5.2 Порівняння варіантів з різною надійністю

Електрична мережа повинна забезпечити необхідну надійність електропостачання відповідно до категорії споживачів. Так, наприклад, споживачі першої категорії повинні одержувати живлення від двох незалежних джерел, а перерва електропостачання для них допускається тільки на час автоматичного введення резервного живлення. Для споживачів другої категорії допускається перерва електропостачання на час вмикання резервного живлення черговим персоналом, а при живленні їх однією лінією або від однотрансформаторної підстанції – на час проведення ремонту чи заміни пошкодженого трансформатора протягом доби. Живлення споживачів третьої категорії може здійснюватися від одного джерела живлення, при цьому перерва електропостачання не повинна перевищувати однієї доби. Таким чином, схеми електропостачання споживачів можуть характеризуватися різною надійністю.

При перервах електропостачання споживачів виникають збитки в результаті недовідпуску та браку продукції, псування сировини та матеріалів, виходу з ладу обладнання та інструментів, порушення технологічних процесів, простоїв механізмів та інших небажаних наслідків. Ці збитки можна оцінити кількісно для споживачів другої та третьої категорій в залежності від тривалості перерви електропостачання. Для споживачів першої категорії перерва електропостачання може призвести до наслідків, пов’язаних з загрозою для життя людей, вибухів, пожеж, порушення функціонування особливо важливих об’єктів державного значення, тому збитки від них не можна привести до економічного еквіваленту.

На рисунку 5.1 показано два варіанти схеми електричної мережі з різною надійністю електропостачання. При порівнянні цих варіантів збитки від перерви електропостачання повинні враховуватися при визначенні приведених затрат разом з щорічними витратами на експлуатацію мережі.

Варіант схеми живлення споживачів дволанцюговою лінією є більш надійним, але вимагає більших капіталовкладень порівняно з варіантом схеми живлення одноланцюговою лінією. Тому при виборі оптимального варіанта схеми живлення розраховують затрати (5.20) для кожного з них з врахуванням очікуваних середньорічних збитків (З_б) від перерви електропостачання і вибирають варіант з меншими затратами:

З = К + В/Е + З_б, (5.22)

де В = В_е + В_втр, а капітальні витрати визначаються без ліквідної вартості.

Рисунок 5.1 - Варіанти електричної мережі

а – одноланцюгова лінія; б – дволанцюгова лінія

Надійність електричної мережі залежить від конфігурації її схеми та ступеня резервування, а також від надійності окремих елементів мережі (ліній, трансформаторів, вимикачів та іншого обладнання). Імовірну тривалість перерви електропостачання споживачів можна оцінити на підставі показників надійності окремих елементів електричної мережі. Проте, постійно треба пам’ятати, що надійність – це властивість елемента, об’єкта або їх сукупності виконувати свої задані функції в заданому об’ємі на заданому інтервалі часу.

Народногосподарський збиток для споживача через недостатню надійність мережі визначається за формулою:

Зб = з₀W_нд,

де з₀ – питомий збиток, тобто вартість 1 кВтгод недовідпущеної споживачу електроенергії, раніше цю величину приймали 0,6÷0,8 у.о./кВт·год для навчального проектування.

W_нд – величина недовідпущеної споживачу електроенергії:

W_нд = qP_нбT_нб,

де P_нб – максимальне навантаження споживача;

T_нб – час використання максимального навантаження;

q – імовірність перерви електропостачання для споживача через недостатню надійність мережі (тобто через аварійне простоювання).

Імовірність аварійного простоювання для i-го елемента мережі буде [3,8]:

q_i = _i ,

де _i – параметр потоку відмов елемента електричної мережі (таблиця 5.3) на базі [4];

– середній час відновлення цього елемента (таблиця 5.3) на основі [4].

Можливість перерви електропостачання для споживача залежить від схеми мережі і величин q_i окремих її елементів і від блок-схеми з надійності (рисунки 5.2 та 5.3).

Для одноланцюгової електропередачі – можливість перерви електроспоживання для 1-го споживача

Рисунок 5.2 – Схема оцінювання надійності одноланцюгових ЛЕП

q₁ = q_ЛЕП.

Для дволанцюгової електропередачі можливість перерви електропостачання

Рисунок 5.3 – Схема оцінювання надійності дволанцюгових ЛЕП

q₁ = q_1цq_2ц + q_1-2.

Для більш складних схем розрахунок надійності за допомогою блок-схем або спеціальних методів проводиться за прийнятою в [3] методикою.

Зазначені положення можуть бути використані для приблизного визначення імовірності перерви електропостачання споживачів. Можливий народногосподарський збиток для всієї мережі Зб визначається як сума збитків відносно кожного зі споживачів. В результаті складається таблиця зведених основних економічних показників К_л, К_пс, К, В_е, В_втр, W_,, З, Зб. На підставі зіставлення економічних показників і можна зробити висновок про утворення електромережі, яка б відповідала найкращим показникам. Для цієї оптимальної схеми виконується подальший аналіз.

Таблиця 5.3 - Параметри потоку відмов , відмов/рік і середня частота простоїв , простоїв/рік, елементів електричних мереж

	Елемент				П
		На напругу, кВ
		220	110	35	220	110	35
1	Повітряні лінії (одноланцюгові)	0,6	1,1	1,4	13	15	9
	Дволанцюгові (відмова однієї лінії)	0,5	0,9	1,1	–	–	–
	Дволанцюгові (відмова двох ліній)	0,1	0,2	0,3	–	–	–
2	Трансформатори і автотрансформатори	0,02	0,02	0,01	6	6	6
3	Вимикачі повітряні: у повітряних лініях	0,15	0,1	0,08	2	2	2
	у других ланках	0,06	0,05	0,04	2	2	2
4	Вимикачі масляні: у повітряних лініях	0,07	0,03	0,02	2	2	2
	у других ланках	0,01	0,01	0,01	2	2	2
5	Збірні шини	0,01	0,01	0,01	1	1	1
6	Відокремлювачі і короткозамикачі	0,04	0,02	0,01	3	3	3

1.  – на 100 км на ПЛ.

2.  – на одиницю; для однофазних – на фазу.

3, 5, 6.  – на одиницю.

4 –  на приєднання; _П на секцію.

Примітка: Відмови вимикачів, які приводять до відключення суміжних елементів складають 60 % загальної кількості відмов.

Таблиця 5.4 - Середня тривалість відновлення елементів електричних мереж 10^-3, років/відмова

Елемент	Напруга, кВ
	500	330	220	110	35
Повітряні лінії (одноланцюгові)	1,7	1,3	1,1	1,0	1,0
Дволанцюгові (відмова однієї лінії)	–	–	0,2	0,4	0,8
Дволанцюгові (відмова двох ліній)	–	–	4,0	3,0	2,5
Трансформатори і автотрансформатори:
при відсутності резервного тр-ра в системі	300	250	80	60	45
при наявності резервного тр-ра в системі	–	–	25	20	10
Вимикачі	10	7	4,8	2,8	1,3
Відділювачі і короткозамикачі	–	–	0,4	0,4	0,4
Збірні шини	0,7	0,6	0,4	0,25	0,25

Примітка: 1. Середня тривалість відновлення пошкодженої фази (однофазного трансформатора) при встановленій на підстанції резервній фазі складає 1,110^-3 років/відмова без перекатки і 910^-3 років/відмова з перекаткою фази.

2. Тривалість відновлення електропостачання при пошкодженні вимикачів у схемах з обхідною системою складають 0,0610^-3 років/відмова, а у схемах багатокутників, полуторних і місткових, – 0,0310^-3 років/відмова.

3. При обслуговуванні підстанцій виїзними бригадами тривалість відновлення переключення у ВРП слід збільшувати на 0,0610^-3 років/відмова.