1.9 Определение значения вероятности безотказной работы системы при одинаковом значении вероятности безотказной работы элементов схемы

Вероятность безотказной работы элементов схемы принимается равной .

Вероятность безотказной работы системы электроснабжения равна:

1.10 Определение значений вероятности безотказной работы элементов схемы при имеющимся значении вероятности безотказной работы системы

Вероятность безотказной работы системы электроснабжения принимается равной .

Вероятность безотказной работы элементов определяется из уравнения:

Корнем данного уравнения, который находится в интервале от 0 до 1, является число 0,929. Можно сделать вывод, что используя элементы с одинаковой вероятностью безотказной работы, равной 0,929, можно добиться того, что вся система электроснабжения будет иметь вероятность безотказной работы 0,893.

1.11 Определение конкретного значения вероятности безотказной работы (электроснабжения потребителей) после расчета вероятности безотказной работы каждого элемента системы

Вероятность отказа каждого элемента системы определяется по формуле:

где , ‒ среднее время восстановления и средняя продолжительность ремонта элемента соответственно, год;

‒ частота потока отказов, 1/год;

‒ частота ремонтов, 1/год.

Вероятность безотказной работы можно найти по формуле:

Все необходимые для расчета данные представлены в таблице 3.

Таблица 3 ‒ Справочные данные

Вид и характерные параметры элемента	, 1/год	, ч	, 1/год	, ч
Котлоагрегат МВт	5,75	38	–	–
Турбина МВт	2,21	68	–	–
Турбогенератор	0,59	83	–	–
Трансформатор 110/35 МВА	0,014	70	0,75	28
Трансформатор 35/10 МВА	0,012	70	0,75	26
Трансформатор 110/10 МВА	0,014	70	0,75	28
Выключатель маломасляный 10 кВ	0,009	20	0,2	10
Выключатель воздушный 35 кВ	0,02	40	0,2	29
Выключатель воздушный 110 кВ	0,02	20	0,2	45
Разъединитель 10 кВ	0,01	7	0,166	4
Разъединитель 35 кВ	0,01	6	0,166	6
Разъединитель 110 кВ	0,01	11	0,166	8
ВЛЭП 35 кВ одноцепные металлические опоры	0,9	9	2,1	16
ВЛЭП 110 кВ одноцепные металлические опоры	1,28	8,8	2,1	14,5

Считается, что шины обладают 100% надежностью, поэтому в расчетах они учитываться не будут. Так как у трехобмоточных трансформаторов не участвует одна из обмоток, то используются характеристики для двухобмоточных трансформаторов.

Генератор представляет собой систему последовательно соединенных турбогенератора, турбины и котлоагрегата. Соответственно вероятность безотказной работы всего генератора будет равна произведению вероятностей безотказной работы всех его отдельных элементов. Мощность каждого агрегата принимается в диапазоне 250 – 300 МВт. Воздушные лини электропередач принимаются одноцепными, т.к. есть возможность продолжить электроснабжение при повреждении одной линии по параллельной цепи, также причиной является то, что питание потребителя осуществляется от двух генераторов.

При расчете вероятности безотказной работы каждого элемента системы необходимо учитывать вероятности безотказной работы выключателей и разъединителей, относящихся к ним. При этом должно выполняться условие: элемент системы работает безотказно в том случае, когда сам элемент работает безотказно, а также когда безотказно работают все выключатели и разъединители, относящиеся к данному элементу.

Вероятность безотказной работы генераторов:

Вероятность безотказной работы трансформатора 110/10:

Вероятность безотказной работы трансформатора 110/35:

Вероятность безотказной работы трансформатора 35/10:

Вероятность безотказной работы маломасляных выключателей 10 кВ:

Вероятность безотказной работы воздушных выключателей 35 кВ:

Вероятность безотказной работы воздушных выключателей 110 кВ:

Вероятность безотказной работы разъединителей 10 кВ:

Вероятность безотказной работы разъединителей 35 кВ:

Вероятность безотказной работы разъединителей 110 кВ:

Справочные данные приводятся на 100 км воздушной одноцепной линии. Протяженность воздушной линии влияет на вероятность безотказной работы. Воздушные линии 35 кВ принимаются протяженность 5 км, воздушные линии 110 кВ – 10 км.

Вероятность безотказной работы одноцепной ВЛЭП 35 кВ с металлическими опорами:

Вероятность безотказной работы одноцепной ВЛЭП 110 кВ с металлическими опорами:

Далее определяется вероятность безотказной работы каждого блока системы, изображенных на структурной схеме, а также вероятность выхода из строя необходимая для дальнейших расчетов:

Для нахождение вероятности безотказной работа системы электроснабжения в таблицу 2 вместо логических единиц «1» подставляются конкретные значения вероятностей безотказной работы блоков системы. Далее для каждого столбца таблицы необходимо рассчитать произведение всех чисел, исключая логические нули «0». Для простоты расчетов логические нули «0» заменяются на единицы «1». При этом, для столбцов с нечетным количеством сочетаемых элементов, в том числе и для тех столбцов, где сочетаний нет, результаты найденных произведений будут иметь положительный знак, а для тех столбцов, где количество сочетаемых элементов – четное число, результаты произведений буду отрицательными.

Далее производится алгебраическое сложение всех получившихся произведений столбцов. Данная сумма в итоге будет представлять собой вероятность безотказной работы всей системы электроснабжения.

Пример расчета приведен в таблице 4.

Таблица 4 – Определение безотказной работы системы электроснабжения

Продолжение таблицы 4

Вероятность безотказной работы системы электроснабжения будет равна:

.

Как видно, значение безотказной работы системы электроснабжения выше, чем в пункте 1.9. Это можно объяснить тем, что значение безотказной работы каждого блока системы превышает значение 0,993, которое было принято в пункте 1.9.

Рассматривается случай, когда с каждой стороны питания потребителя работает не один генератор, а пять параллельно включенных. В данном случае под генератором подразумевается не только он сам, но и выключатель с разъединителями, т.е. блок 1 и 16 на структурной схеме системы электроснабжения.

Определяется вероятность безотказной работы для пяти параллельно работающих генераторов:

При подстановке данного значения в полученную выше таблицу вместо и вероятность безотказной работы системы составляет:

.

Рассчитывается на сколько процентов от начальной увеличилась вероятность с 5-ю параллельными генераторами:

Как видно, при параллельной работе надежность элемента повышается не в 5 раз. При уже имеющейся высокой надежности одного генератора, надежность 5 взаиморезервируемых генераторов значительно возросла и стремится к единице при увеличении числа генераторов. Однако на надежность системы увеличение количества генераторов повлияло несущественно.