2.7 Расчет частоты отказов шин (секции) типовой схемы
В РУ с двойной системой шин и с одним выключателем в каждой цепи, наблюдается отказы из-за неправильных операции с разъединителями, заземляющими ножами, в цепях защит и автоматики, приводящие к одновременному отключению обеих систем шин в нормальных режимах работы или к отключению одной системы шин во время планового ремонта второй.
Эти отказы следует учитывать дополнительно к отказам выключателей. Частоту отказов с отключением обеих систем сборных шин можно приближенно оценить по формуле
(2.7)
где
−коэффициент,
равный примерно 0,05 для подстанций;
−параметр
потока отказов i-го
выключателя в нашем случае шиносоединительного
(секционного) выключателя; n−общее
число цепей, присоединенных к секции
сборных шин.
Частота отключений одной системы (секции) шин
.
(2.8)
Частота отключений обеих систем (секций) шин
.
(2.9)
где
−частота
внезапных отказов шиносоединительного
выключателя;
−частота
одновременных отключений систем шин,
определяемая по (2.7)
Также следует оговорить некоторые допущения принятые в предлагаемом методе.
Отказы выключателей частично являются следствием КЗ на линиях электропередачи. Отдельный учет отказов линий и отказов выключателей приводит к некоторому завышению числа простоев линий, однако несущественному, так как параметр потока отказов выключателей на порядок меньше параметра потока отказов линий.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате оценки надёжности энергосистемы было решено две задачи: задача режимной и структурной надёжности.
Первая задача решалась без учёта предупредительно-плановых ремонтов и с их учётом. При рассмотрении задачи без учёта плановых ремонтов было установлено, что для надёжного снабжения потребителей ввод резерва мощности не требуется.
При учёте планово-предупредительных ремонтов для надёжного снабжения потребителей электроэнергией необходимо введение резерва мощности в размере 26 МВт.
В ходе решения второй задачи было установлено, что “слабым” местом в схеме питания является выключатель 2-3 (шиносоединительный). То есть при аварийной ситуации происходит отключение самого выключателя и отключаются обе системы шин. На него следует обратить особое внимание в плане эксплуатации и технического обслуживания.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Розанов М.Н. Надежность электроэнергетических систем. М. «Энергия», 1974. – 176 с.:ил.
2.Надежность энергосистем: рабочая программа, методические указания и контрольные задания для студентов спец. 140205 «Электроэнергетические системы и сети» ИДО / Сост. К. И. Заподовников. – Томск: Изд. ТПУ, 2007. – 36с
Приложение 1
Вероятность работы системы в течение года
Таблица 1.1 – Вероятность существования нагрузки в течение года
Номер ступени |
Мощность, МВт |
Количество часов в год |
Вероятность нагрузки, о.е. |
1 |
95,5 |
486 |
0,05548 |
2 |
76,4 |
1458 |
0,16644 |
3 |
74,625 |
486 |
0,05548 |
4 |
66,85 |
1944 |
0,22192 |
5 |
62,075 |
488 |
0,05571 |
6 |
57,3 |
1708 |
0,19498 |
7 |
38,2 |
1218 |
0,13904 |
8 |
28,65 |
972 |
0,11096 |
Всего |
– |
8760 |
1 |
Таблица 1.2 – Коэффициенты готовности для каждой группы генераторов
Номер группы генераторов |
n |
m |
n-m |
C |
Kг |
1 |
4 |
0 |
4 |
1 |
0,96838196 |
|
4 |
4 |
0 |
1 |
4,096E-09 |
|
4 |
3 |
1 |
4 |
2,0316E-06 |
|
4 |
2 |
2 |
6 |
0,00037788 |
|
4 |
1 |
3 |
4 |
0,03123813 |
2 |
4 |
0 |
4 |
1 |
0,96838196 |
|
4 |
4 |
0 |
1 |
4,096E-09 |
|
4 |
3 |
1 |
4 |
2,0316E-06 |
|
4 |
2 |
2 |
6 |
0,00037788 |
|
4 |
1 |
3 |
4 |
0,03123813 |
Таблица 1.3 – Вероятность состояний генерирующей части
Номер группы |
1 |
2 |
1 |
2 |
Вероятность состояния |
Кол-во генераторов |
4 |
4 |
- |
- |
- |
когда все работают |
4 |
4 |
0,96838 |
0,96838 |
0,93776 |
когда 1 не работает |
3 |
4 |
0,03124 |
0,96838 |
0,03025 |
|
4 |
3 |
0,96838 |
0,03124 |
0,03025 |
когда 2 не работают в одной группе |
2 |
4 |
0,00038 |
0,96838 |
0,00037 |
|
4 |
2 |
0,96838 |
0,00038 |
0,00037 |
когда 2 не работают в разных группах |
3 |
3 |
0,03124 |
0,03124 |
0,00098 |
когда 3 не работают в разных группах |
2 |
3 |
0,00038 |
0,03124 |
0,00001 |
Таблица 1.4 – Мощность возможных состояний генерирующей части
Номер группы |
1 |
2 |
Значение мощности Рг, МВт |
Кол-во генераторов |
4 |
4 |
- |
когда все работают |
4 |
4 |
104,0 |
когда 1 не работает |
3 |
4 |
84,0 |
|
4 |
3 |
98,0 |
когда 2 не работают в одной группе |
2 |
4 |
64,0 |
|
4 |
2 |
92,0 |
когда 2 не работают в разных группах |
3 |
3 |
78,0 |
когда 3 не работают в разных группах |
3 |
2 |
72,0 |
Таблица 1.5 – Матрица коэффициентов
-
104
98
92
84
78
72
Рн, МВт
Вероятность состояний генерирующей части энергосистемы
0,93776
0,03025
0,00037
0,03025
0,00098
0,00001
28,65
0,11096
0,10405
0,00336
0,00004
0,00336
0,00011
0,00000
38,2
0,13904
0,13039
0,00421
0,00005
0,00421
0,00014
0,00000
57,3
0,19498
0,18284
0,00590
0,00007
0,00590
0,00019
0,00000
62,075
0,05571
0,05224
0,00169
0,00002
0,00169
0,00005
0,00000
66,85
0,22192
0,20811
0,00671
0,00008
0,00671
0,00022
0,00000
74,625
0,05548
0,05203
0,00168
0,00002
0,00168
0,00005
0,00000
76,4
0,16644
0,15608
0,00503
0,00006
0,00503
0,00016
0,00000
95,5
0,05548
0,05203
0,00168
0,00002
0,00168
0,00005
0,00000
Таблица 1.6 – Матрица состояний Кг
Рн, МВт |
104 |
98 |
92 |
84 |
78 |
72 |
28,65 |
130,5 |
128 |
125,5 |
124,5 |
122 |
118,5 |
38,2 |
113 |
110,5 |
108 |
107 |
104,5 |
101 |
57,3 |
78 |
75,5 |
73 |
72 |
69,5 |
66 |
62,075 |
69,25 |
66,75 |
64,25 |
63,25 |
60,75 |
57,25 |
66,85 |
60,5 |
58 |
55,5 |
54,5 |
52 |
48,5 |
74,625 |
51,75 |
49,25 |
46,75 |
45,75 |
43,25 |
39,75 |
76,4 |
43 |
40,5 |
38 |
37 |
34,5 |
31 |
95,5 |
8 |
5,5 |
3 |
2 |
-0,5 |
-4 |
Приложение 2
Вероятность работы системы в течение года с учётом плановых ремонтов
Таблица 2.1 – Вероятность существования нагрузки в течение года
Номер ступени |
Мощность, МВт |
Количество часов в год |
Вероятность нагрузки, о.е. |
1 |
95,5 |
486 |
0,05548 |
2 |
85,95 |
1458 |
0,16644 |
3 |
81,175 |
486 |
0,05548 |
4 |
76,4 |
1944 |
0,22192 |
5 |
71,625 |
488 |
0,05571 |
6 |
66,85 |
1708 |
0,19498 |
7 |
38,2 |
1218 |
0,13904 |
8 |
28,65 |
972 |
0,11096 |
Всего |
– |
8760 |
1 |
Таблица 2.2 – Коэффициенты готовности для каждой группы генераторов
-
Номер группы генераторов
n
m
n-m
C
Kг
1
4
0
4
1
0,96838196
4
4
0
1
4,096E-09
4
3
1
4
2,0316E-06
4
2
2
6
0,00037788
4
1
3
4
0,03123813
2
4
0
4
1
0,96838196
4
4
0
1
4,096E-09
4
3
1
4
2,0316E-06
4
2
2
6
0,00037788
4
1
3
4
0,03123813
Таблица 2.3 – Вероятность состояний генерирующей части
Номер группы |
1 |
2 |
1 |
2 |
Вероятность состояния |
Кол-во генераторов |
4 |
4 |
- |
- |
- |
когда все работают |
4 |
4 |
0,96838 |
0,96838 |
0,93776 |
когда 1 не работает |
3 |
4 |
0,03124 |
0,96838 |
0,03025 |
|
4 |
3 |
0,96838 |
0,03124 |
0,03025 |
когда 2 не работают в одной группе |
2 |
4 |
0,00038 |
0,96838 |
0,00037 |
|
4 |
2 |
0,96838 |
0,00038 |
0,00037 |
когда 2 не работают в разных группах |
3 |
3 |
0,03124 |
0,03124 |
0,00098 |
когда 3 не работают в разных группах |
2 |
3 |
0,00038 |
0,03124 |
0,00001 |
Таблица 2.4 – Мощность возможных состояний генерирующей части
Номер группы |
1 |
2 |
МВт |
Кол-во генераторов |
4 |
4 |
- |
когда все работают |
4 |
4 |
104,0 |
когда 1 не работает |
4 |
3 |
98,0 |
|
3 |
4 |
84,0 |
когда 2 не работают в одной группе |
2 |
4 |
64,0 |
|
4 |
2 |
92,0 |
когда 2 не работают в разных группах |
3 |
3 |
78,0 |
когда 3 не работают в разных группах |
3 |
2 |
72,0 |
Таблица 2.5 – Матрица коэффициентов
-
104
98
92
84
78
72
Рн, МВт
Вероятность состояний генерирующей части энергосистемы
0,93776
0,03025
0,00001
0,03025
0,00098
0,00001
28,65
0,05548
0,05203
0,00168
0,00000
0,00168
0,00005
0,00000
38,2
0,05571
0,05224
0,00169
0,00000
0,00169
0,00005
0,00000
57,3
0,19498
0,18284
0,00590
0,00000
0,00590
0,00019
0,00000
66,85
0,16644
0,15608
0,00503
0,00000
0,00503
0,00016
0,00000
71,625
0,05548
0,05203
0,00168
0,00000
0,00168
0,00005
0,00000
76,4
0,22192
0,20811
0,00671
0,00000
0,00671
0,00022
0,00000
81,175
0,08356
0,07836
0,00253
0,00000
0,00253
0,00008
0,00000
85,95
0,05548
0,05203
0,00168
0,00000
0,00168
0,00005
0,00000
95,5
0,11099
0,10408
0,00336
0,00000
0,00336
0,00011
0,00000
Таблица 2.6 – Матрица состояний Кг
Рн, МВт |
104 |
98 |
92 |
84 |
78 |
72 |
28,65 |
75,35 |
69,35 |
63,35 |
55,35 |
49,35 |
43,35 |
38,2 |
65,8 |
59,8 |
53,8 |
45,8 |
39,8 |
33,8 |
57,3 |
46,7 |
40,7 |
34,7 |
26,7 |
20,7 |
14,7 |
66,85 |
37,15 |
31,15 |
25,15 |
17,15 |
11,15 |
5,15 |
71,625 |
32,375 |
26,375 |
20,375 |
12,375 |
6,375 |
0,375 |
76,4 |
27,6 |
21,6 |
15,6 |
7,6 |
98,1 |
-4,4 |
81,175 |
22,825 |
16,825 |
10,825 |
2,825 |
-3,175 |
-9,175 |
85,95 |
18,05 |
12,05 |
6,05 |
-1,95 |
-7,95 |
-13,95 |
95,5 |
8,5 |
2,5 |
-3,5 |
-11,5 |
-17,5 |
-23,5 |
Приложение 3
Вероятность работы системы в течение года с учётом плановых
ремонтов и ввода резервной мощности
Таблица 3.1 – Вероятность существования нагрузки в течение года
Номер ступени |
Мощность, МВт |
Количество часов в год |
Вероятность нагрузки, о.е. |
1 |
95,5 |
486 |
0,05548 |
2 |
85,95 |
488 |
0,05571 |
3 |
81,175 |
1458 |
0,16644 |
4 |
76,4 |
1708 |
0,19498 |
5 |
71,625 |
486 |
0,05548 |
6 |
66,85 |
1944 |
0,22192 |
7 |
57,3 |
732 |
0,08356 |
8 |
38,2 |
486 |
0,05548 |
9 |
28,65 |
972 |
0,11096 |
Всего |
– |
8760 |
1 |
Таблица 3.2 – Коэффициенты готовности для каждой группы генераторов
Номер группы генераторов |
n |
m |
n-m |
C |
Kг |
1 |
5 |
0 |
5 |
1 |
0,9606349 |
|
5 |
5 |
0 |
1 |
3,2768E-11 |
|
5 |
4 |
1 |
5 |
2,03162E-08 |
|
5 |
3 |
2 |
10 |
5,03841E-06 |
|
5 |
2 |
3 |
10 |
0,000624763 |
|
5 |
1 |
4 |
5 |
0,038735278 |
2 |
5 |
0 |
5 |
1 |
0,9606349 |
|
5 |
5 |
0 |
1 |
3,2768E-11 |
|
5 |
4 |
1 |
5 |
2,03162E-08 |
|
5 |
3 |
2 |
10 |
5,03841E-06 |
|
5 |
2 |
3 |
10 |
0,000624763 |
|
5 |
1 |
4 |
5 |
0,038735278 |
Таблица 3.3 – Вероятность состояний генерирующей части
Номер группы |
1 |
2 |
1 |
2 |
Вероятность состояния |
Кол-во генераторов |
5 |
5 |
|
|
|
когда все работают |
5 |
5 |
0,96063 |
0,96063 |
0,92282 |
когда 1 не работает |
5 |
4 |
0,96063 |
0,03874 |
0,03721 |
|
4 |
5 |
0,03874 |
0,96063 |
0,03721 |
когда 2 не работают в одной группе |
3 |
5 |
0,00062 |
0,96063 |
0,00060 |
|
5 |
3 |
0,96063 |
0,00062 |
0,00060 |
когда 2 не работают в разных группах |
4 |
4 |
0,03874 |
0,03874 |
0,00150 |
когда 3 не работают в разных группах |
4 |
3 |
0,03874 |
0,00062 |
0,00002 |
Таблица 3.4 – Мощность возможных состояний генерирующей части
Номер группы |
1 |
2 |
Значение мощности Рг, МВт |
Кол-во генераторов |
5 |
5 |
- |
когда все работают |
5 |
5 |
130,0 |
когда 1 не работает |
5 |
4 |
124,0 |
|
4 |
5 |
110,0 |
когда 2 не работают в одной группе |
3 |
5 |
90,0 |
|
5 |
3 |
118,0 |
когда 2 не работают в разных группах |
4 |
4 |
104,0 |
когда 3 не работают в разных группах |
4 |
3 |
98,0 |
Таблица 3.5 – Матрица коэффициентов
Значение вероятностей состояний генерирующей части энергосистемы
|
|
130 |
124 |
118 |
110 |
104 |
98 |
90 |
Рн, МВт |
Вероятность состояний генерирующей части энергосистемы |
0,92282 |
0,03721 |
0,00060 |
0,03721 |
0,00150 |
0,00002 |
0,00060 |
28,65 |
0,05548 |
0,05120 |
0,00206 |
0,00003 |
0,00206 |
0,00008 |
0,00000 |
0,00003 |
38,2 |
0,05571 |
0,05141 |
0,00207 |
0,00003 |
0,00207 |
0,00008 |
0,00000 |
0,00003 |
57,3 |
0,19498 |
0,17993 |
0,00726 |
0,00012 |
0,00726 |
0,00029 |
0,00000 |
0,00012 |
66,85 |
0,16644 |
0,15359 |
0,00619 |
0,00010 |
0,00619 |
0,00025 |
0,00000 |
0,00010 |
71,625 |
0,05548 |
0,05120 |
0,00206 |
0,00003 |
0,00206 |
0,00008 |
0,00000 |
0,00003 |
76,4 |
0,22192 |
0,20479 |
0,00826 |
0,00013 |
0,00826 |
0,00033 |
0,00000 |
0,00013 |
81,175 |
0,08356 |
0,07711 |
0,00311 |
0,00005 |
0,00311 |
0,00013 |
0,00000 |
0,00005 |
85,95 |
0,05548 |
0,05120 |
0,00206 |
0,00003 |
0,00206 |
0,00008 |
0,00000 |
0,00003 |
95,5 |
0,11099 |
0,10242 |
0,00413 |
0,00007 |
0,00413 |
0,00017 |
0,00000 |
0,00007 |
Таблица 3.6 – Матрица коэффициентов Кг
|
Значение мощности возможных состояний генерирующей части |
|
||||||
Рн, МВт |
130 |
124 |
118 |
110 |
104 |
98 |
90 |
|
28,65 |
101,35 |
95,35 |
89,35 |
81,35 |
75,35 |
69,35 |
61,35 |
|
38,2 |
91,8 |
85,8 |
79,8 |
71,8 |
65,8 |
59,8 |
51,8 |
|
57,3 |
72,7 |
66,7 |
60,7 |
52,7 |
46,7 |
40,7 |
32,7 |
|
66,85 |
63,15 |
57,15 |
51,15 |
43,15 |
37,15 |
31,15 |
23,15 |
|
71,625 |
58,375 |
52,375 |
46,375 |
38,375 |
32,375 |
26,375 |
18,375 |
|
76,4 |
53,6 |
47,6 |
41,6 |
33,6 |
98,1 |
21,6 |
13,6 |
|
81,175 |
48,825 |
42,825 |
36,825 |
28,825 |
22,825 |
16,825 |
8,825 |
|
85,95 |
44,05 |
38,05 |
32,05 |
24,05 |
18,05 |
12,05 |
4,05 |
|
95,5 |
34,5 |
28,5 |
22,5 |
14,5 |
8,5 |
2,5 |
-5,5 |
|
Приложение 4
Отказавший выключатель
|
Частота отказов 1/год |
Группировка элементов, частота отказов и длительность восстановления при ремонте выключателя при коэффициенте Кj, отн.ед. |
|
||||||||
Нормальный режим, 0,9504 |
1-2-3-4 0,0062 |
1-2-3-5 0,0062 |
1-2-3-6 0,0062 |
1-2-3-7 0,0062 |
1-2-3-8 0,0062 |
1-2-3-9 0,0062 |
2-3, 0,0062 |
1-2-3 0,0062 |
|||
1-2-3-4 |
0,0396 |
4/ 0,0376 0,6 |
− |
4/5/ 0,000245 0,6 |
4/6/ 0,000245 0,6 |
4/7/ 0,000245 0,6 |
4/8/ 0,000245 0,5 |
4/9/ 0,000245 0,6 |
4/5,6,7,8,9/ 0,000245 0,6 |
4/ 0,000245 0,6 |
|
1-2-3-5 |
0,0396 |
5/ 0,0376 0,6 |
5/4/ 0,000245 0,6 |
− |
5/6/ 0,000245 0,6 |
5/7/ 0,000245 0,6 |
5/8/ 0,000245 0,6 |
5/9/ 0,000245 0,6 |
5/3,4,6,7,8,9/ 0,000245 0,6 |
5/ 0,000245 0,6 |
|
1-2-3-6 |
0,032 |
6/ 0,0304 0,6 |
6/4/ 0,000198 0,6 |
6/5/ 0,000198 0,6 |
− |
6/7/ 0,000198 0,6 |
6/8/ 0,000198 0,6 |
6/9/ 0,000198 0,6 |
6/4,3,5,7,8,9/ 0,000198 0,6 |
6/ 0,000198 0,6 |
|
1-2-3-7 |
0,032 |
7/ 0,0304 0,6 |
7/4/ 0,000198 0,6 |
7/5/ 0,000198 0,6 |
7/6/ 0,000198 0,6 |
− |
7/8/ 0,000198 0,6 |
7/9/ 0,000198 0,6 |
7/4,5,3,6,8,9/ 0,000198 0,6 |
7/ 0,000198 0,6 |
|
1-2-3-8 |
0,032 |
8/ 0,0304 0,6 |
8/4/ 0,000198 0,6 |
8/5/ 0,000198 0,6 |
8/6/ 0,000198 0,6 |
8/7/ 0,000198 0,6 |
− |
8/9/ 0,000198 0,6 |
8/4,5,6,3,8,9/ 0,000198 0,6 |
8/ 0,000198 0,6 |
|
1-2-3-9 |
0,032 |
9/ 0,0304 0,6 |
9/4/ 0,000198 0,6 |
9/5/ 0,000198 0,6 |
9/6/ 0,000198 0,6 |
9/7/ 0,000198 0,6 |
9/8/ 0,000198 0,6 |
− |
9/4,5,6,7,8,3/ 0,000198 0,6 |
9/ 0,000198 0,6/ |
|
2-3 |
0,032 |
2 0,0304 0,6 |
/4/5/6/7/8/9 0,000198 0,6 |
4/5/6/7/8/9 0,000198 0,6 |
4/5/6/7/8/9 0,000198 0,6 |
4/5/6/7/8/9 0,000198 0,6 |
4/5/6/7/8/9 0,000198 0,6 |
4/5/6/7/8/9 0,000198 0,6 |
− |
4/5/6/7/8/9 0,000198 0,6 |
|
1-2-3 |
0,032 |
1/ 0,0304 0,6 |
4/ 0,000198 0,6
|
5/ 0,000198 0,6
|
6/ 0,000198 0,6
|
7/ 0,000198 0,6
|
8/ 0,000198 0,6
|
9/ 0,000198 0,6
|
4/5/6/7/8/9 0,000198 0,6 |
− |
|