發(fā)電廠電氣部分第3章常用計算的根本實際和方法本章學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容載流導(dǎo)體發(fā)熱實際電動力實際電氣設(shè)備及主接線的可靠性分析主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟分析載流導(dǎo)體發(fā)熱實際部分的相關(guān)內(nèi)容發(fā)熱對電氣設(shè)備的影響長期發(fā)熱和短路時發(fā)熱的特點通電導(dǎo)體的溫升過程分析導(dǎo)體的載流量和運轉(zhuǎn)溫度計算短路時發(fā)熱溫度的計算方法及運用大電流導(dǎo)體附近的鋼構(gòu)發(fā)熱問題及處理方法大電流封鎖母線運轉(zhuǎn)溫度的計算電動力實際兩平行載流導(dǎo)體上遭到的電動力及其計算三相導(dǎo)體短路時的受力情況進展分析三相導(dǎo)體短路時的最大短路電動力計算導(dǎo)體振動的動態(tài)應(yīng)力分析及計算分相封鎖母線的電動力計算3.1概述〔1〕3.1.1運轉(zhuǎn)中的電氣設(shè)備發(fā)熱的致因1.載流導(dǎo)體的電阻損耗；2.載流導(dǎo)體周圍金屬構(gòu)件處于交變磁場中所產(chǎn)生的磁滯和渦流損耗；3.絕緣資料內(nèi)部的介質(zhì)損耗等。上述損耗都會轉(zhuǎn)變成熱量使電氣設(shè)備的溫度升高。(即電器元件、設(shè)備在任務(wù)中都有熱損耗。熱源—P〔W〕能耗—〔零部件的〕溫度升高)3.1概述〔2〕3.1.2電氣設(shè)備發(fā)熱的分類為分析問題方便通常分為：1.長期發(fā)熱——由正常任務(wù)電流產(chǎn)生。2.短時發(fā)熱——由缺點時的短路電流產(chǎn)生。3.1概述〔3〕3.1.3、發(fā)熱對電氣設(shè)備的影響

發(fā)熱引起的主要問題：使資料的物理、化學(xué)性能起變化，機械性能和電氣性能下降，最后導(dǎo)致電器設(shè)備的任務(wù)缺點，甚至呵斥嚴重事故。詳細可歸納如下：1.使絕緣資料的絕緣性能降低有機絕緣資料長期遭到高溫作用，將逐漸老化，以致失去彈性和降低絕緣性能。絕緣資料老化的速度與運用時的溫度有關(guān)。因此，對不同等級的絕緣資料，根據(jù)其耐熱的性能和運用年限的要求，應(yīng)規(guī)定相應(yīng)運用溫度。在運用過程中如超越這一溫度，絕緣資料將加速老化，大大縮短運用壽命。2.使金屬資料的機械強度下降當運用溫度超越規(guī)定允許值后，由于退火，金屬資料機械強度將顯著下降。例如當長期發(fā)熱溫度超越：l000C〔鋁〕1500C〔銅〕短時發(fā)熱溫度超越：2000C〔鋁〕2500C〔銅〕時，其抗拉強度顯著下降，因此能夠在短路電動力的作用下變形或損壞。3.使導(dǎo)體接觸部分的接觸電阻添加當發(fā)熱溫度超越一定值時，接觸部分的彈性元件就會因退火而壓力降低，同時發(fā)熱使導(dǎo)體外表氧化，產(chǎn)生電阻率很高的氧化層〔銀的氧化層電阻不大〕，使接觸電阻添加，引起接觸部分溫度繼續(xù)升高，將會產(chǎn)生惡性循環(huán)，破壞正常任務(wù)形狀。3.1.4保證導(dǎo)體可靠地任務(wù)最高允許溫度為了保證電器設(shè)備在任務(wù)年限內(nèi)可靠任務(wù)，必需限制各種資料的發(fā)熱溫度，使其不超越一定數(shù)值，這個溫度就是最高允許發(fā)熱溫度，簡稱最高允許溫度a。資料不同，作用不同，允許的a不同。通常設(shè)：周圍空氣溫度為0；零部件溫度為；當零部件溫度0時，那么溫升＝－0；按規(guī)范，0取最不利的情況：+40℃1.導(dǎo)體正常任務(wù)時最高允許溫a普通不超越＋700C；在計及太陽輻射〔日照〕的影響時：鋼芯鋁絞線及管形導(dǎo)體，可按不超越＋80℃來考慮；當導(dǎo)體接觸面處有鍍〔搪〕錫的可靠覆蓋層時：允許提高到＋850C；當有銀的覆蓋層時：可提高到95℃。2.導(dǎo)體經(jīng)過短路電流時最高允許溫度硬鋁及鋁錳合金：可取2000C，硬銅：可取3000C?？梢娍梢姸虝r最高允許溫度可高于正常最高允許溫度

3.1.5導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱計算根據(jù)能量守恒原理有熱平衡式：導(dǎo)體的〔發(fā)熱量－散熱量〕＝使導(dǎo)體溫度升高的熱量求解長期發(fā)熱所對應(yīng)的熱平衡式，可得到：1.長期發(fā)熱的溫升及其過程；2.導(dǎo)體的允許載流量。求解短時發(fā)熱所對應(yīng)的熱平衡式，可得到：1.短時發(fā)熱的最高溫度θh；2.與短時發(fā)熱量相對應(yīng)〔成比例〕的短路熱效應(yīng)Qk〔電氣設(shè)備的發(fā)熱耐受才干技術(shù)參數(shù)〕。因此需對熱平衡式中的各發(fā)熱量、散熱量進展計算。1.導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱導(dǎo)體的發(fā)熱：來自導(dǎo)體電阻損耗的熱量；日照〔當導(dǎo)體放置在露天時〕。熱量的耗散有：①對流、②輻射、③導(dǎo)熱三種方式。1.導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱－續(xù)1發(fā)熱量和散熱量計算式發(fā)熱量計算式散熱量計算式導(dǎo)體電阻損耗引起的發(fā)熱量QR吸收太陽輻射的熱量Qt導(dǎo)體對周圍輻射散熱量Qf空氣對流使導(dǎo)體散去的熱量Ql2.導(dǎo)體溫度的升高及熱平衡式在穩(wěn)定形狀時：假設(shè)QR＋Qt＝Qf＋Ql那么導(dǎo)體不會有溫升〔導(dǎo)體溫度與環(huán)境溫度相等〕?！灿捎诳諝鈱?dǎo)熱量很小，因此裸導(dǎo)體對空氣的導(dǎo)熱散熱量Qd可略去不計〕。假設(shè)發(fā)熱量之和QR＋Qt≥散熱量之和Qf＋Ql，那么導(dǎo)體溫度升高〔高于環(huán)境溫度〕，熱量為Qc。通電導(dǎo)體溫度不升高時的熱平衡式：〔1〕通電導(dǎo)體電阻損耗的熱量QR的計算常用電工資料的電阻率及電阻溫度系數(shù)如表3一1所示。導(dǎo)體的集膚效應(yīng)系數(shù)導(dǎo)體的集膚效應(yīng)系數(shù)與電流的頻率、導(dǎo)體的外形和尺寸有關(guān)。矩形截面導(dǎo)體的集膚效應(yīng)系數(shù)，如圖3－1所示。導(dǎo)體的集膚效應(yīng)系數(shù)2圓柱及圓管導(dǎo)體的集膚效應(yīng)系數(shù)，如圖3－2所示。圖中f為電源頻率，Rdc,為100m長導(dǎo)體的直流電阻?！?〕導(dǎo)體吸收太陽輻射的熱量Qt計算〔3〕導(dǎo)體對流散熱量Ql計算1〕自然對流散熱系數(shù)2〕強迫對流散熱系數(shù)單位長度導(dǎo)體的散熱面積與導(dǎo)體尺寸、布置方式等要素有關(guān)。導(dǎo)體片〔條〕間間隔越近，對流條件就越差，故有效面積應(yīng)相應(yīng)減小。以下是幾種常用導(dǎo)體〔如圖3一3所示〕的對流散熱面積。a.單條導(dǎo)體的散熱面積b.二條導(dǎo)體的散熱面積c.三條導(dǎo)體的散熱面積d.槽形導(dǎo)體的散熱面積e.圓管形導(dǎo)體的散熱面積〔4〕導(dǎo)體輻射散熱量Qf的計算導(dǎo)體資料的輻射系數(shù)ε單條導(dǎo)體輻射外表積兩條導(dǎo)體輻射外表積三條導(dǎo)體、槽形導(dǎo)體導(dǎo)體的輻射外表積〔5〕導(dǎo)熱散熱量Qd的計算3.2導(dǎo)體正常運轉(zhuǎn)時的〔長期〕發(fā)熱與短路時的〔短時〕發(fā)熱計算3.2.1長期發(fā)熱計算3.2.2短時發(fā)熱計算學(xué)習(xí)長期發(fā)熱計算后應(yīng)了解和掌握的內(nèi)容1.導(dǎo)體正常任務(wù)時的溫升過程分析與計算2.長期發(fā)熱溫升的特點3.導(dǎo)體載流量的計算4.大電流附近的鋼構(gòu)發(fā)熱5.大電流封鎖母線運轉(zhuǎn)溫度的計算學(xué)習(xí)短時發(fā)熱計算后應(yīng)了解和掌握的內(nèi)容1.計算短時發(fā)熱的目的2.導(dǎo)體短路時的發(fā)熱分析過程3.短路電流熱效應(yīng)的計算方法3.2.1長期發(fā)熱計算1.導(dǎo)體正常任務(wù)時的溫升過程分析由熱平衡式(—室內(nèi)、不含日照發(fā)熱量Qt)：Qc＝QR－〔Ql＋Qf〕或QR＝Qc＋Ql＋Qf〔3－12〕QR為導(dǎo)體流過電流發(fā)熱產(chǎn)生的熱量。Qc為導(dǎo)體溫度升高所需的熱量，當其為零時導(dǎo)體無溫升?！睶l＋Qf〕＝αw〔θw－θ0〕F為對流、輻射復(fù)合散熱總散熱量。F—導(dǎo)體的散熱面積，m2αw—對流、輻射復(fù)合散熱總散熱系數(shù)。熱平衡式〔3－12〕的求解與分析長期發(fā)熱溫升的特點由這就是長期發(fā)熱溫升的特點2.導(dǎo)體載流量的計算

穩(wěn)定溫升為：可見：導(dǎo)體〔或電器〕的載流量與其資料、有效截面積、環(huán)境溫度、散熱條件、能否受日照等要素有關(guān)，這就是額定電流的由來。提高導(dǎo)體的載流量措施當導(dǎo)體的資料、尺寸、散熱條件確定之后，導(dǎo)體的載流量亦隨之確定〔電氣設(shè)備額定電流確實定為同理〕。添加〔3－20〕

〔3－21〕式中的分子，減小其分母可提高導(dǎo)體的載流量，通常的措施有：采用電阻率小的資料，如鋁、鋁合金等。在同樣截面積的條件下，采用外表積較大得導(dǎo)體的外形〔圓形導(dǎo)體的外表積較小，而矩形、槽形的外表積那么較大〕。導(dǎo)體布置應(yīng)采取散熱效果最正確的方式〔而矩形截面導(dǎo)體豎放的散熱效果比平放的要好〕。3.大電流附近的鋼構(gòu)發(fā)熱剛構(gòu)發(fā)熱的緣由：磁滯、渦流損耗。導(dǎo)體電流大于3000A時，附近的的措施不容忽視。鋼構(gòu)發(fā)熱能夠引起的不良后果。減少鋼構(gòu)發(fā)熱的措施的措施：P64鋼構(gòu)發(fā)熱能夠引起的不良后果使資料產(chǎn)生熱應(yīng)力而引起變形。使接觸銜接損壞?；炷林械匿摻钍軣崤蛎?，會使混凝土發(fā)生裂痕。鋼構(gòu)發(fā)熱的最高允許溫度規(guī)定：①人可觸及的鋼構(gòu)為70oC；②人不可觸及的鋼構(gòu)為100oC；③混凝土中的鋼筋為80oC。減少鋼構(gòu)熱損耗和發(fā)熱的常用措施〔1〕加大鋼構(gòu)和導(dǎo)體之間的間隔使磁場強度減弱，因此可降低渦流和磁滯損耗。

〔2〕斷開鋼構(gòu)回路，并加上絕緣墊消除環(huán)流。減少鋼構(gòu)熱損耗和發(fā)熱的常用措施〔續(xù)1〕〔3〕采用電磁屏蔽在磁場強度H最大的部位套上短路環(huán)〔鋁環(huán)或銅環(huán)〕，利用短路環(huán)中感應(yīng)電流的去磁作用以降低導(dǎo)體的磁場，如圖3一6所示；在導(dǎo)體與鋼構(gòu)之間安頓屏蔽柵，柵中的電流亦可使磁場減弱。減少鋼構(gòu)熱損耗和發(fā)熱的常用措施〔續(xù)2〕〔4〕采用分相封鎖母線。如圖3一7所示，每相母線分別用鋁質(zhì)外殼包住，外殼上的渦流和環(huán)流能起雙重屏蔽作用，殼內(nèi)和殼外磁場均大大降低，從而使附近鋼構(gòu)發(fā)熱得到較好改善。4.大電流封鎖母線運轉(zhuǎn)溫度的計算主要內(nèi)容：〔1〕大電流封鎖母線〔全連式分相封鎖母線〕的運用場所；〔P65〕〔2〕分相封鎖母線的優(yōu)點；〔P65〕〔3〕大電流封鎖母線的發(fā)熱和散熱的計算式；〔4〕大電流封鎖母線運轉(zhuǎn)溫度的計算?！膊捎霉こ趟惴ā猛鈿た偵崆€、母線850C時的總散熱曲線、母線散熱差值與母線實踐溫度的關(guān)系曲線〕〔1〕大電流封鎖母線的發(fā)熱和散熱

1〕封鎖母線的發(fā)熱◆母線導(dǎo)體的發(fā)熱損耗計算◆母線外殼的發(fā)熱損耗計算2〕封鎖母線的散熱◆母線的散熱量計算〔母線向外殼的輻射散熱和對流散熱〕◆外殼的散熱量計算〔外殼對周圍空氣的輻射散熱和自然對流散熱〕〔1〕大電流封鎖母線的發(fā)熱和散熱1〕封鎖母線的發(fā)熱計算母線導(dǎo)體的發(fā)熱損耗計算母線外殼的發(fā)熱損耗計算〔1〕大電流封鎖母線的發(fā)熱和散熱－續(xù)12〕封鎖母線的散熱母線的散熱量計算外殼的散熱量計算母線向外殼的輻射散熱量母線向外殼的對流散熱量中間相〔B相〕外殼的輻射散熱量外邊相〔A、C相〕外殼的輻射散熱量外殼的自然對流散熱量封鎖母線及其構(gòu)造發(fā)－變組之間的引出線采用敞露式，容易遭到外界的影響，如外表積灰和發(fā)生相間短路等，使運轉(zhuǎn)可靠性降低。我國20萬一90萬kW機組的母線，已廣泛采用全連式分相封鎖母線，稱為大電流封鎖母線。全連式分相封鎖母線構(gòu)造：母線由鋁控制成，每相母線各封裝在單獨的外殼內(nèi)，外殼兩端用短路板銜接起來。其構(gòu)造參見圖3一8所示分相封鎖母線的優(yōu)、缺陷1優(yōu)點：①運轉(zhuǎn)可靠性高因母線置于外殼中，能防止相間短路，而且外殼多點接地，可保證人體接觸時的平安；②短路時母線相間的電動力大大降低由于外殼渦流和環(huán)流的屏蔽作用，使殼內(nèi)磁場減弱，減小短路電動力有明顯的效果；③殼外磁場因外殼電流的屏蔽作用而減弱可較好改善母線附近鋼構(gòu)的發(fā)熱；④安裝和維護任務(wù)量均小。分相封鎖母線的優(yōu)、缺陷2缺陷：①母線散熱條件較差；②外殼上產(chǎn)生損耗；③金屬耗費量添加。1〕封鎖母線的發(fā)熱

2〕封鎖母線的散熱〔2〕大電流封鎖母線運轉(zhuǎn)溫度的計算根據(jù)前述的封鎖母線的發(fā)熱和散熱計算式，列出熱平衡方程式解出母線運轉(zhuǎn)溫度θw。工程算法是利用三條工程曲線〔參見P67、P68〕大電流封鎖母線運轉(zhuǎn)溫度計算

〔工程曲線的運用〕1〕外殼的總散熱曲線如圖3一9所示。將式〔(3-26)、式(3-27)式〔3-28〕相加起來，即得:計算出ΣQs即可查曲線得θsΣQs＝ΣQR＝QwR＋QsR2〕母線的總散熱曲線如圖3一10所示。利用式〔(3一24〕和式〔(3一25)，并假定母線溫度。，＝859C，便可得到：算出θs即可由曲線查出ΣQw853〕ΣΔQw，與θw，的關(guān)系曲線如圖3一11所示ΣΔQw＝ΣQw－ΣQw85ΣQw＝QwRQwR、QsR為母線的發(fā)熱損耗、外殼的發(fā)熱損耗，可直接算得。3.2.2短時發(fā)熱計算1.計算短時發(fā)熱的目的2.導(dǎo)體短路時的發(fā)熱過程分析⑴短時發(fā)熱的特點⑵熱平衡方程式的分析計算⑶計算結(jié)果式的運用3.短路電流熱效應(yīng)Qk的定義及其計算⑴定義⑵計算方法1.計算短時發(fā)熱的目的〔1〕確定導(dǎo)體的最高溫度〔2〕或算出與導(dǎo)體的最高溫度相對應(yīng)的短路電流熱效應(yīng)Qk2.導(dǎo)體短路時的發(fā)熱過程分析

⑴短時發(fā)熱的特點1〕發(fā)熱時間短，是一個絕熱過程產(chǎn)生的熱量來不及向周圍介質(zhì)分布，可以為在短路電流繼續(xù)時間內(nèi)所產(chǎn)生的全部熱量都用來升高導(dǎo)體本身的溫度，即以為是一個絕熱過程；2〕電阻和比熱容不能再視為常數(shù)短路時導(dǎo)體溫度變化范圍很大，它的，而應(yīng)為溫度的函數(shù)。短路時導(dǎo)體的發(fā)熱過程如圖3一12所示從短路開場〔tw)到短路被切除〔tk〕這段極短的時間內(nèi)，導(dǎo)體的溫度從初始值θw，很快上升到最大值θh。在短路被切除后，導(dǎo)體的溫度從最大值θh、自然冷卻到周圍環(huán)境溫度θo⑵熱平衡方程式的分析計算

⑶計算結(jié)果式的運用3.短路電流熱效應(yīng)Qk的定義及其計算〔1〕等值時間法計算Qk＝Qp＋Qnp〔2〕適用計算法計算Qk＝Qp＋Qnp3.3載流導(dǎo)體短路時的電動力計算一、計算電動力的方法二、三相載流導(dǎo)體短路時的電動力三、分相封鎖母線的電動力計算3.3.1計算電動力的方法

電動力是磁場對載流導(dǎo)體的一種作用力。電氣設(shè)備在正常形狀下，由于流過導(dǎo)體的任務(wù)電流相對較小，相應(yīng)的電動力也較小，因此不易為人們所覺察。而在短路時，特別是短路沖擊電流流過時，電動力可到達很大的數(shù)值，當載流導(dǎo)體和電氣設(shè)備的機械強度不夠時，將會產(chǎn)生變形或損壞。為了防止這種景象的發(fā)生，必需研討短路沖擊電流產(chǎn)生電動力的大小和特征，以便選用適當強度的導(dǎo)體和電氣設(shè)備，保證足夠的動穩(wěn)定性。必要時應(yīng)采取限制短路電流的措施，以減小短路電動力。計算電動力的方法有：1.畢奧一沙瓦定律計算2.能量守恒定理計算〔略〕1.畢奧一沙瓦定律法計算電動力如圖3一16所示，處在磁場中的導(dǎo)體L，經(jīng)過電流i，根據(jù)畢奧一沙瓦定律可知，導(dǎo)體單元長度dl上所受的電動力dF為將式〔3一44)沿導(dǎo)體L的全長積分，可得到導(dǎo)體L全長上所受的總電動力為2．兩條平行導(dǎo)體間的電動力的計算因配電安裝中，導(dǎo)體都是平行布置的，所以在分析三相導(dǎo)體受力情況之前，先分析兩根細長平行導(dǎo)體間的電動力。利用式〔3一45〕來確定兩條載流導(dǎo)體間的電動力，可以以為一條導(dǎo)體處在另一條導(dǎo)體的磁場里。設(shè)載流導(dǎo)體1中的電流i1在導(dǎo)體2處所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度為矩形截面、槽形截面的外形系數(shù)k參見圖3-18、表3-4對于圖3-18而言，3.3.2三相載流導(dǎo)體短路時的電動力

1.電動力的計算邊相、中相的三相短路電動力組成及分量2.電動力的最大值FA的最大值出如今固定分量和非周期分量之和為最大的瞬間，此時

臨界初相角ΦA(chǔ)=75o或255o等。FB的最大值出如今非周期分量為最大的瞬間，此時臨界初相角φA為75o,165o,255o及345o等。將臨界初相角分別代人電動力表示式〔3-49〕和式〔3-50)，普通取Ta=0.05s,得到：兩相短路和三相短路時的電動力比較3.導(dǎo)體振動時的動態(tài)應(yīng)力3.3.3分相封鎖母線的電動力計算采用分相封鎖母線后，鄰相母線產(chǎn)生的磁通穿人本相時，因遭到外殼屏蔽作用而大大減弱。母線經(jīng)過短路電流時，遭到殼內(nèi)磁場的作用，經(jīng)推導(dǎo)得出三相短路時的電動力為：3.4電氣設(shè)備及主接線的可靠性分析一、根本概念二、可靠性的主要目的三、電氣主接線的可靠性3.4.1根本概念發(fā)電廠和變電站能否完成規(guī)定的功能與電氣設(shè)備及主接線有著親密的關(guān)系。對電氣設(shè)備及主接線進展可靠性分析計算的主要目的，是經(jīng)過設(shè)備的可靠性數(shù)據(jù)來分析計算電氣主接線的可靠性，將其分析計算結(jié)果用作：〔1〕設(shè)計和評價電氣主接線的根據(jù)；〔2〕選擇最優(yōu)方案的根據(jù)；〔3〕對曾經(jīng)運轉(zhuǎn)的主接線，尋求能夠的供電途徑，選擇最正確運轉(zhuǎn)方式；〔4〕尋覓主接線的薄弱環(huán)節(jié)，以便合理安排檢修方案和采取相應(yīng)對策〔5〕研討可靠性和經(jīng)濟性的最正確搭配等。可靠性分析計算結(jié)果用于：1．可靠性的含義系統(tǒng)是由許多元件組成元件不能再分解元件與系統(tǒng)是相對的可靠性定義：元件、設(shè)備和系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和預(yù)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。電氣主接線的可靠性定義在規(guī)定的額定條件下和預(yù)定的時間內(nèi)〔例如一年〕完成預(yù)期功能情況的概率。預(yù)定的功能可規(guī)定一些判據(jù)來衡量。衡量主接線完勝利能和喪失功能的判據(jù)：保證某回路或某假設(shè)干回路供電延續(xù)性的概率；保證發(fā)電出力的概率；保證母線電能質(zhì)量的概率目前，在設(shè)計主接線時，多以保證延續(xù)供電和發(fā)電出力的概率作為可靠性計算的判據(jù)。

2.從可靠性觀念看電氣設(shè)備的分類電力系統(tǒng)中運用的設(shè)備〔元件〕可分為兩類：可修復(fù)元件和不可修復(fù)元件?？尚迯?fù)元件：經(jīng)過一段時間任務(wù)后，發(fā)生了缺點，經(jīng)過修繕能再次恢復(fù)到原來的任務(wù)形狀的設(shè)備，如斷路器、變壓器等。不可修復(fù)元件：任務(wù)一段時間后，發(fā)生了缺點不能修繕，或者雖能修復(fù)但不經(jīng)濟的設(shè)備，如電阻、電容等?？尚迯?fù)系統(tǒng)：由可修復(fù)元件組成的系統(tǒng)。電氣主接線屬于可修復(fù)系統(tǒng)電力系統(tǒng)中運用的絕大部分設(shè)備，如發(fā)電機、變壓器、斷路器、母線和輸電線路等都屬于可修復(fù)元件，因此電氣主接線亦屬于可修復(fù)系統(tǒng)。3．電氣設(shè)備的任務(wù)形狀根本上可分為兩種：(1)運轉(zhuǎn)形狀〔任務(wù)或待命〕——可用形狀，即元件處于可執(zhí)行它的規(guī)定功能的形狀(2)停運形狀〔缺點或檢修〕——不可用形狀，即元件由于缺點處于不能執(zhí)行其規(guī)定功能的形狀。不可用形狀中方案停運形狀是事先安排的。強迫停運形狀是隨機的。為簡化分析，可靠性研討中不包括方案停運形狀。可修復(fù)元件的壽命過程流程圖

圖中“1〞表示運轉(zhuǎn)形狀，“0〞表示停運形狀，繼續(xù)任務(wù)時間TU和繼續(xù)停運時間TD都是隨機變量，元件運轉(zhuǎn)一段時間TU1后，隨機地發(fā)生缺點，為恢復(fù)其功能進展修繕，經(jīng)TD1時間后又投人運轉(zhuǎn)。整個元件的壽命處在“運轉(zhuǎn)〞、“停運〞兩種形狀的交替之中，是一個循環(huán)過程。3.4.2可靠性的主要目的可靠性目的既可以從勝利〔及完成某功能〕的角度來描畫，也可以從失敗〔失效〕的角度來描畫。常用的目的有：可靠度、可用度、缺點率、平均無缺點時間〔又稱平均任務(wù)時間〕和平均停運時間。

1．不可修復(fù)元件的常用可靠性目的〔1〕可靠度R〔t〕一個元件在預(yù)定時間內(nèi)和規(guī)定條件下，執(zhí)行規(guī)定功能的概率。〔2〕不可靠度F〔t〕與可靠度相反，不可靠度函數(shù)F(t〕表示元件在小于或等于預(yù)定時間t發(fā)生缺點的概率?！?〕缺點率λ〔t〕對一個不可修復(fù)元件，缺點率表示元件在t時辰以前處于正常任務(wù)形狀，在t時辰以后的下一個時間間隔Δt內(nèi)發(fā)生缺點的條件概率。〔4〕平均無缺點任務(wù)時間〔Meantimetofailuer〕MU是元件延續(xù)任務(wù)時間TU隨機變量的數(shù)學(xué)期望各目的之間的關(guān)系可靠度R〔t〕與不可靠度F〔t〕是時間的函數(shù)。兩態(tài)情況下,下面關(guān)系成立：元件的可靠度和不可靠度是對立的事件，其概率之和等于1，所以當t=0時，R(t)＝1；t＝∞,R(t〕＝0。這闡明元件在開場運轉(zhuǎn)時是完好的，可靠度R(0)＝1，但在任務(wù)無窮大時間以后，元件必然發(fā)生故障〔失效〕，故R(∞〕＝0。R(t)表示可靠度在時間上如何從1向0減小的情況，〔如圖3一25所示〕。不可靠度和可靠度闡明的問題一樣。設(shè)總共有n個一樣元件，運轉(zhuǎn)t時間以后已有nf(t)個元件損壞，還剩ns(t)個元件完好，那么有可靠度、不可靠度和缺點率三者的關(guān)系f(t)稱為缺點密度函數(shù)是不可靠度F(t)對時間t的一階微分，表示單位時間內(nèi)發(fā)生缺點的概率。缺點率函數(shù)為缺點密度函數(shù)f(t〕與可靠度函數(shù)R(t〕的比。式〔3一66〕闡明可靠度、不可靠度和缺點率三者的關(guān)系，對元件的大量觀測統(tǒng)計，可以找出R(t)或F(t)=1-R(t)，那么可按式〔3一66〕求得λ〔t〕設(shè)備可靠度R(t)是以缺點率λ〔t〕對時間積分為指數(shù)的指數(shù)函數(shù)<〔3－68〕式>，這個結(jié)論非常重要——缺點率越小可靠度越高。當λ〔t〕=λ為常數(shù)時設(shè)備可靠度R(t)按時間呈指數(shù)分布，并且只與缺點率一個參數(shù)有關(guān)，不反映設(shè)備的維修形狀，所以只能用作描畫不可修復(fù)元件的靠性。平均無缺點任務(wù)時間MU與缺點率λ〔t〕的關(guān)系根據(jù)期望的定義MU

MU由式〔(3一73〕可見，在上述條件下平均無缺點任務(wù)時間MU和該設(shè)備的缺點率λ互為倒數(shù)。當缺點率為常數(shù)又時，設(shè)備的平均無缺點任務(wù)時間MU=1/λ也是一個常數(shù)。缺點率λ〔t〕的典型形狀缺點率λ〔t〕的典型形狀如圖3-26所示,其形似浴盆，故稱浴盆曲線。對可修復(fù)元件講，原那么上示每件設(shè)備都能閱歷缺點率曲線的各個階段。而不可修復(fù)設(shè)備由于壽命只需一次，在曲線上只需一個點來表示。2．可修復(fù)元件的可靠性目的(1)〔1〕缺點率λ(t〕元件由運轉(zhuǎn)形狀向停運形狀的轉(zhuǎn)移概率密度〔或單位時間內(nèi)〔如一年〕元件發(fā)生缺點而停運的次數(shù)〕〔2〕修復(fù)率μ(t〕元件由運轉(zhuǎn)停運形狀經(jīng)過修繕后轉(zhuǎn)向運轉(zhuǎn)形狀的轉(zhuǎn)移概率密度〔表示修繕才干的目的——平均單位時間內(nèi)能修復(fù)設(shè)備的臺數(shù)〕〔3〕平均修復(fù)時間MD元件延續(xù)停運時間TD隨機變量的數(shù)學(xué)期望，亦稱平均停運時間?！?〕平均運轉(zhuǎn)周期TS可修復(fù)元件的平均缺點間隔時間〔Meantimebetweenfailure〕，或稱為平均運轉(zhuǎn)周期。2．可修復(fù)元件的可靠性目的(2)〔5〕可用度A又稱可用率、有效度，是指穩(wěn)態(tài)下元件或系統(tǒng)處于正常運轉(zhuǎn)形狀的概率?？捎枚扰c可靠度的不同在于，可靠度的定義中要求元件在時間區(qū)間[0,t]延續(xù)地處于任務(wù)形狀，而可用度那么無此要求。故而可用度能確切地描畫可修復(fù)元件的有效程度?！?〕不可用度〔又稱不可用率、無效度〕指穩(wěn)態(tài)下元件或系統(tǒng)失去規(guī)定功能而處于停運形狀的概率，是可用度的對立事件，?！?〕缺點頻率表示設(shè)備在長期運轉(zhuǎn)條件下，每年平均缺點次數(shù)，為平均運轉(zhuǎn)周期TS的倒數(shù)各可靠性目的的數(shù)學(xué)表達式及其相互關(guān)系〔1〕平均修復(fù)時間平均運轉(zhuǎn)周期可用度各可靠性目的的數(shù)學(xué)表達式及其相互關(guān)系〔2〕不可用度缺點頻率算例——【例3－6】3.電氣主接線的可靠性目的〔1〕發(fā)電廠和變電站的電氣主接線由發(fā)電機、變壓器、斷路器、母線和輸電線路等元件組合而成，設(shè)備多、銜接復(fù)雜，各種設(shè)備的操作、方案檢修及缺點，對整個主接線的可靠性都有影響。主接線可靠性的判據(jù)隨著主接線的功能及在電力系統(tǒng)中位置不同而異。例如：對終端變電站，其可靠性判據(jù)就是對低壓母線供電的可靠程度；對中間變電站，其可靠性判據(jù)除要思索對低壓母線供電的可靠程度外，還要思索保證高壓側(cè)功率流動交換的可靠程度等。3.電氣主接線的可靠性目的〔2〕對主接線可靠性的衡量以能否保證延續(xù)供電和保證發(fā)出給定電力的概率為根本判據(jù)，假設(shè)不能延續(xù)供電就算系統(tǒng)不可靠，對發(fā)電系統(tǒng)，即使延續(xù)供電，只需發(fā)電容量不能滿足負荷需求就算不可靠。主接線的可靠性目的用某種供電方式下的可用度A、平均無缺點任務(wù)時間TU、每年平均停運時間TD和缺點頻率λ等表示。3.4.3電氣主接線的可靠性計算

1.串聯(lián)絡(luò)統(tǒng)假設(shè)系統(tǒng)中