电气设备的运行可靠性和经济性分析

翁荣政

（江西铜业（铅山）光伏发电有限公司，江西广丰 334506）

0 引言

随着社会科学技术的进步和快速发展，电气设备在人们的生产生活中得到了广泛应用。生活电器设备以及工业机器设备，大多数采用电气控制方法，电气设备以经渗透到人们的生产、生活中的各个领域。可以说，人们的生产、生活已经离不开电气设备了。

电气设备的相关技术对增强国民经济以及提高企业生产效益有着非常重要的影响，在国外是一个重点研究的课题。我国的电气设备相关技术始于20 世纪中期，国家的相关政策也给予了相应的支持，相信在未来相当长的一段时间内，电气设备行业的发展肯定会越来越迅速。在电气设备加速发展的同时，电气自动化控制设备智能化也会慢慢发展起来，电气自动化设备也就可以实现无人操作、自动控制及监视，可以部分实现智能化，从而减少劳动力，提高工作效率及工作质量，同时也会促进经济的快速增长[1]。在电气设备的实际应用中，经常涉及到分析电气设备的可靠性和经济性，因此下面将对此进行分析。

1 电气设备的运行可靠性

可靠性是衡量电气设备设备质量好坏的重要指标。在市场经济体制不断完善、市场主体日趋多元化的情况下，人们对于电气设备的性能和可靠性的要求越来越高。因此，提高电气设备产品的可靠性是在日渐激烈的市场竞争中保持和增加市场占有率的关键手段。相关调查也发现，要在市场竞争激烈、电气设备产品种类繁多中占据一席之地，只有通过加强电气设备产品的可靠性才能实现[2]。由于现代社会对电气设备自动化程度的要求越来越高，因此电气设备的可靠性将逐渐成为企业占领市场的一个有力工具。

产品质量的特性主要包括性能、可靠性、经济性、安全性等，也就是其使用寿命和维修次数等。只有提高产品的可靠性，才会降低设备的故障率，设备的维护和维修费用才会有所减少[3]。所以，可靠性是产品质量的核心，处于产品质量的主导地位，生产厂家们必须努力保证。

以风电设备为例，风电设备质量可靠性意义重大，需建立统一标准。目前，我国国产机组整体的利用率还是较低，相对于一些发达国家来说并不占优势。从技术角度来说（即目前很多的调研结果分析总结的结果），目前双馈和直驱机组的利用率比较高且呈现不断上升的趋势。但是在风电行业，故障可利用率当前还是缺乏一定的统一的标准，很多企业在计算和分类方面也存在一定的不同，一些开发商虽然装机容量很大，但是上传的信息还不太完整，使得难以进行有效的数据统计和分析，重大质量事故数据完整性较差。此外，不同开发商对报送要求的理解不同，造成报送的故障内容存在较大差异，如有的只报送部件更换故障，有的是部件更换和故障全都进行信息上报，有的则全部上报，导致信息相对较为混乱。

目前，我国的风电装机规模在世界上长期居于第一位，但是质量还是亟待提高。而从国外经验来看，引入可靠性评价是目前促进产品质量提升的一个重要手段。在进行风电设备可靠性评价的过程中，很多开发商在组织开展招投标活动的时候，往往会更加注重可靠性指标，并且纳入到现行的标准中，促进质量不断提升。同时，风电可靠性指标可为采购商和设计者们提供较为客观详实的数据，使其能够在产品研发和生产过程中得到更多有益的参考。同时，这一评价体系的引入，也能够为金融保险机构提供科学、有效的风险数据，为检测认证机构开展相关标准和技术规范制修订提供风电设备实际运行数据。

可靠性是时间轴上的质量，同时也是使用环境条件下的质量，可将质量在时间和环境下的表现作为产品质量的新标准。可靠性重点关注产品整个生命周期的失效率表现，质量控制则关注某一时间点产品超出要求或者产生次品的概率，从这个角度出发，可靠性就是给质量加了一个时间轴。风电机组是发电机组中的典型代表，风电机组的可靠性和经济性评估与分析，可以推广至一般的电气设备。加强电气设备的可靠性和经济性管控，可以有效延长其全寿命使用周期、发挥其最大价值，取得良好的经济效益。

2 电气设备的经济性

电气设备的经济性主要体现在成本上，一般来说，电气设备的性能越好，相应的制造成本也越高，所以在选择电气设备时应考虑电气设备的经济性。如果电气设备由于运行的可靠性不高而出现故障，则有可能会给用户造成停电损失。停电损失经济成本Crisk=（e+c）EESN。其中，e 为单位电价；c 为单位停电给用户造成的损失；EESN 为缺供电量的期望值。EESN=f·P·∆t。其中，f 为设备的故障次数；P 为电气设备的容量；∆t 为设备每次故障的平均停运时间。如果给用户造成了较大的停电损失，则说明该电气设备并不适用于该场合。

为了尽可能减少电气设备故障而造成停电损失，应该采用可靠性更高的电气设备，但是可靠性较高的电气设备往往制造成本也较高，所以应合理选择。另外，也可以通过提高电气设备的运行可靠性来减少因电气设备故障而造成的停电损失，如采取加强对电气设备的维护检修措施，使电气设备处于良好的运行状态，提高电气设备的运行可靠性，但会增加相应的检修成本。所以，需要考虑电气设备运行的可靠性和经济性之间的平衡，使电气设备能做到安全、可靠、经济运行。

3 电气设备可靠性与经济性的协调

在实际对电气设备选择的过程中，常需要进行技术性和经济性分析，即做到电气设备的可靠性和经济性间的协调。电气设备的可靠性是在规定时间和条件下，设备无故障运行的能力，可靠性是部件、元件、产品或系统的完整性的最佳数量的度量。可靠性贯穿于整个开发过程，包括设计、制造、试验、运行、管理等。

如果需要对电气设备进行检修，则比较合适采用状态检修的方式。这种检修方式能根据电气设备所处的状态，也称为预防检修。而传统的事后维修是在设备发生故障后才去采取措施检修，预防检修是在设备还未发生故障前就进行检修，可以有效提高设备运行的可靠性，降低电气设备的运维检修成本。

电气设备的可靠性一般服从R（t）=e-λt的指数分布。其中，λ 为电气设备的故障率。

e（t）表示当设备运行的时间没有超过设备的平均无故障工作时间时，设备运行在完好状态。当设备运行的时间超过设备的平均无故障工作时间时，则表示该设备需要进行检修，此为电气设备进行状态检修的依据。

电气设备采用状态检修的方式可以在保障电气设备运行的可靠性下，降低电气设备的检修成本，提高电气设备运行的经济性。考虑到电气设备的可靠性和经济性后，就可构建电气设备的可靠性和经济性的评估模型，在保障电气设备可靠性的前提下使得成本最低化，做到电气设备的可靠性和经济性间的协调。

此外，加强对电气设备的日常维护管理，也可以减少电气设备的检修次数，这样既提高了电气设备运行的可靠性，又降低了电气设备的检修成本。加强对电气设备的维护管理措施主要有定期开展对电气设备的预防性试验工作、检查电气设备的元器件是否有锈蚀或存在出现故障的隐患等，如果发现异常情况则应该及时处理，以消除电气设备的缺陷。

4 结论

电气设备在社会经济发展和人们生活中具有重要地位，电气设备的正常、可靠运行是安全生产的前提。本文主要分析了电气设备的可靠性和经济性，并介绍了电气设备在这两者间协调的方法，在实际的电气设备选择过程中，应同时考虑电气设备的可靠性和经济性，从而实现电气设备安全、可靠运行的目的。