Содержание

Задание………………………………………………………………………….…4

Введение…………………………………………………………………………...5

1 Расчет показателей надежности элементов системы электроснабжения..6

1.1 Модель отказов и восстановления генератора…………………………….6

1.2 Модель отказов и восстановления силового трансформатора……………7

1.3 Модель отказов и восстановления воздушной линии электропередачи..11

1.4 Модель отказов и восстановления подстанционного оборудования…...14

2 Расчет надежности системы электроснабжения………………………….19

Заключение……………………………………………………………………….21

Список литературы………………………………………………………………22

Задание

Система электроснабжения двух энергорайонов, питающихся от одного источника Г с повышающим трансформатором Т, представлена на рисунке 1. Энергорайоны № 1 и № 2 получают питание, соответственно, по воздушным линиям электропередач ВЛ1 и ВЛ2 от подстанций А,Б,В.

Рисунок 1 – Схема системы электроснабжения

Энергорайон № 1 получает электропитание через две подстанции А и Б, соединенных параллельно по низкой стороне. Подстанция А или Б способны в отдельности обеспечить электропитание данного энергорайона. В связи с этим нарушение электроснабжения энергорайона №1 наступает только при одновременном обесточивании подстанций А и Б.

Энергорайон №2 подключен через подстанцию В и обесточивается при всех возможных отказах, ведущих к обесточиванию этой подстанции.

Введение

Проблема надежности системы электроснабжения является одной из первоочередных проблем энергетики.

Аварийные и внезапные перерывы электроснабжения потребителей вызывают большой народнохозяйственный ущерб, обусловленный выходом из строя оборудования, порчей сырья и материалов, затратами на ремонты, недовыпуском продукции, простоями технологического оборудования и рабочей силы, а также издержками, связанными с другими факторами.

Сегодня методы анализа надежности используются уже во многих отраслях техники. Однако проблема надежности в ее количественной постановке при проектировании и эксплуатации систем электроснабжения необыкновенно сложна. Так, для рассмотрения вопросов надежности при эксплуатации систем электроснабжения необходимо учесть как современные достижения теории надежности, так и специфику функционирования систем силового типа, подверженных в значительной степени влиянию неблагоприятных воздействий внешней среды и непосредственно связанных с электрической системой.

Целью данной работы является расчет надежности электрооборудования простейшей системы электроснабжения и связанная с эти надежность бесперебойного обеспечения потребителей электроэнергией.

1. Расчет показателей надежности элементов системы электроснабжения

1. Модель отказов и восстановления генератора

Отказы генераторов складываются из внезапных и постепенных отказов. В случае отсутствия данных о наработке по этим отказам и при условии, что все календарное время года, кроме времени восстановления, генератор находится в состоянии работы, можно использовать статистику за последние L лет о числе случаев обесточивания генератора n_j и длительности его пребывания τ_i при i-ом обесточенном состоянии представленную в таблице 1.

Таблица 1 – Статистические данные времени восстановления генератора за последние десять лет эксплуатации

восстановления
106,5	154,3	112,1		78,5
49,3	86,4	55,3		168,5
121,4	57,6	65,1		124,6
78,6	79,7	132,1		85,4
63,5	147,5	87,3		51,6

Среднее время пребывания генератора в состоянии отказа (обесточивания) и среднее время пребывания генератора в состоянии отказа в течение года находится по формуле:

, час;, час/год. (1)

час;

час/год.

Среднее время пребывания генератора в работоспособном состоянии в течении года определяется по формуле:

, (2)

где календарное число часов в расчетном периоде (один расчетный год равен 8760 часов).

часов.

Коэффициент готовности вычисляется по формуле:

, (3)

.

Для стационарного режима работы системы с восстановлением коэффициент готовности можно принять за вероятность безотказной работы. В этом случае вероятность безотказной работы генератора можно выразить:

.

2. Модель отказов и восстановления силового трансформатора

Трансформатор можно условно рассматривать как объект, состоящий из двух последовательно соединенных элементов, в одном из которых могут появляться внезапные отказы, а в другом постепенные. Внезапные отказы связаны с повреждениями вводов трансформатора вследствие перекрытия контактных соединений, утечкой масла и др. Постепенные отказы вызваны износом изоляции обмоток вследствие возникновения внешних и внутренних перенапряжений, сквозных токов коротких замыканий и дефектов изготовления.

Вероятность безотказной работы трансформатора представим произведением вероятностей:

, (4)

где и соответственно вероятности безотказной работы, соответствующие внезапному и постепенному отказу.

В теории надежности основным законом времени безотказной работы при внезапных отказах является показательное распределение:

, (5)

где и соответственно интенсивность внезапных отказов и наработка.

Постепенные отказы трансформатора происходят в основном по причине износа изоляции. Наиболее универсальным распределением, описывающим износные процессы, является трехпараметрический закон Вейбулла:

, (6)

где , , параметры распределения, удовлетворяющие условиям:

.

Окончательно имеем:

. (7)

Таблица 2 – Статистический ряд наработки на отказ внезапных и постепенных отказов силового трансформатора

, ч	, ч	, ч	, ч	, ч	, ч
60247	77689	55726	40269	61355	41356
61589	71720	49501	37205	40958	39026
78243	60528	54265	29124	36897	26056
54973	60024	59584	38562	39542	40958
59624	41589	40308	37268	40235	38380
57604	58206	61467	66248	51545	41145
74849	47901	48951	41608	36441	38429
58295	54807	60548	39796	38528	39484
		61208			61057
		λ2ТР, 1/ч			λ1ТР, 1/ч
58777,8		1,71*10-5	41673,3		2,4*10-5

Параметр показательного закона 1 находим по формуле:

(8)

где среднее значение наработок на отказ.

;

.

Среднее время безотказной работы при внезапных отказах трансформатора определим по формуле:

(9)

.

Оценим параметры трехпараметрического распределения Вейбулла, используемого при постепенных отказах трансформатора. Для этого вычислим среднее значение наработки на отказ:

(10)

Среднеквадратическое отклонение σ наработки на отказ равно:

(11)

Вычислим значение :

(12)

где

;

.

По таблице приведенной в приложении 1, через известное значение находим величину параметра . По этой же таблице находим значение , используя которое определим величину параметра :

.

Определив по таблице приложения 1 значение рассчитаем величину параметра :

;

; (15)

.

Среднее время безотказной работы при постепенных отказах принимается:

; (16)

.

Средняя интенсивность постепенных отказов равна:

; (17)

.

Результирующая интенсивность отказов силового трансформатора составляет:

; (18)

.

Интенсивность восстановления определим по данным статистического ряда.

Таблица 3 – Статистический ряд времени восстановления внезапных и постепенных отказов силового трансформатора

Восстановление
25,7	18,6	23,4		14,4
31,4	14,9	39,2		45,7
24,5	20,7	18,6		38,6
27,6	23,8	17,9		20,3
49,3	24,4	46,6		21,6

Среднее время безотказной работы силового трансформатора:

Среднее время восстановления силового трансформатора:

;

.

Результирующая интенсивность восстановления силового трансформатора:

.

Коэффициент готовности силового трансформатора:

.

В стационарном режиме работы силового трансформатора коэффициент готовности будет вероятностью его безотказной работы.