重要的电力系统“四性”
1 电力系统的“四性”概念
电力系统的“四性”对系统至关重要,GB/T 2900.87—2011/IEC 60050—617:2009《电工术语 电力市场》给出具体定义,详见表1所示。
表1电力系统的“四性”概念
名称 | 定义 | 说明 | |
中文 | 英文 | ||
可靠性 | reliability | 在给定条件下和给定时间间隔内,电力系统能够完成所要求的功能的概率。 |
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安全性 | security |
电力系统在运行中发生异常的情况下,不致引起损失负荷、系统元件所受应力超过额定值、母线电压或系统频率超出允许范围、失稳、电压崩溃或相继跳闸等后果的能力 |
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稳定性 | stability |
电力系统受扰动(例如功率或阻抗变化)后恢复或维持稳态的能力,具体表现为各发电机同步运行且电力供应的质量保持在可接受的水平 |
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充裕性 | adequacy |
考虑到系统元件的各种计划和非计划停运情况,电力系统仍能保持系统元件运行在额定值内,母线电压和系统频率在允许范围的稳态工况下向客户提供全部所需的电力和电量的能力 |
这种能力可以用一种或几种适合的指标来度量。 |
2 可靠性
由于建筑电气处于电力系统的末端,我们只对“四性”中的可靠性和充裕性还算熟悉,谈不上非常熟悉。下面先讨论可靠性问题。
图1 一路10kV电源系统简图
图2 二路10kV电源系统简图
图1为一路10kV电源进线的系统简图,用于三级负荷的项目;图2为二路10kV电源进线的系统简图,用于二级及以上等级负荷的项目。这两个方案均为民用建筑中常用的系统方案。根据中电联公布的数据进行计算得出北京地区两个方案的可靠性参数,如表2所示。
表2北京地区可靠性数据
系统方案编号 |
图1、单路10kV供电 |
图2、双路10kV供电 |
|
北京地区1.82hr/y,0.2036f/y |
供电可靠性指标ASAI |
99.9531% |
99.9830% |
用户每年平均停电次数 SAIFI( f/y) |
0.2967 |
0.0795 |
|
用户每年平均停电时间 SAIDI(hr / customer.yr) |
4.1049 |
1.4921 |
对于低压终端负荷而言,从表中可以得出:
-
双路10kV电源可靠性比单路10kV电源略高;
-
年平均停电次数,双路10kV电源比单路10kV电源的系统减少73%;
-
用户每年平均停电时间,双路10kV电源比单路10kV电源的系统减少64%。
由此可见,一级负荷的用户采用双路电源供电可以有效地提高供电可靠性,减少停电时间和停电次数。
请参阅相关文章:
系统的可靠性与经济性要平衡;
可靠性,有数字说话。
3 充裕性
充裕性就是我们所说的冗余,电力系统中经常讲的N-1、N-2,下面通过示例进行说明。
N-1系指电力系统的N 个元件中的任一独立元件发生故障而被切除后,应不造成因其他线路过负荷跳闸而导致用户停电,不破坏系统的稳定性,不出现电压崩溃等事故。
N-1要求比较高,图2方案满足N-1的要求,图1方案则不满足N-1要求。
图3 国家体育场“鸟巢”供电系统方案
国家体育场采用4路10kV电源供电,两两一组,组内设母联,站间设站联,满足N-2原则,可靠性进一步提高。类似的,国家大剧院也满足N-2原则。
请参阅:
4 总结
在电力系统中,可靠性、安全性、稳定性、充裕性是非常重要的特性,而民用建筑对可靠性、充裕性更加关注!
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