Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Надежность электроснабжения. Учебное пособие-1
.pdf
3.3. СОВМЕСТНЫЙ РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С УЧЕТОМ СТРУКТУРЫ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
Поставим задачу оценки надежности системы электроснабжения,
упрощенно показанной на рис. 2.1. В ней помимо сетевой структуры
присутствует повышающая подстанция в генерирующем узле, которым
может быть электростанция (или крупная подстанция), а также понижающая подстанция в узле потребителя. Тогда структурно систему электроснабжения можно представить в виде, показанном на рис. 3.2.
Генерирующий источник
(РУ – повышающая подстанция)
Потребитель
(РУ – понижающая подстанция)
Рис. 3.2. Совместный расчет надежности системы электроснабжения и РУ
Рассчитаем надежность электроснабжения потребителя с учетом
надежности как сетевой схемы, так и надежности подстанций, входящих в систему электроснабжения.
Расчет целесообразно вести в три этапа.
На
первом этапе рассчитаем основные показатели надежности сете-
вой схемы электроснабжения. Для этого расчета можно использовать
метод блок-схем, детально изложенный в разделе 2.1. При этом все элементы системы электроснабжения являются восстанавливаемыми.
71
Результатом расчета будут два основных показателя надежности,
а именно: результирующий параметр потока отказов рассматриваемой
сети сети
, Т
сети и результирующее время восстановления
На
втором этапе расчета необходимо рассчитать параметры надежно-
.
в
сти отдельно повышающей и понижающей подстанции. Для этого используется формализованный метод расчета, рассмотренный в разделе 3.2.
Результатом расчета будут параметры потока отказов и время восстановления для каждого вида аварий из намеченного списка.
Далее на
третьем этапе в соответствии с использованием получен-
ных наборов решений рассчитывают два основных показателя надежности: результирующий параметр потока отказов и результирующее время
восстановления для каждой подстанции по (3.8).
Таким образом, для повышающей подстанции (РУ-1) будут рассчитаны
РУ-1 РУ-1
, Т
в
, а для понижающей подстанции (РУ-2) –
РУ-2 РУ-2
, Т
в
Далее схему электроснабжения, показанную на рис. 3.2, преобразовываем в блок-схему, рис. 3.3.
РУ-1 Сеть РУ-2
РУ-1 РУ-1
, Т
в
сети сети
, Т
в
РУ-2 РУ-2
, Т
в
Рис. 3.3. Блок-схема системы электроснабжения
П
.
Теперь можем провести окончательные расчеты, а именно, определить показатели надежности электроснабжения потребителя П:
пРУ-1 сети РУ-2
п
Т
в
1
РУ-1 РУ-1 сети сети РУ-2 РУ-2
ТТТ
п
ввв
,
.
72
3.4. ПРИМЕР РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ СХЕМЫ
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
(ПОНИЖАЮЩЕЙ ПОДСТАНЦИИ)
Рассмотрим пример расчета надежности схемы распределительного
устройства типовой подстанции 110/10 кВ: два трансформатора с отделителями и неавтоматической перемычкой со стороны линии (рис. 3.4).
Она имеет широкое распространение при построении систем электроснабжения потребителей 2-й и 1-й категории.
Расчет проведем на основе изложенного табличного метода.
Рис. 3.4. Пример расчета
Составим матрицу расчетных связей событий, аварий и режимов.
Неавтоматическую перемычку при этом не учитываем, так как она резервирует ЛЭП. Пронумеруем элементы РУ, как это показано на рис. 3.4,
и выберем расчетные аварии, приводящие к нарушению электроснабжения потребителей. Ими могут быть:
А1 – полное отключение потре-
бителей в случае, если любой из элементов одного из блоков в плановом режиме, а на другом блоке любой элемент в аварийном состоянии;
А2 – отключение половины потребителей, если элемент 9 в ремонте
и отказывает любой элемент схемы. Случай, когда нет элементов РУ
в ремонте, не рассматривается, так как при 100 % резервировании
73
выход из строя одного из элементов не приводит к ограничению потребителей. Ниже показана расчетная матрица для указанных видов
аварий.
Решим задачу в общем виде. Определим математическое ожидание
числа аварий вида
ный режим элемента
Матрица расчетных связей событий, аварий и режимов
А1 и А2 при наложении отказа элемента i на ремонт-
j.
i
1 – A1 – A1 – A1 – A1 A2
2 A1 – A1 – A1 – A1 – A2
3 – A1 – A1 – A1 – A1 A2
4 A1 – A1 – A1 – A1 – A2
5 – A1 – A1 – A1 – A1 A2
6 A1 – A1 – A1 – A1 – A2
7 – A1 – A1 – A1 – A1 A2
8 A1 – A1 – A1 – A1 – A2
9 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 –
1 2 3 4 5 6 7 8 9
j
Авария А1
A
Учитывая симметричность схемы РУ, имеем:
K
KK
3
4 Т
()()
112 4 6 8 21 3 5 7
KKKK KKKK
()()
KKKK KKKK
32 4 6 8 41 3 5 7
()()
KKKK KKKK
52 4 6 8 61 3 5 7
()().
KKKK KKKK
72 4 6 8 81 3 5 7
KK K
,
KKK
56O
,
KKK
78К
– коэффициенты ремонт-
12в
ного состояния выключателя, трансформатора, отделителя и короткозамыкателя соответственно. Аналогично для параметров потока отказов:
12в
,
34T
,
56O
,
78К
. Окончательно
получим
,
2( ) .
1 в TOКв TOК
A
KK K K
74
(3.9)
Авария А2
K
K
2 912345678
A
KK K K K K K K
912345678
,
с учетом симметричности схемы, а также равенств
и
912 в
2 вв TOКввTOК
A
имеем
2( )2( ).
KKKKK
KKKK
912 в
(3.10)
Среднее время восстановления нормальной работы схемы РУ для
аварий
А1 и А2 найдем, используя выражение (3.6).
Авария А1
T
в
()()
KT KT KT KT KT KT KT KT
1 2 12 4 14 6 16 8 18 2 1 21 3 23 5 25 7 27
()()
KT KT KT KT KT KT KT KT
3 2 32 4 34 6 36 8 38 4 1 41 3 43 5 45 7 47
()()
KT KT KT KT KT KT KT KT
5 2 52 4 54 6 56 8 58 6 1 61 3 63 5 65 7 67
()
KT KT KT KT
7 2 72 4 74 6 76 8 78
1
A
()KT KT KT K T
8181 383 585 787
.
1
1
A
Заменим цифровые индексы буквенными в соответствии с рис. 3.4 и,
учитывая симметричность схемы, получим
22
1
A
1
T
в
A
в T
1
22
O К
KT K T KT KT
вВв T вT в Tв TTT
KT KT KT KT
O вO КвК OTO К TК
KT K T
в Oв TOT
KT KT
OOO К OК
KT K T
вКв T КT
KT KT
O КO ККК
(3.11)
,
где
Т – трансформатор, О – отделитель, К – короткозамыкатель);
эффициент ремонтного состояния
Т – трансформатор, О – отделитель, К – короткозамыкатель);
– параметр потока отказов i-го элемента (В – выключатель,
iij
j-го элемента (В – выключатель,
75
T
– время
ij
– ко-
j
восстановления нормальной работы схемы при аварийном состоянии
A
элемента
i и ремонтном состоянии элемента j – определяется соотноше-
ниями (1.45) и (1.46).
Авария А2
(
KT T T T T T
1
2
A
TTTKTKTKT
в 7 79 8 89 9 1 91 2 92 3 93
2
A
19 3
9 1 2 29 39 4 49 5 59 6 69
)( .
KT KT KT KT KT
494 595 696 797 898
)
Учитывая преобразования, проведенные для
1
, по аналогии бу-
T
в
дем иметь
2( )
KT T T T
1
2
A
T
в
A
ввВв TTв OOвККв
2( )
KT KT K T K T
ввВв T вTOвO КвК
2
(3.12)
.
Определим численные значения показателей надежности схемы РУ.
Расчетные значения показателей надежности элементов схемы РУ,
а также значения их коэффициентов ремонтного состояния, полученных
в соответствии с (3.1), приведены в табл. 3.2.
Таблица 3.2
Показатели надежности элементов схемы
–1
Элементы Номер ω, год
Выключатель
Трансформатор
Отделитель
и короткозамыкатель
1, 2, 9
3, 4
5, 6, 7, 8
Тв, ч µ, год–1 Тп, ч Kj
0,01
0,02
0,02
10
100
2
0,5
0,5
0,5
18
30
6
1,04 ꞏ 10
1,94 ꞏ 10
0,35 ꞏ 10
–3
–3
–3
Определим коэффициент нормального состояния схемы (3.2):
n
1 1 3, 33 10 0,997.
KK
0
j
1
j
3
76
По соотношениям времени восстановления и времени планового ремонта (1.45) и (1.46) соответствующих элементов находим время восстановления нормальной работы схемы РУ при повреждении
в
j-м режиме (табл. 3.3). Для этого необходимо время восстановления
i-го элемента
и планового простоя элементов, выраженное в часах, привести к году.
Используя выражения (3.9), (3.10), (3.11) и (3.12), найдем математическое ожидание числа аварий и среднее время восстановления нормальной работы схемы РУ:
2(1,04 1, 94 0,35 0,35)
1
A
331
(0,01 0,02 0,02 0,02)10 0,52 10 год ;
3
2 1, 04 10 (0,01 0,02 0, 02)
2
A
2 0, 0 1 (1, 04 1, 94 0, 3 5 0, 3 5) 1 0 0 , 22 10 год ;
331
1
A
Т
в
2 0,01 (1,04 0,82 1, 94 0, 95 0,35 0,34 0,35 0,34) 10
2 0,02 (1,04 1,025 1,94 1,71 0,35 0,34 0,35 0,34) 10
2 0,02 (1, 04 0, 22 1, 94 0, 22 0, 35 0,19 0, 35 0,19) 10
20,02(1,040,22
2 1, 04 10 (0, 01 0, 82 0, 02 1,025 0, 02 0, 22
0,02 0,22) 10 2 0,01 (1,04 0,82 1,94 0,95
0,35 0, 34 0, 35 0,34) 10
1,94 0, 22 0, 35 0,19 0,35 0,19) 10
0,307 10
3
0,52 10
2
A
Т
в
3
0,137 10
0, 22 10
1
0,52 10
6
3
0, 22 10
6
3
3
3
0,59 10 год;
1
3
6
3
0,621 10 год.
6
6
6
6
77
Время восстановления нормальной работы схемы РУ
Т
Т
Соотношение времени Обозначение
Выключатель в аварии –
Выключатель в ремонте
Выключатель в аварии –
Трансформатор в ремонте
Выключатель в аварии –
Отделитель (короткозамыкатель)
в ремонте
Трансформатор в аварии –
Выключатель в ремонте
Трансформатор в аварии –
Трансформатор в ремонте
Трансформатор в аварии –
Отделитель (короткозамыкатель)
в ремонте
Отделитель (короткозамыкатель)
в аварии – Выключатель в ремонте
Отделитель (короткозамыкатель)
в аварии – Трансформатор
в ремонте
Отделитель (короткозамыкатель)
в аварии – Короткозамыкатель
(отделитель) в ремонте
Отделитель (короткозамыкатель)
в аварии – Отделитель
(короткоза-
мыкатель) в ремонте
Т
ВВ
ВТ
Т
ВО
ТВК
Т
ТВ
Т
ТТ
Т
ТО
ТК
Т
ОВ
ТКВ
Т
ОТ
ТКТ
Т
ОК
ТКО
Т
ОО
КК
Таблица 3.3
Время восстановления
нормальной работы
схемы
T
, год
ij
3
10
0,82
0,95
0,34
0,34
1,025
1,71
0,34
0,34
0,22
0,22
0,22
0,22
0,19
0,19
0,19
0,19
78
3.5. ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ
ПОВЫШАЮЩЕЙ ПОДСТАНЦИИ
(ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ № 2)
Цель:
составление таблицы расчетных связей событий, режимов и аварий для заданной схемы РУ без учета отказов устройств РЗА;
расчет показателей надежности схемы РУ для заданных видов ава-
рий.
Исходные данные
1. Схемы главных электрических соединений РУ.
П/ст 1
П/cт 2
3
7
8
1
4
9 6
5
2
Схема 1
2. Показатели надежности элементов схем (для двух схем).
а) Основные показатели надежности выключателя
Варианты ω1, 1/год ω2, 1/год
1
2
3
4
0,04
0,03
0,025
0,02
0,01
0,01
0,01
0,012
79
Т
250
200
150
100
, ч
в
, 1/год
0,3
0,3
0,3
0,3
Т
500
350
250
180
, ч
п
1
4
7
Блок 1 Блок 2 Блок 3
п/ст1
10 11 12
Л1
2
5
8
Л2 Л3
3
6
9
п/ст2
Схема 2
б) Основные показатели надежности генераторов и ЛЭП
Элемент
Блок
ЛЭП
* Параметр потока отказов отнесен к длине ЛЭП, равной 100 км.
ω1, 1/год
0,25
0,5*
Т
600
в
18
, ч
3. Варианты
Показатель надежности
Вариант
1
2
3
4
Номер варианта
по выключателям
1
2
3
4
Длина ЛЭП, (км) Схема (номер)
120
120
120
120
80
, 1/год
, ч
Т
п
1
8
500
80
1
1
1
1
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]