风力发电机并入电网的频率误差范围及其逆变安排

安全系数与目标可靠指标βtarg有紧密的联系，其关系曲线如图9.4所示。从图中可以看出，γR随着βtarg增加而增加，而γS几乎保持不变。这是由于当增加目标可靠指标时，抗力变量R的平均值会增加，其对应的特征值RK也会增大，然而在本过程中计算出来的设计验算点值并没有太大变化，导致γR出现明显的增加。从该图也可以注意到，k与γR几乎是按照抛物线的形式增长，尤其是当βtarg较大时，它们的增长速度变得非常快。总体来说，βtarg越大，管道的设计安全系数k也越大，此时管道对应的失效概率也越小。管道的设计安全系数k与结构可靠性（定义为1与管道失效概率的差值）的关系曲线如图9.5所示。

图9.4　安全系数与目标可靠指标关系曲线

图9.5　设计安全系数与管道可靠性关系曲线

图9.6　δR与模型不确定性变异系数δmod及管内半径不确定性变异系数δii关系曲线

该尺寸下的SSRTP中内层PE对整管的抗外压能力有很大贡献，这里深入研究了内层PE的内半径变异系数对安全系数的影响。尽管管道初始椭圆度对SSRTP极限强度的影响相较于纯钢管而言没有那么明显，但相较于其他因素来说，管道初始椭圆度的影响仍然是主导因素。因此本节讨论了上述两个基本变量的变异系数变化对结果的影响。当给定目标可靠指标时，设计安全系数k很有可能会随着与结构抗力直接相关的基本变量变异系数的增大而增大。在本节中，βtarg选取4。一般情况下，SSRTP极限强度的变异系数在生产过程中需要被严格控制，因此这里的分析主要集中在管道抗力变异系数δR＜0.25的情况。管道抗力变异系数δR与模型不确定性及管内半径变异系数（δmod和δii）的变化关系如图9.6所示。(www.xing528.com)

从图9.6可以看出，管道内半径不确定性对δR的影响非常大，这是因为管道内半径的变化不仅会对内层PE管的平均半径产生影响，也会对其厚度产生影响，而这两因素又是决定内层PE管抗外压能力贡献值的主要因素。管道的设计安全系数k与模型不确定性变异系数δmod及内半径不确定性变异系数δii的关系如图9.7a、b所示。结果与所预期的一致，管道设计安全系数k随着δmod和δii的增大而增大，且曲线呈现出一定的指数增长特性。若保持k不变，增加基本变量的变异系数，则管道此时的可靠指标β变化趋势也能为其影响因素的评估提供一定的参考价值。从图9.7a、b可以看出，保持k不变，β随着δmod和δii的增大而减小。

图9.7　设计安全系数k和可靠指标β与相关变异系数的关系

图9.8　设计安全系数k与δmod和δii的关系

δmod和δii共同变化作用下，k的变化趋势如图9.8所示。如图所示，k随着δmod和δii的增加而增加。仔细观察该图可以看到，k值在δmod和δii最大位置处突起，这进一步说明了在两者变异系数均比较大的情况下，设计安全系数k的增长速度非常快，在此后的过程中，δmod或δii的每一微小增量将会导致k值的数倍增大。由于管道的生产成本与其设计安全系数有着直接关系，为了降低成本，管道不确定性因素变异系数和管道内半径变异系数在生产过程中应该被严格控制。