Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Надежность электроснабжения. Учебное пособие-1
.pdf
2.3. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ
ПРОСТЕЙШЕГО ТРАНЗИТА
Рассмотрим несколько простейших транзитов. При этом учтем, что
показатели надежности
(
и
,)Т
протяженность ЛЭП и класс напря-
в
жения для всех вариантов сети будут одинаковыми. Это сделает сравнительный анализ более наглядным:
а) нерезервированная сеть – одноцепная ЛЭП (рис. 2.8, а),
б) резервированная сеть – двухцепная ЛЭП (рис. 2.8, б),
в) резервированная сеть – две одноцепные ЛЭП, проходящие по раз-
дельным трассам, – двустороннее питание (рис. 2.8, в).
ЛЭП
ЛЭП-1
ЛЭП-2
ЛЭП-1 ЛЭП-2
П
П
а
б
в
Рис. 2.8. Виды транзитов
Параметры потока отказов ЛЭП
П
задаются на единицу длины
()
0л
и учитывают только устойчивые отказы, не ликвидируемые АПВ.
Параметр потока отказов линий длиной L (км) определяется по фор-
муле
51
L
, (2.18)
100
если
л 0л
задана на 100 км длины ЛЭП.
0л
Для воздушных ЛЭП на двухцепных опорах или одноцепных, но
проходящих по одной трассе, а также для кабельных линий, проложенных в одной траншее, помимо отказов одной цепи
необходимо
()
0л
выделять такие отказы, которые приведут к одновременным вынужденным простоям, обусловленным одинаковым воздействием внешних
факторов на обе цепи
().
12п
Обычно в справочных данных эти параметры потока отказов линий
электропередач задаются отдельно.
В соответствии со сказанным выше покажем блок-схемы для расчетов надежности каждого вида транзитов (рис. 2.9).
1
П
Рис. 2.9. Блок-схемы для расчета надежности различных
а – одноцепная ЛЭП; б – двухцепная ЛЭП; в – две одноцепные ЛЭП
1
1-2
П
транзитов:
2
1 2
П
Расчет и сравнительный анализ надежности
простейших транзитов
Исходные данные для расчета:
= 1 (1/год),
12э
ТТТ
в1 в2 вэ
= 0,1 (1/год) – параметр потока одновременного отказа элемен-
12
= 20 (ч),
тов 1 и 2 в двухцепной ЛЭП;
52
= 30 (ч) – время восстановления после одновременного отказа
в12Т
элементов 1 и 2 в двухцепной ЛЭП;
t = 1 год – заданный временной интервал для расчета надежности.
а. Одноцепная ЛЭП
Блок-схема для расчета надежности показана на рис. 2.9, а.
В соответствии с ней результирующие параметр потока отказов
и время восстановления определятся как
э
ТТ
= 1 (1/год),
= 20 (ч).
вэ
Тогда результирующая вероятность безотказной работы транзита
для случая а будет равна
ω
а
Pe
0, 368.
б. Двухцепная ЛЭП
Блок-схема для расчета надежности данного транзита показана на
рис. 2.9, б. В соответствии с ней результирующий параметр потока отказов и время восстановления определятся следующим образом.
1. Для параллельного соединения элементов 1 и 2 по (1.33) и (1.34)
определим
2
3
эвэ
2
2 1 10 / 8760 0,00228 (1/год),2 Т
Т
Т
вэ
в3
= 10 (ч).
2
2. Результирующий параметр потока отказов будет равен
= 0,00228 + 0,1 = 0,1023 (1/год),
31
2
результирующее время восстановления определится как
1
()ТТТ
в 3 в312в12
=
= (0,00228 ꞏ 20 + 0,1 ꞏ 30) / 0,1023 = 10,22 (ч).
53
Тогда результирующая вероятность безотказной работы транзита
для случая б будет равна
ω
б
Pe
0,903.
в. Две одноцепные ЛЭП
Блок-схема для расчета надежности показана на рис. 2.9, в.
В соответствии с ней результирующий параметр потока отказов
и время восстановления определятся следующим образом:
= 0,00228 (1/год),
3
а результирующее время восстановления –
ТТ
вв3
= 10 (ч).
Тогда результирующая вероятность безотказной работы транзита
для случая в будет равна
ω
в
Pe
0,998.
Если сравнить вероятности безотказной работы, полученные при
расчете надежности трех простейших транзитов, то будут иметь место
следующие неравенства, а именно:
вба
PPP
. (2.19)
Соответственно время восстановления рассматриваемых простейших транзитов будет определяться следующим соотношением:
вба
TTT
ввв
.
(2.20)
Таким образом, проведенные расчеты показали, что как по вероятности безотказной работы, так и по времени восстановления наиболее
надежным транзитом является сеть с двусторонним питанием (случай в).
54
2.4. ПРИМЕР СРАВНИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКИ
K
K
K
E
НАДЕЖНОСТИ ТРАНЗИТА
Рассмотрим два варианта двухцепных ЛЭП напряжением 220 кВ,
имеющих одинаковые параметры, за исключением сечения проводов:
2
в первом случае на ЛЭП установлен провод сечением 300
ром – 240
2
мм .
мм ,
во вто-
При работе линии в режимах, близких к предельным, и при отказе
одной из цепей во втором случае возникает ограничение по пропускной
способности, равное 10 % от передаваемой мощности. Необходимо
сравнить два варианта и выбрать из них наиболее оптимальный.
Первый вариант (полное резервирование) представляется схемой замещения, показанной на рис. 2.8, а, и характеризуется
,
коэффициентом вынужденного простоя
который может быть рас-
в
результирующим
считан по формулам полного резервирования.
Второй вариант (частичное резервирование) должен быть представлен двумя схемами замещения, соответствующими двум вероятностным состояниям (см. раздел 2.1).
Из рис. 2.8, а и б видно, что
0
равен
в
1
.
в
а б
Рис. 2.8. Блок-схема по надежности двухцепной ЛЭП
Поэтому для сравнения рассматриваемых вариантов можно использовать следующие выражения:
IIII
ЗИ
KK
H
II II II I
ЗИ(У),EK K M
,
H
55
причем
M
K
(У)y
PT K
Т – число часов работы ЛЭП;
, где Р – ограничение по мощности потребителя,
0 в
– удельный ущерб,
у
0
K
вв
Дальнейший расчет ведется с использованием исходных данных.
Таблица 2.1
Исходные данные для расчета
2
.
№
п/п
1
Передаваемые мощности, МВт
2
Капиталовложение в двухцепную ЛЭП длиной
1 км, тыс. руб.
сечение провода 300 мм
сечение провода 240 мм
3
Ежегодные издержки, процент от капитальных затрат
4
Удельный ущерб, руб/кВт ꞏ ч
5
Параметры потока отказа 1 км ЛЭП
6
Время восстановления ЛЭП, год
7
Число часов работы ЛЭП
8
Степень ограничения по пропускной способности
Параметры
2
2
Обо-
значе-
ние
Р
I
K
II
K
И
у
0
ω
Т
в
Т
ε
Порядок расчета
1. Расчет коэффициента вынужденного простоя для второго вари-
анта ЛЭП:
2
вв в
Математическое ожидание ущерба в случае ограничения мощно-
2.
2 2 0,1 0,5 0,3 0,02.KK T
сти определится как
(У) 3010 35000,020,6 1,2610 руб.M
36
Вели-
чина
300
36,2
34,4
2,8
0,6
0,5
0,2
3500
0,1
3.
Затраты в первом варианте и во втором подварианте:
III 3
ЗИ36,2 10 (0,5 0,028) 6443,6 руб.,
EK K
H
34,4 10 (0,15 0,028) 1,26 10 1,2661 10 руб.
I
II II II I
ЗИ(У)
EK K M
H
366
56
Из сравнения видно, что использование во втором случае провода
2
мм )
с меньшим сечением (240
приводит к значительному возраста-
нию ущерба у потребителей.
Таким образом, технико-экономическое обоснование показывает целесообразность использования первого варианта линии электропередачи.
2.5. ПРИМЕР РАСЧЕТА И АНАЛИЗА НАДЕЖНОСТИ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ БЛОК-СХЕМ
(ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ № 1)
Цель:
расчет надежности схемы электроснабжения заданного потреби-
теля;
оценка уровня надежности его электроснабжения и сравнение ее
с заданным;
перечень мероприятий, которые позволят увеличить надежность
электроснабжения в случае пониженного уровня надежности.
Исходная схема для расчета выбирается во варианту исходных данных (п. 3).
Приводятся два варианта исходных данных для задания по расчету
схемной надежности. Вариант выбирает преподаватель.
57
Вариант 1. Расчет надежности электроснабжения
Р
с учетом плановых простоев элементов схемы
Исходные данные
1. Заданный уровень надежности для всех вариантов составляет
= 0,9.
зад
2. Показатели надежности и плановых простоев элементов схемы
Номер элемента
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
, 1/год
1
2
2
3
1,5
1
3
1,5
2
1
2
2
1
–2
, 10
T
год
в
0,7
0,8
0,8
1
0,8
0,7
1
0,8
0,8
0,7
0,8
0,8
0,7
, 1/ год
0,8
2,0
1,5
2,5
1,0
1,2
3,0
1,0
1,8
1,0
1,5
2,0
1,0
Tп, 10
0,9
0,8
0,8
1
0,8
0,9
1
0,8
0,8
0,9
0,8
0,8
0,9
–3
год
3. Варианты исходных данных
Номер
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Номера
источников
питания
1, 2, 3
1, 2, 3
1, 2, 3
1, 2, 3
1, 2, 3
1, 2, 3
1, 2, 3
1, 2, 3
1, 2, 3
1, 2, 3
Номер
потребителя
П1
П2
П3
П4
П1
П2
П3
П4
П1
П1
Номера элементов,
образующих схему
электроснабжения
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
1, 2, 3, 4, 5, 6, 8
1, 2, 3, 4, 5, 6, 8
1, 2, 3, 4, 5, 6, 8
1, 2, 3, 4, 5, 6, 8
1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9
Ограничения
по пропускной
способности
0,3 (7 и 4)
0,2 (7 и 4)
0,1 (7 и 4)
0,4 (7 и 4)
0,1 (5 и 8)
0,2 (5 и 8)
0,3 (5 и 8)
0,4 (5 и 8)
0,1 (5 и 8)
0,1 (5 и 8)
58
Окончание таблицы
Номер
варианта
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
Номера
источников
питания
1, 2, 3
1, 2, 3
1, 2, 3
2, 3, 4
1, 3, 4
1, 3, 4
1, 2, 3
1, 3, 4
1, 3, 4
1, 3, 4
2, 3, 4
2, 3, 4
2, 3, 4
2, 3, 4
2, 3, 4
2, 3, 4
2, 3, 4
Номер
потребителя
П1
П2
П3
П3
П3
П2
П4
П2
П1
П3
П3
П4
П2
П4
П3
П3
П2
Номера элементов,
образующих схему
электроснабжения
1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10
1, 2, 3, 4, 5, 6, 11
3, 4, 5, 6, 13, 11
1, 2, 4, 5, 6, 11, 13
1, 2, 4, 5, 6, 10, 13
1, 2, 4, 5, 6, 7, 13
1, 2, 4, 5, 6, 8, 13
1, 2, 4, 5, 6, 8, 13
1, 2, 4, 5, 6, 11, 13, 7
3, 4, 5, 6, 7, 13, 11
3, 4, 6, 7, 8, 13
3, 4, 6, 7, 8, 11, 13
3, 4, 5, 8, 11, 13
3, 4, 6, 7, 11, 13
3, 4, 5, 6, 8, 11, 13
3, 4, 5, 6, 7, 11, 13
Ограничения
по пропускной
способности
0,1 (5 и 8)
0,2 (4 и 7)
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
0,1 (5 и 8)
0,2 (5 и 8)
Нет
Нет
0,3 (4 и
0,2 (4 и 7)
0,1 (5 и 8)
7)
Нет
Нет
Нет
4. Указания к выполнению
1) Рассматриваемый интервал времени – 1 год.
2) Сворачивание схемы осуществляется в соответствии с алгорит-
мом расчета, приведенным в разделе 2.1. Преобразование схемы на каждом этапе описывается отдельно, причем указывается тип используемого соединения элементов и введенное для них обозначение.
3) При последовательном соединении параметр потока отказов
рассчитывается по (1.10), время восстановления
– по (1.17). Кроме
Т
в
того, для данного вида соединения рассчитываются показатели плановых ремонтов
лельном соединении расчет
ственно, а
по (1.17),
– по (1.8).
K
в
– по (1.19),
Т
п
и
Т
в
– по (1.10). При парал-
K
п
ведется по (1.38) и (1.44) соответ-
4) Если исходная схема содержит замкнутые контуры, то рассчиты-
ваются две схемы в соответствии с методикой, изложенной в разделе 2.1.
59
5) При наличии в схеме элементов, имеющих частичное резерви-
Р
Р
и
рование,
для этих элементов рассчитываются отдельно по
Т
в
выражениям (1.29) и (1.32) – для ситуации полного резервирования,
– (1.50) – для ситуации частичного резервирования. После преобра-
(1.47)
зования этот блок с полученными показателями вновь вставляется в схему
и расчеты продолжаются дальше в соответствии с пунктом 3 указания.
6) В финальной части работы по значению
, полученному для ре-
зультирующего блока, необходимо рассчитать вероятность безотказной
работы всей схемы электроснабжения по выражению (В3).
7) Полученное по (В3) значение сравнивают с заданным уровнем
надежности, который составляет
= 0,9. Если уровень надежности
зад
электроснабжения оказывается ниже заданного значения, то перечисляется набор конкретных мероприятий, которые позволят привести ее
к заданному уровню.
Вариант 2. Расчет надежности электроснабжения
без учета плановых простоев элементов схемы
Исходные данные
1. Заданный уровень надежности для всех вариантов составляет
= 0,9.
зад
2. Показатели надежности восстанавливаемых элементов схемы
Номер элемента
ЛЭП-1
ЛЭП-2
ЛЭП-3
ЛЭП-4
ЛЭП-5
ЛЭП-6
ЛЭП-7
ЛЭП-8
ЛЭП-9
ЛЗП-10
ЛЭП-11
ЛЭП-12
ЛЭП-13
, 1/год (для всей длины ЛЭП)
1,0
2,6
2,0
3,3
1,5
1,8
3,6
1,5
2,2
1,5
2,0
2,5
1,4
60
Tв, ч
25
30
35
28
20
18
28
20
28
33
35
32
21
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]