Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Надежность электроснабжения. Учебное пособие-1
.pdf
3. Варианты исходных данных
Номер
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
Номера
источников
питания
1, 2, 3
2, 3, 4
2, 3
1, 2, 3
2, 3, 4
1, 2, 3
1, 2, 3
2, 3, 4
1, 2, 3
1, 2, 3
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
1, 2, 3
1, 2, 3
Номер
потребителя
П1
П3
П3
П4
П3
П2
П3
П2
П1
П1
П1
П2
П3
П3
П3
П2
П4
П2
П1
П3
П3
П4
П2
П4
П2
П3
П1
Номера элементов,
образующих схему
электроснабжения
(ЛЭП)
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
3, 4, 6, 7, 11, 13
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
3, 4, 5, 6, 8, 11, 13
1, 2, 3, 4, 5, 6, 8
1, 2, 3, 4, 5, 6, 8
3, 4, 5, 6, 7, 11, 13
1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9
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
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
1, 2, 3, 4, 5, 6, 8
Ограничения
по пропускной
способности
0,3 (7 и 4)
Нет
0,1 (7 и 4)
0,4 (7 и 4)
Нет
0,2 (5 и 8)
0,3 (5 и 8)
Нет
0,1 (5 и 8)
0,1 (5 и 8)
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 7)
0,2 (4 и 7)
0,1 (5 и 8)
0,1 (7 и 4)
0,2 (7 и 4)
0,1 (5 и 8)
4. Указания к выполнению
1) Перед началом расчета время восстановления элементов (ЛЭП)
необходимо перевести в размерность года.
61
T
в
2) Рассматриваемый интервал времени – 1 год.
Р
3) Сворачивание схемы осуществляется в соответствии с алгоритмом расчета, приведенным в разделе 2.1. Преобразование схемы на каждом этапе описывается отдельно, причем указывается тип используемого соединения элементов и введенное для него обозначение.
4) При последовательном соединении параметр потока отказов
рассчитывается по (1.10), время восстановления
и
раллельном соединении расчет
ведется по (1.29) и (1.32) соот-
T
в
– по (1.17). При па-
T
в
ветственно.
5) Если исходная схема содержит замкнутые контуры, то рассчитываются две схемы в соответствии с методикой, изложенной в разделе 2.1.
6) При наличии в схеме элементов, имеющих частичное резервирование,
(1.29) и (1.32) – для ситуации полного резервирования, (1.47)
и
для этих элементов рассчитываются отдельно по выражениям
T
в
– (1.50) –
для ситуации частичного резервирования. После преобразования этот
блок с полученными показателями вновь вставляется в схему и расчеты
продолжаются дальше в соответствии с пунктом 3 настоящего пояснения.
7) В финальной части работы по значению
, полученному для ре-
зультирующего блока, необходимо рассчитать вероятность безотказной
работы всей схемы электроснабжения по выражению (В4).
8) Полученное по (В4) 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.
62
3. НАДЕЖНОСТЬ СХЕМ
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
3.1. ИСХОДНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ
СХЕМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
Расчет надежности схем распределительных устройств (РУ) заключается в определении математического ожидания числа отключений
элемента связи (линии, трансформатора и т. д.) и среднего времени восстановления работоспособности схемы после аварии.
Распределительные устройства, с одной стороны, являются весьма
ответственными звеньями электрических сетей, которые в значительной степени определяют надежность электроснабжения; с другой
роны, они содержат большое количество взаимосвязанных элементов
(выключателей, разъединителей, измерительных трансформаторов тока,
разрядников и т. д.), что значительно усложняет анализ их надежности.
Поэтому методы расчета надежности схемы РУ должны обладать
достаточно высокой степенью точности (из-за важности проведения
анализа) и быть по возможности простыми (в силу значительной слож-
расчета). Для оценки надежности РУ необходимо рассматривать
ности
поочередно отказы всех его элементов, выявляя их последствия как
в нормальных условиях работы (все элементы в работе), так и в ремонтных (некоторые элементы находятся в ревизии).
Среди элементов РУ с точки зрения частоты отказов наиболее
ненадежны выключатели. Поэтому при расчете надежности схем
обычно рассчитывают отказы выключателей и последствия этих отказов. Отказы выключателей могут быть различными.
1. Отказ в статическом состоянии, приводящий к короткому замы-
канию и выключению смежных выключателей.
сто-
РУ
63
2. Отказ в статическом состоянии, не приводящий к отключению
смежных выключателей, но требующий вывода выключателя во внеплановый ремонт.
3. Отказ в отключении короткого замыкания на защищенном элементе цепи, который приводит к отключению смежных выключателей
под действием устройства резервирования отказа выключателей или защиты сборных шин.
4. Отказ, приводящий к ложному
отключению данного выключателя.
5. Отказ во включении выключателя при проведении оперативного
включения или при действии автоматики.
6. Отказ в отключении выключателя при проведении оперативного
отключения или при действии автоматики.
Наиболее тяжелые последствия для работоспособности схемы бывают при отказах вида 1 и 3, приводящие к отключению смежных выключателей. Именно их и учитывают при
расчете надежности схем РУ.
Кроме того, известно, что большое количество аварий происходит
из-за неправильных действий оперативного персонала. Поэтому в тех
случаях, когда неправильные действия могут привести к тяжелым последствиям (например, погасанию всего РУ), данный вид отказов нужно
учитывать дополнительно.
Рассмотрим пример сравнительного анализа надежности типовых
схем подстанций на
транзитных двухцепных линиях 110 кВ (рис. 3.1).
Анализ проведем по суммарной частоте аварий на подстанциях (полное
погашение потребителей и разрыв транзита), среднему времени их ликвидации и коэффициентам простоя (табл. 3.1).
Сравнение всех пяти схем по показателям ω и
позволяет проран-
Т
в
жировать их следующим образом:
по параметру потока отказов
по времени восстановления
по коэффициенту вынужденного простоя
()
– а, г, б, д, в;
– б, д, в, г, а;
()Т
в
( / 8760)KT
вв
– а, б,
г, д, в.
Отсюда можно сделать вывод, что схемы а и б практически равнонадежны. Более худшими показателями надежности обладают
схемы в и д.
64
а б
в г
д
Рис. 3.1. Упрощенные схемы подстанций
65
Таблица 3.1
Оценка надежности упрощенных схем подстанции
Вариант
схемы
а
б
в
г
д
Частота аварий
ω, год
0,0181
0,0395
0,0701
0,0200
0,0573
–1
Среднее время
восстановления Т, ч
12,0
5,6
9,0
11,9
9,0
Коэффициент
простоя Kв, о.е.
2,46 ꞏ 10–5
2,52 ꞏ 10
7,12 ꞏ 10
2,71 ꞏ 10
5,82 ꞏ 10
–5
–5
–5
–5
В этих условиях при технико-экономическом сопоставлении вариантов схем питающих подстанций, с учетом надежности на первый план
выходит экономический фактор – минимальные затраты на сооружение
подстанции, т. е. использование простейших РУ с минимальным количеством оборудования на первичном напряжении.
При проектировании питающих подстанций, как правило, используются типовые схемы РУ, предлагаемые
в справочной литературе.
Для этих схем указывается область их применения, а в требованиях
к ним учитывается и надежность электроснабжения.
Необходимость в оценке надежности возникает при использовании
в проекте нетиповых схем РУ.
В разделах 3.4 и 3.5 приводится метод расчета надежности схем РУ
и примеры расчетов.
3.2. ФОРМАЛИЗОВАННЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА
НАДЕЖНОСТИ СХЕМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
Этот метод расчета надежности схем распределительных устройств
разработан на основе табличного метода, предложенного В.Д. Таривердиевым.
Особенность его состоит в том, что он не содержит готовых формул
для расчета, но дает возможность, пользуясь обобщенным подходом
к решению задачи, учитывать личный опыт, конкретные условия рассматриваемого объекта, нестационарность потока отказов, а
также отказы устройств релейной защиты и автоматики и связанное с ними дальнейшее развитие аварии.
66
В основе расчета лежат следующие допущения.
A
1. Отказы выключателей частично являются следствием коротких
замыканий на ЛЭП и на блоке. Отдельный учет отказа ЛЭП и линейного
выключателя, блока и блочного выключателя приводит к несущественному завышению числа простоев линии и блока.
2. В расчетах не учитывается плановый ремонт сборных шин, так
как вероятность
этого режима весьма мала (≈ 0,001).
В расчете используются следующие исходные данные:
– параметр потока отказов рассматриваемого элемента и время
T
в,ii
его восстановления;
– периодичность проведения ремонта i-элемента и длитель-
,
Т
п
ii
ность его планового простоя;
TT
– время, необходимое для выявления отказавшего выключа-
O,iPi
теля и время переключения разъединителей.
Расчет ведется в табличной форме, где в левом столбце выписаны
элементы i, последствия отказов которых рассматриваются при расчете,
а в верхней строке – ремонтируемые элементы. Нормальному режиму
приписывается индекс 0. Эту таблицу называют матрицей расчетных
связей событий, аварий и режимов; в
рии
выбранные к рассмотрению в расчетах.
,
l
нее вписываются расчетные ава-
i
1 –
2 –
3 –
4 –
… …
n –
0 1 2 3 4 … m
j
Алгоритм расчета
1. Задаются расчетные ремонтные режимы работы схемы РУ, и определяется коэффициент ремонтного состояния схемы РУ. Коэффициент
ремонтного состояния может быть рассчитан отдельно для аварийного
67
и планового ремонта. Если время вынужденного простоя элемента за год
A
A
A
несоизмеримо со временем его планового простоя, то коэффициент режима определяется только для планового ремонта. Для прикидочных расчетов коэффициент ремонтного состояния
TT
вп
j
ii ii
8760
. (3.1)
K
2. Определяется коэффициент (вероятность) нормального состояния
схемы
m
1
KK
0
. (3.2)
j
1
j
3. Определяются расчетные события, приводящие к авариям. Ими будут отказы элементов схемы, т. е.
4. Выбираются расчетные виды аварий
iij
.
Ими могут быть: а) пога-
.
l
шение потребителей; б) нарушение транзитов энергии; в) потеря отдельных источников мощности, приводящая к АЧР или принципиальному
ограничению потребителей.
Вид и число расчетных аварий зависит от личного опыта расчетчика
и конкретных условий РУ.
5. Составляется матрица расчетных связей событий, аварий и режимов. В таблицу записываются
номера расчетных аварий, к которым при-
водит отказ i-го элемента и ремонта j-го.
6. Определяется математическое ожидание числа аварий вида
при наложении отказа i-го элемента на ремонтный режим j-го элемента:
mn
l
ji
01
KX
jij ijА
, (3.3)
l
A
где
X
находится номер расчетной аварии
, если в таблице на пересечении i-й строки и j-го столбца
1
ij
A
A
;
l
X
– в остальных случаях.
0
ij
7. Составляется матрица развития аварий в результате отказа
устройств РЗА. Матрица квадратная. В каждую клеточку таблицы
68
помещается номер аварии
A
A
A
A
A
A
к которой приводит отказ элемента и его
,
l
основной защиты (на генераторах, трансформаторах, блоках) или УРОВ
(на отходящих ЛЭП).
Такие матрицы (таблицы) должны быть составлены для каждого режима. На практике чаще всего матрицу развития аварий составляют
только для нормального режима, т. е. когда все элементы схемы находятся в работающем
состоянии (для j = 0).
Для j = 0
i
1
2
3
4
… …
n
1 2 3 4 … m
s
8. Определяется математическое ожидание числа аварий вида
при повреждении
i-го элемента в случае отказа s-й защиты для j-го ре-
монтного или нормального режима:
mn
где
РЗА
– параметр потока отказов s-го элемента РЗА;
is
l
si
в таблице развития аварий в
и
s-го столбца находится номер расчетной аварии
РЗА
Y
, (3.4)
A
1
Y
, если
is
11
is is is
j-м режиме на пересечении i-й строки
A
0
Y
;
l
is
– в осталь-
ных случаях.
9. Определяется результирующее математическое ожидание числа
аварий вида
:
l
l
AAA
lll
69
. (3.5)
10. Определяется среднее время восстановления нормальной работы
A
А
РУ после аварии вида
1
A
l
TT
где
ввji
нии
i-го элемента в j-м режиме;
TKXT YT
ввв
N
A
l
– время восстановления нормальной работы при поврежде-
мальной работы при повреждении
отказа
s-го устройства РЗА (обычно принимается равным времени опе-
:
l
mn mn
ji si
01 11
AA
jij ij ij is isis is
TT
ввis s
– время восстановления нор-
i-го элемента в j-м режиме и развитии
РЗА
, (3.6)
ративных переключений).
На основе полученных данных можно решить следующие задачи.
Первая задача. Выделить из представленного набора аварий те ава-
рии, которые будут обладать наименьшей надежностью. Для этого
нужно рассчитать коэффициенты вынужденного простоя по каждому
виду аварий, т. е.
ААА
K Т
вв
. (3.7)
Последующее ранжирование этих коэффициентов дает ответ на поставленный вопрос.
Вторая задача. Определить математическое ожидание числа любых
(),
возможных аварий из представленного списка
время восстановления нормальной работы после любой аварии
а также среднее
().Т
в
Для получения первого показателя необходимо воспользоваться
теоремой сложения вероятностей несовместных событий:
(3.8)
.
А
Для расчета второго основного параметра надежности необходимо
воспользоваться выражением (1.16).
При необходимости может быть рассчитан также и коэффициент
вынужденного простоя по (3.7).
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]