配电网无功调节的质量 已开发出用于配 电网的静止无功发生器(DSTATCOM) 它由储能电路 GTO 或 IGBT 变换电路和变压器组成 它的功能是快速 调节电压 发生和吸收电网的
37、无功功率 同时可以抑 制电压闪变 这是 定质电力 的关键设备之一 此 外 静止无功发生器和固态开关配合 可在电网发生 故障的暂态过程中保持电压恒定 另一关键设备是动 态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer) 它由直 流储能电路 变换器和级次串联在供电线路中的变压 器构成 变换器根据检测到的线路电压波形情况 产 生补偿电压 使合成的电压动态保持恒定 无论是短 时的电压低落或过电压 通过 DVR 均可以使负载上的 电压保持动态恒定 2.4 新型直流输电技术 直流输电已是成熟技术 造价较高是其与交流送 电竞争的不利因素 新一代的直流输电是指进一步改 善性能 大幅度简化设备 减
38、少换流站的占地 降低电力安全管理 22造价的技术 直流输电性能创新的典型例子是轻型直 流输电系统(LightHVDC) 它采用 GTO IGBT 等可关 断的器件组成换流器 省去了换流变压器 整个换流 站可以搬迁 可以使中型的直流输电工程在较短的输 送距离也具有竞争力 从而使中等容量的输电在较短 的输送距离也能与交流输电竞争 此外 可关断的器 件组成换流器 由于采用可关断的电力电子器件 可 以免除换相失败之虞 对受端系统的容量没有要求 故 可 用 于 向 孤 立 小 系 统 (海 上 石 油 平 台 海 岛 )的 供 电 今后还可用于城市配电系统 并用于接入燃料电 池 光伏发电等分布式电源 2
39、.5 同步开断技术 同步开断(Synchronized Switching)是在电压或 电流的指定相位完成电路的断开或闭合 在理论上应 用同步开断技术可完全避免电力系统的操作过电压 这样 由操作过电压决定的电力设备绝缘水平可大幅 度降低 由于操作引起设备(包括断路器本身)的损坏 也可大大减少 目前 高压开关都是属于机械开关 开断的时间长 分散性大 难以实现准确的定相开断 目 前 的 同 步 开 断 设 备 是 应 用 一 套 复 杂 的 电 子 控 制 装 置 实时测量各种影响开断时间分散性的参量变化 对开断时刻的提前量进行修正 即便采取了这种代价电力安全管理 23昂贵的措施 由于机械开关特性
40、决定 还不能做到准 确的定相开断 设计人员还不敢贸然降低电气设备的 绝缘水平 以防同步开断失败造成设备损毁 因此 同步开断的优势没有发挥出来 实 现 同 步 开 断 的 根 本 出 路 在 于 用 电 子 开 关 取 代 机械开关 美 国 西 屋 公 司 已 制 造 出 13kV 600A 由 GTO 元件组成的固态开关 安装在新泽西州的变电站 中使用 GTO 开断时间可缩短到 1/3ms 这是一般机 械开关无法比拟的 现在 由固态开关构成的电容器 组的配电系统 软开关 已问世 2.6 未来全可控的电力系统 现 在 的 电 力 系 统 由 于 还 依 赖 高 压 机 械 开 关 (油 断路器
41、六 氟 化 硫 断 路 器 真 空 开 关 等 )实 现 线 路 设 备 负荷的投切 尚不能做到完全可控 这是因为机 械 的 慢 过 程 不 可 能 控 制 电 的 快 过 程 电 网 控 制 目 前只能做到部分控制 本质上仍然是一个调度员的决 策支持系统 如果电力系统的高压机械开关一旦被大 功率的电子开关取代 则电力系统真正的灵活调节控 制便将成为现实 3 状态维修技术 状 态 维 修 技 术 (Condition Based Maintenance) 可 以 包 涵 可 靠 性 为 中 心 的 维 修 技 术 (RCM)和 预 测 维 修电力安全管理 24技术(PDM) 3.1 应用背景
42、这 2 项技术最初是应用于航空航天系统 后来移 植应用于核电站的维修 近年已成功地用于发电厂设 备的维修 并正在用于输变电设备的检修 电 力 系 统 的 可 靠 性 在 很 大 程 度 上 取 决 于 电 力 设 施的可靠性 随着电网容量的增大和用户对供电可靠 性要求的提高 维修管理的重要性日益显现出来 维 修费用占电力成本的比例也不断提高 一座现代化核 电站的运行维修费用已超过燃料费用 如何采取合理 的维修策略和正确决定维修计划 以保证在不降低可 靠性的前提下节省维修费用 便成为电力部门或负责 设备维修的公司面临的重要课题 近年来 由于电力体制的改革 电力设备的维修 也开始进入市场 过去电力
43、部门独家负责设备维修的 局面已被打破 电力设备制造部门也开始介入维修这 一领域 由于设备制造商对设备的设计和薄弱环节了 如指掌 加上备品备件来源有保证 往往在承接维修 合同的竞争中处于有利地位 电力部门对于设备的运行状况十分熟悉 对系统 中可能出现的各种电气 热 机械应力和气象影响因 素十分了解 承担维修任务也具有优势 竞争促进了电力安全管理 25技 术 的 发 展 过 去 电 力 设 备 维 修 常 用 的 定 时 检 修 (Timebased Maintenance)和 以 定 时 检 修 为 基 础 根 据 经 验 决 定 延 长 或 缩 短 维 修 周 期 的 做 法 已 不 能 满
44、足 需要 需要发展新技术 3.2 主要技术内容 以 可 靠 性 为 中 心 的 维 修 (RCM)和 预 测 性 维 修 是 互相紧密联系而又不同的 2 个技术领域 以 可 靠 性 为 中 心 的 维 修 (Relia bilitycentered Maintenance)是 在 对 元 件 的 可 能 故 障 对 整 个 系 统 可 靠 性 影 响 评 估 的 基 础 上 决 定 维 修 计 划 的 一 种 维 修 策 略 RCM 技术在 60 年代末开始发展起来 当时由于宽 体客机的投运 系统变得十分复杂 航空系统沿用定 时大修的传统方法在经济上变得不可接受 根据元件 故障后果的严重程度确定维修计划的 RCM 收到了良好 效果 使航空系统可靠性提高 现在 RCM 已成为全世 界几乎所有航空公司采用的方法 80 年代美国 EPRI 将 RCM 引入核电站的维修 后来又应用于火电厂 取 得了提高可靠性和降低维修费用的目的 现在正在研 究变电站设备的 RCM 技术 预测性维修(Predictive Maintenance)是根据对 潜 伏 故 障 进 行 在 线 或 离 线 测 量 的 结 果 和 其 他 信 息 来 安排维修的技术 其关键是依靠先进的故障诊断技术
