5 Оцінка очікуваного числа років безвідмовного (по грозі) електропостачання за заданою схемою і рекомендації з виконання грозозахисту повітряної лінії і підстанції
5.1 Основні показники надійності електропостачання і шляхи їхнього забезпечення
В електропостачанні споживачів бере участь ряд складних об'єктів, що вироблять, передають і розподіляють електроенергію. Сукупність взаємозалежних об'єктів (пристроїв), призначених для самостійного виконання визначених функцій, по термінології теорії надійності і називається системою. Окремі об'єкти системи виконують визначені функції, причому так названа працездатність об'єкта характеризується комплексом його параметрів і допусками на відхилення цих параметрів за умови збереження працездатності. Факт порушення працездатного стану об'єкта називається відмовленням (ω). Відмовлення системи і відмовлення її об'єктів взаємозалежні. Підвищити надійність системи можна як шляхом збільшення надійності її окремих об'єктів, так і через резервування окремих об'єктів. Розширене використання резервування за умови забезпечення заданої надійності, тобто деякого числа відмовлень ω за розглянутий проміжок часу (наприклад, рік), і при обмеженні часу Т перерв електропостачання, дозволяє знизити вимоги до надійності окремих об'єктів системи. Розрахунок припускає одержання чисельних показників надійності (ω, Т) чи об'єкта системи за показниками надійності складових, при вихідній відомій їхній функціонально-структурній взаємодії. Практично розрахунки надійності виконуються в два етапи. На першому етапі систему представляємо моделлю, що відбиває прийняті до обліку функціонально-структурні зв'язки елементів; модель відбиває можливі стани системи, тобто стан працездатності, стан повної непрацездатності (відмовлення) чи збереження часткової працездатності (часткове відмовлення), на другому етапі для прийнятої моделі стан системи виконується розрахунок очікуваних показників надійності.
Оптимізоване за техніко-економічними показниками конкретного рішення робимо при зіставленні ряду можливих варіантів рішення, при цьому показники надійності порівнюваних варіантів припускаємо однаковими. Окремі елементи схеми електропостачання звичайно задовільняють стандартам, що представляють собою складний комплекс різних взаємозалежних норм і правил. Стандарти в часі як правило змінюються.
5.2 Модель структури мережі
Схема мережі, розглянута в проекті для навантажень Н3, Н4, Н7 і Н8, що живляться по двом повітряним лініям Л1 і Л2 від незалежних джерел И1 і И2 показана на рис. 5.1.
Практично існуючі в реальній схемі роз'єднувачі на рис. 5.1 не показані, принципово збережений роз'єднувач QS1 у ремонтній перемичці. При замиканнях в одному з трактів живлення відновлюється АПВ вимикачів Q1 і Q5. При неуспішному АПВ живлення споживачів здійснюється завдяки АВР.
Рисунок 5.1 – Схема мережі 110/10 кВ
Рисунок 5.2 – Другий тракт схеми мережі 110/10 кВ
Протягом часу роботи мережі по одному тракту, відмовлення одного з елементів призведе до втрати електропостачання. Очікуваний час роботи у рік за схемою, зображеною на рис. 5.2 для лінії довжиною L, км складає [5]:
Т0 = ТПЛ + ТQ + ТТР = 10,4 · L / 100 + 7,4 (год./рік), (5.1)
Т0 = 10,4 · 22,5 / 100 + 7,4 = 9,74 (год./рік), (5.2)
де ТПЛ, ТQ, ТТР – відповідно час роботи елементів схеми, зображеної на рис. 5.2, через відмовлення ПЛ, вимикачів, трансформаторів:
Відмовлення вимикачів і трансформаторів у рік розраховується по формулі [5]:
ωQ.тр = 0,17 ∙ Т0 / 8760 (1/рік); (5.3)
ωQ.тр = 0,17 ∙ 9,74 / 8760 = 1,89 ∙ 10-4 (1/рік.); (5.4)
Число аварійних ситуацій при ушкодженні ВРП оцінюємо по формулі [5]:
ωПУБ = nПУБ ∙ (1 - Р) ∙ Т0 / 8760, (5.5)
де nПУБ - очікуване число ПУБ у блискавковідводи підстанції;
nПУБ = 0,06 ∙ n ∙ Sм; (5.6)
Знаходимо Sм, (а = 40 м, b = 27 м, hм = 19,35 м):
(а + 2 ∙ 3,5hм) ∙ (b + 2 ∙ 3,5hм) = 0.0285 км2, (5.7)
де n = 600 (год./рік);
nПУБ = 0,06 ∙ 60 ∙ 0,0285 = 0,103 (1/рік);
ωПУБ = 0,103 ∙ (1 – 0,95) ∙ 9,74 / 2160 = 2,322 ∙ 10-5 (1/рік.); (5.8)
Відмовлення ПЛ оцінюємо за формулою [5]:
ωПЛ = 8,7 ∙ 10-5 ∙ Т0 + nотк ∙ Т0 ∙ 46,3 ∙ 10-5, (5.9)
де nотк - кількість відключень ПЛ у рік в результаті атмосферних впливів.
У випадку R3 = 11,78 Ом:
ωПЛ = 8,7 ∙ 10-5 ∙ 9,74 + 0,086 ∙ 9,74 ∙ 46,3 ∙ 10-5 = 123,521 ∙ 10-5 (1/рік.); (5.9)
Сумарний потік відмовлень:
ωΣ = ωQ.тр+ ωПУБ + ωПЛ; (5.10)
ωΣ = 1,89 ∙ 10-4 + 2,322 ∙ 10-5 + 123,521 ∙ 10-5 = 144,743 ∙ 10-5 (1/рік); (5.11)
М = 1 / ωΣ = 1 / 144,743 ∙ 10-5 = 690,9 (роки). (5.12)