Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Надежность электроснабжения. Учебное пособие-1
.pdf
Если сделать допущение о равномерном распределении отказов вто-
t
рого элемента внутри планового интервала первого
, то время одно-
Т
п1
временного простоя можно определить следующим образом:
2. Во втором случае
1-й элемент
2-й элемент
1-й элемент
п1 в2 п1
Т
в2
Тп1
0,5ТТ
. (1.45)
(рис. 1.8, б).
Т
п1
t
Т
в
2
п1 в2Т
а
t
Тп1
2-й элемент
ТТ
в2 п1 в2
t
б
Рис. 1.8. Определение времени одновременного простоя
31
Имея в виду, что время вынужденного простоя намного меньше
времени планового простоя, справедливо будет предположить следующее: интервал
тервала
. Значит, время одновременного простоя закончится с окон-
Т
п1
будет практически всегда находиться внутри ин-
Т
в2
чанием времени вынужденного простоя, т. е.
ТТ
п1 в2 в 2
. (1.46)
Именно эти значения после проверки их соотношения должны быть
подставлены в выражение (1.44).
1.9. ЧАСТИЧНОЕ РЕЗЕРВИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ
ИЗ-ЗА ОГРАНИЧЕННОЙ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ
РЕЗЕРВИРУЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Для расчета показателей надежности в таких случаях используют
разбиение события на два состояния.
Первое состояние определяется как полное резервирование. Оно характеризуется такими параметрами режима (в нашем случае мощностью), при котором мощность отказавшего элемента полностью передается через резервный. Так как графики нагрузки потребителей в СЭС
обладают неравномерностью, то такое
состояние имеет место при режимах, далеких от его предельных значений (например, ночной провал суточного графика нагрузки).
Второе состояние соответствует режимам, близким к предельным,
для которых, как правило, при отказе одного элемента мощность, передаваемая резервным элементом, может быть ограничена его пропускной
способностью (например, время прохождения суточного или вечернего
максимума нагрузки). Очевидно, что потребитель в этот момент ощущает дефицит мощности.
Коэффициент ограничения
цита мощности в данном режиме (
собности резервирующего элемента
представляет собой отношение дефи-
D) к максимальной пропускной спо-
max
:
()P
P
32
D
max
.
Если отсутствует ограничение по пропускной способности, то принято записывать, что
ницы или равен ей
(0 1).
0
, в противном случае
0
, но меньше еди-
Так как такое ограничение может дать любой из резервных элементов, то с точки зрения расчета надежности системы второе состояние
соответствует их последовательному соединению.
Рассмотрим расчет показателей надежности для рассматриваемого
случая. Алгоритм расчета показан на рис. 1.9
Исходное событие (состояние) представляется в виде двух несовместных событий.
Первое событие (1-е состояние) представляет собой случай, когда
элементы 1 и 2 полностью резервируют друг друга.
Таким образом, будут получены значения
II
. Индекс I говорит
, Т
в
о том, что показатели надежности рассчитаны для состояния I.
Коэффициент вынужденного простоя для этого состояния определяется как произведение основных показателей надежности и бу-
дет равен
I
.
K
в
Второе событие представляет собой случай, когда элементы
1 и 2 соединены «псевдопоследовательно». Отличие последовательного и псевдопоследовательного соединения заключается в следующем. Если в последовательной схеме выход из строя одного элемента
приводит к выходу из строя всей группы, то при «псевдопоследовательном» соединении нарушение работоспособности группы произойдет частично, т. е. определится частичным ограничением
про-
пускной способности элемента.
Тогда для этого случая параметр потока отказов можно рассчитать
следующим образом:
II
11 2 2
. (1.47)
Коэффициент вынужденного простоя будет определен как
где
II II
,KK
в1 в2
II II II
KKK
вв1 в2
определяются по (1.9).
33
, (1.48)
ИСХОДНОЕ СОСТОЯНИЕ
ε1=0
ε1≠0 ε2≠0
1 2
или
1-еСОСТОЯНИЕ 2-еСОСТОЯНИЕ
(полное резервирование)
(частичное резервирование)
ε1≠0 ε2≠0
1 2
ε2=0
1 2
РАСЧЕТ РЕЗУЛЬТИРУЮЩЕЙ НАДЕЖНОСТИ
I
в
+ K
II
,
в
ω = ωI+ ωII,
K
= K
в
T
в
= Kв/ω
Рис. 1.9. Алгоритм расчета показателей надежности при частичном
резервировании
34
Так как первое и второе состояние, как было уже отмечено, являются
событиями несовместными, то результирующий параметр потока отказов и коэффициент вынужденного простоя определяются по теореме
сложения вероятностей
III
, (1.49)
KKK
Результирующее время восстановления
III
ввв
. (1.50)
определяется путем де-
T
в
ления (1.50) на (1.49):
K
в
Замечание 3
Данные расчеты проводятся исходя из первоначально поставленных
условий, а именно: если при расчете показателей надежности необходимо
учитывать плановые простои, то для этого используются формулы (1.36)
и (1.45), а если такой необходимости нет, то используются выражения (1.32)
и (1.29).Однако в этих случаях такие расчеты проводятся отдельно для
каждого ремонтного состояния основных элементов энергосистемы
(ремонт блока на станции, ремонт силового трансформатора, ремонт линии электропередачи, ремонт выключателей и т. д.). Для каждого из этих
состояний показатели надежности функционирования энергосистемы,
естественно, будут индивидуальными (различными).
T
в
. (1.51)
В приложении 5 настоящего пособия приведена таблица использования показателей надежности и плановых ремонтов при проведении
расчетов надежности для восстанавливаемых и невосстанавливаемых
элементов с учетом различных способов их соединения (последовательного и параллельного).
35
1.10. СОПОСТАВЛЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
Рассмотрим участок схемы электрической сети, состоящей из последовательно соединенных выключателя, линии электропередачи и трансформатора:
В
ЛЭП Тр.
Очевидно, что отказ любого из этих элементов приводит к вынужденному простою всего участка. Влияние каждого из элементов на
надежность всего участка можно оценить по данным таблицы, где приведены показатели надежности элементов для напряжений 500 и 110 кВ.
Показатели надежности элементов для напряжений 500 и 110 кВ
Напряжение,
кВ
500
110
Элемент
Выключатель
Линия 300 км
Трансформатор
Выключатель
Линия 50 км
Трансформатор
, 1/год
0,07
1,2
0,03
0,026
0,5
0,015
Т
, ч Kв, отн. ед.
в
250
20
300
100
14
200
0.51
0,23
0,26
0,13
0,71
0,15
Сопоставление параметров потоков отказов элементов каждого из
напряжений показывaeт, что наименее надежным элементом являются
линии электропередачи. Параметры потока отказов на порядок больше
параметров потока отказов трансформаторов и выключателей.
Время восстановления у трансформаторов и выключателей, наоборот, на порядок больше, чем у линий электропередачи. Это приводит к
тому, что величины коэффициентов вынужденного простоя всех элементов в пределах каждого из напряжений имеют примерно одинаковый порядок.
36
Отсюда напрашивается вывод о том, что при оценке надежности
электрических сетей следует в первую очередь учитывать отказы линий,
трансформаторов и выключателей.
В приложении 3 настоящего пособия приведены показатели надежности других элементов систем электроснабжения, которые могут быть
использованы для проведения расчетов надежности.
1.11. ОСОБЕННОСТИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ
УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ
Устройства релейной защиты и автоматики (РЗА) относительно
надежности обладают рядом особенностей.
Говоря о надежности устройства РЗА, прежде всего следует различать
аппаратную надежность и надежность функционирования. При этом под
аппаратной надежностью будем понимать надежность устройства, не зависящую от характеристик объекта, на котором оно установлено, а под
надежностью функционирования – надежность выполнения возложенных на него функций, которая зависит от свойств защищаемого или
автоматизируемого объекта.
Кроме того, в отличие от рассмотренных выше элементов электроэнергетических систем, отказы которых приводят к выводу их из работы,
последствием отказа устройств РЗА может быть либо излишнее действие, либо несрабатывание, когда оно необходимо. Причем излишнее
действие может быть как в момент отказа устройства (ложное срабатывание), так и при возмущении в системе, на которое устройство не
должно реагировать (неселективное срабатывание). Поэтому аппаратную надежность устройства РЗА следует характеризовать параметрами
потока отказов трех видов, а именно: ложное срабатывание, неселективное срабатывание, несрабатывание.
Аналогично надежность функционирования устройств РЗА должна
характеризоваться также тремя показателями, соответствующими математическим ожиданиям ложных и неселективных срабатываний и отказов в срабатывании и зависящими от характеристик объектов, на которых они установлены.
Кроме того, надежность срабатывания устройств РЗА можно оценить отношением числа отказов в срабатывании к числу требуемых срабатываний, которое характеризует вероятность отказа в срабатывании.
37
Так, например, используя этот показатель для автоматического включения резервного трансформатора на двухтрансформаторной подстанции,
можно определить математическое ожидание числа перерывов электроснабжения
K
где
– параметр потока отказов питания по рабочему трансформатору.
т
– коэффициент (вероятность) отказа в срабатывании АВР;
K
АВР
,
Р TАВ
38
2. ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ СХЕМ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
2.1. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ СХЕМЫ СЕТИ,
СОСТОЯЩЕЙ ИЗ ВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ,
С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА БЛОК-СХЕМ
Наименее надежными элементами ЭЭС являются линии электропередач. Поэтому в ряде случаев можно оценивать надежность электроснабжения потребителей, учитывая показатели надежности только линий электропередач. Такой подход детально обоснован и с той точки
зрения, что линейные выключатели, разъединители, отделители и короткозамыкатели (т. е. линейная коммутационная аппаратура), как правило, входят
тельство иллюстрируется рис. 2.1.
в состав распределительных устройств (РУ). Это обстоя-
Рис. 2.1. Принцип построения блок-схем для оценки надежности
электроснабжения потребителей
Для формализации расчетов в этих случаях удобно применять блоксхемы надежности, где каждый элемент ЭЭС (в данном случае ЛЭП)
39
представляется своим блоком. Каждый блок (рис. 2.2) характеризуется показателями работоспособности (параметром потока отказа ω
и временем восстановления
и ремонтопригодности (частотой
)Т
в
проведения плановых ремонтов µ и продолжительностью плановых
ремонтов
).Т
п
Рис. 2.2. Показатели работоспособности
элемента (блока)
Анализ надежности ведется с помощью преобразования схемы электроснабжения в последовательно и параллельно соединенные элементы.
Для этого генерирующие источники и потребители объединяют в шины
генерирующих источников (ШГ) и шины потребителей (ШП), т. е. того
потребителя, для которого определяется уровень надежности электроснабжения.
Расчет надежности по блок-схемам проводится путем преобразова-
последовательно и параллельно соединенных элементов (блоков)
ний
до тех пор, пока генерирующий и потребляющий узлы не окажутся
связанными одним эквивалентным элементом (блоком). Преобразования сети выполняются следующим образом. Например, необходимо
рассчитать показатели надежности электроснабжения потребителя П2
(рис. 2.3), причем линия 6 (Л6), изображенная на рисунке, не учитывается.
Все источники питания (И1, И
2, И3) объединяются на одну шину –
шину генерации (ШГ). Тогда если каждая линия представлена отдельным блоком, то исходная схема надежности имеет вид, показанный на
рис. 2.4,
раллельное преобразование элементов 1 и 2 в блок Э1 (рис. 2.4,
следовательное соединение Э1 и 3 (рис. 2.4,
ности эквивалентного блока Э4 (рис. 2.4,
а. Далее осуществляется сворачивание схемы: учитывается па-
б), по-
в) и т. д. Параметры надеж-
д) представляют собой показа-
тели надежности всей схемы электроснабжения относительно потребителя П2, т. е. поставленная задача решена.
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]