2.Постановка задачи схемной (структурной) надёжности

В рамках решения данной задачи необходимо оценить надёжность распределительного устройства (РУ). Оценка надежности РУ основана на методе упрощенной модели отказов выключателей. Данный метод предназначен для расчета надежности РУ таких электрических сетей, в которых можно не считаться с опасностью нарушения устойчивости параллельной работы станций или нагрузок. Это в основном питающие и распределительные сети.

В упрощенной модели выключателя различаются два вида отказов− внезапный, когда отключается все выключатели, смежные с отказавшим, и обнаруживаемые персоналом при обходах или осмотрах и требующие лишь вывода данного выключателя в неплановый ремонт. Под выключателем понимается все оборудование, находящееся в его ячейке РУ,− сам выключатель, разъединители, участок сборных шин, измерительные трансформаторы, разрядники. В распределительных устройствах радиального типа, в которых каждая цепь защищена одним выключателем, внезапные отказы приводят к отключению всех цепей, присоединенных к той же системе (секции) сборных шин, что и отказавший выключатель [1].

В РУ с одиночной секционированной системой сборных шин или двойной системой сборных шин и с фиксированным присоединением цепей при этом отключается половина всех цепей, коммутируемых в РУ.

В РУ кольцевого типа, в которых, каждая цепь защищена двумя выключателями, отказы этого вида особенно опасны в ремонтных режимах работы, когда схема РУ ослаблена выводом отдельных выключателей в плановый ремонт. Здесь возможно одновременное отключение двух− трех цепей [1].

Для исследования надежности РУ, будем использовать ПС Игольская РУ−110 кВ.

РУ имеет рабочее напряжение 110 кВ, 2 рабочие и одну обходную систему сборных шин рис.8. Каждое присоединение содержит выключатель, три шинных разъединителя и линейный разъединитель. Шиносоединительный выключатель в нормальном положении замкнут, выключатель ОСШ разомкнут. Рабочие шины находятся под напряжением, а обходная необходима для бесперебойного питания в случае КЗ или вывода в ремонт оборудования. Для переключения на обходную шину используют обходной выключатель QO, так же в схеме представлен шиносоединительный выключатель QА.

Рис. 11. Схема РУ ПС Игольская.

В схеме РУ все элементы сборные шины обозначены порядковыми номерами, а выключатели − парами номеров, соответствующих объединяемым ими элементам и сборным шинам.

Для решения данной задачи необходимо, для каждого режима (нормального и ремонтного) произвести оценку последствий отказов поочередно каждого выключателя, а именно выявляются отключившиеся элементы (трансформаторы, линии) и деления РУ на электрически не связанные части, также вычисляется частота и длительность вынужденного простоя отключенных элементов.

2.1 Исходные данные

Исходными данными для решения данной задачи являются частота отказов, время восстановления, частота и продолжительность плановых ремонтов (таблица 6).

Таблица6. Исходные данные

Напряжение, кВ, и тип выключателя	Составляющие частоты отказов, 1/год		Время восстановления ТВ, ч		Частота плановых ремонтов µ,1/год		Продолжительность планового ремонта ТП, ч
500, воздушный	0,040	0,01		250		0,3		500
330	0,03	0,01		200				350
220	0,025	0,01		150				250
110	0,02	0,012		100				180
35	0,015	0,015		70				120
220, масляный	0,02	0,005		70				120
110	0,015	0,007		50				100
35	0,01	0,01		30				80

В вышеприведенных показателях надежности учтены не только отказы самих выключателей, но и всего оборудования ячеек: разъединителей, измерительных трансформаторов, разрядников. Для расчета выберем выключатель воздушный 110 кВ.

Для определения показателей надежности выключателей проведем следующие виды расчетов и значения сведем в таблицу 4.1 (Приложение 4):

• Расчет частоты отказов выключателя с учетом протяженности линий электропередачи

• Расчет частоты внезапных отказов выключателя

• Расчет коэффициентов режимов работы РУ

• Расчет режимов частоты отказов выключателя

• Расчет времени для выполнения переключений РУ

• Расчет частоты отказов шин (секции) типовой схемы