1. Расчет показателей надежности варианта 1 ору 500 кВ

Для расчета надежности схем электрических соединений РУ был использован таблично-логический метод. Метод предполагает поочередное рассмотрение отказов элементов с выявлением их последствий в нормальном и ремонтном состояниях. Расчет ведется в табличной форме (см. табл. 2.5), причем по вертикали фиксируется ряд учитываемых элементов, а по горизонтали – ряд расчетных режимов.

Частота отказов линий равна, 1/год

ω_w = ω₀·L₀/100, (2.1)

где ω₀ – табличный параметр потока отказов, 1/год; L – длина линии, км.

По (2.1) ω_w1 = ω_w2 = 0,21·450/100 = 0,945 1/год.

Частота отказов выключателей равна, 1/год

ω_{в.собств} = ω_в.ст+а_в,оп·N_оп , (2.2)

где ω_в.ст – частота отказов выключателя в статическом состоянии, принята равной 0,2 от табличного параметра потока отказов, 1/год; а_в,оп – относительная частота отказов при операциях, равная 0,0025; N_оп – число операций выключателем в год.

Тогда по (2.2) ω_{в.собств} = 0,2·0,15+0,0025·N_оп

Число операций выключателем за год вычисляется по формуле

N_оп = N_ц· μ + ( N_ц-1)·ω·(1-а_в,авт), (2.3)

где N_ц – число операций цикла, которое для схем с коммутацией присоединения через два выключателя равно 4, а для выключателя, присоединенного к шинам - 2; μ – частота плановых ремонтов присоединенного оборудования, 1/год; ω·(1-а_в.авт) – частота успешных автоматических отключений, 1/год; а_в,авт – относительная частота отказов, равная 0,009; ω – параметр потока отказов элемента, 1/год.

Выключатели можно разбить на группы по воздействию на элементы КЭС (табл.2.4).

Пренебрегая параметрами потока отказов шин, трансформатора и автотрансформатора, по (2.3) определено число операций для групп выключателей.

Группа I, выключатель 1: N_опI = 4·μ_т + 2·μ_ш = 4·1 + 2·0,167·2 = 5,3 1/год.

Группа II, выключатели 3,4: N_опII = 4·μ_л + 2·μ_ш + 3∙ω_w1·(1-а_в,авт) =

= 4·3,1 + 2·0,167·2 + 3·0,945∙(1-0,009) = 16,55 1/год.

Таблица 2.4

Группы выключателей по воздействию на схему

Группа	Выключатели	Воздействие
I	1	Трансформатор
II	3,4	Линия
III	6	Автотрансформатор
IV	2	Линия, трансформатор
V	5	Линия, автотрансформатор

Группа III, выключатель 6: N_опIII = 4·μ_ат + 2·μ_ш = 4·1 + 2·0,167·2 = 5,3 1/год.

Группа IV, выключатель 2: N_опIV = 4·μ_т + 4·μ_w1 + 3∙ω_w1·(1-а_в,авт) =

= 4∙1 + 4∙3,1 + 3∙0,945∙(1-0,009) = 19,21 1/год.

Группа V, выключатели 5: N_опV = 4·μ_ат + 4·μ_w1 + 3∙ω_w1·(1-а_в,авт) =

= 4∙1 + 4∙3,1 + 3∙0,945∙(1-0,009) = 19,21 1/год.

Тогда по (2.2) частота потока отказов для выключателей равна:

группа I, выключатель 1: ω_{в.собствI} = 0,03 + 0,0025·5,3 = 0,0433 1/год;

группа II, выключатели 3,4: ω_{в.собствII} = 0,03 + 0,0025·16,55 = 0,072 1/год;

группа III, выключатель 6: ω_{в.собствIII} = 0,03 + 0,0025·5,3 = 0,0433 1/год;

группа IV, выключатель 2: ω_{в.собствIV}= 0,03 + 0,0025·19,21 = 0,079 1/год;

группа V, выключатели 5: ω_{в.собствV} = 0,03 + 0,0025·19,21 = 0,079 1/год.

Вероятность ремонтного состояния элемента определяется по формуле

q = (ω∙T_в+μ∙T_р)/8760, (2.4)

где ω,T_в,μ,T_р – показатели надежности ремонтируемого элемента, по табл. 2.3.

Составлен горизонтальный ряд ремонтных режимов выключателей (см. табл. 2.5) и по (2.4) определена их вероятность. Учитывая, что вероятность ремонтного состояния выключателей определяется в основном плановым ремонтом, для всех выключателей 500 кВ принято одинаковое значение q_в, вычисленное по среднему статистическому значению ω_в, из табл. 2.3.

Для выключателей, по (2.4) q_в = (0,15·60 + 0,2·133)/8760 = 0,004.

Для блока, по (2.4) q_б = (8,26·45 + 2,5·150)/8760 = 0,086.

Тогда вероятность нормального состояния схемы РУ:

q_0в = 1 - n_в∙q_в = 1 - 6·0,004 = 0,976.

Используя таблично-логический метод на основании /6/ составлена таблица последствий наложений аварий одного выключателя на ремонт другого. В табл. 2.5 отражены вероятность события, теряемая мощность и время восстановления нормальной работы оборудования.

Таблица 2.5

Таблица расчетных связей для варианта 1 (схема 3/2)

выключатель	ωв, 1/год	Теряемая генерируемая мощность (ΔРг, МВт) и средняя продолжительность авариии (Тij, ч) в режимах
		Нормальном q0в= 0,976	ремонтном для выключателей, qв = 0,004
			Q1	Q2	Q3	Q4	Q5	Q6
Q1	0,0433	320/2,7		320/46,5	320/2,7	320/2,7	320/2,7	320/2,7
Q2	0,079	320/2,7	320/46,5		320/2,7	320/46,5	640/2,7 257/1	320/2,7
Q3	0,072	-	320/2,7	-		320/2,7	320/46,5 257/46,5	-
Q4	0,072	-	-	320/46,5	320/46,5 257/46,5		-	320/2,7 257/1
Q5	0,079	320/2,7 257/1	320/2,7 257/1	640/2,7 257/1	320/46,5 257/46,5	320/2,7 257/1		320/46,5 257/46,5
Q6	0,0433	320/2,7 257/1	320/2,7 257/1	320/2,7 257/1	320/2,7 257/1	320/2,7 257/1	320/46,5 257/46,5

В большинстве случаев отказы учитываемых элементов сопровождаются отключением одного энергоблока на время 2,7 ч (время операций в РУ плюс время пуска блока из горячего состояния) или отключением блочного автотрансформатора с потерей генератора на время 2,7 ч и связи с РУ 220 кВ на время 1 ч (время операций в РУ). Если в период ремонта одного из выключателей блока (автотрансформатора) возникает отказ другого, то время простоя энергоблока составит, ч:

T_ij = T_в,I - T_в,i²/(2·T_рj), (2.5)

где T_в,i , T_рj – показатели надежности выключателя, по табл.2.3.

Время простоя блока, по (2.5) равно T_ij = 60 - 60²/(2·133) = 46,5 ч.

Используя данные табл. 2.5, определена суммарная длительность расчетных аварийных ситуаций за год для различных ограничений выдачи мощности в энергосистему:

- для ограничения ΔР_г1 = 320 МВт равная Σω_i,j· T_i,j∙ q_в = 0,712;

- для ограничения ΔР_г2 = 257 МВт равная Σω_i,j· T_i,j∙ q_в = 0,175;

- для ограничения ΔР_г3 = 640 МВт равная Σω_i,j· T_i,j∙ q_в = 0,002.

Среднегодовой недоотпуск электроэнергии в систему составляет

ΔW_г=Т_устΣ_ΔР_гω_i,j·T_i,j=(7508·320·0,712+7508∙640∙0,002+6597∙257∙0,175)/8760=

= 225,24 МВт·ч/год

Ущерб от ненадежности схемы составил

У_с=у_0,сW_г = 0,15225,2410³ = 33,79 тыс.руб/год,

где у_0,с –удельный ущерб, принят 0,15 руб/(кВт·ч).

Приведенные затраты в РУ определяются по формуле, тыс.руб/год

З = (Е_н+а_а+а_о)∙К + У, (2.6)

где Е_н – нормативный коэффициент эффективности капиталовложений, 1/год; а_а – норма амортизационных отчислений, 1/год; а_о – норма отчислений на обслуживание, 1/год, К – капиталовложения, тыс.руб.; У – математическое ожидание ущерба, тыс.руб./год.

По /5/ стоимость ячейки выключателя составляет 317,6 тыс.руб, Е_н = 0,12. Для силового электротехнического оборудования и распределительных устройств установлены следующие нормы отчислений а_а=6,4%; а_о= 2% при Uном ≥ 220 кВ, следовательно (а_а+а_о) = 0,084. Тогда для варианта 1, по (2.7) приведенные затраты составят З = (0,12 + 0,084)·317,6·6 + 33,79 = 422,53 тыс.руб/год.

Приведенные затраты для остальных рассматриваемых вариантов определяются аналогично (см. П3) и результаты расчетов сведены в табл. 2.6.

Таблица 2.6