Основы надежности систем электроснабжения

лизе режимов, когда одновременно простаивают две и более линий.

У

Однако вероятность такого совпадения пренебрежимо мала и эти

режимы не оказывают большого влияния на точность расчетов.

Вероятность работы сети в j-ом режиме

Т

Н

Б

где а - - частота переходов j-ro

й

участка линии в работоспособное

состояние

и

р

Tjipj - среднее время нахождения /-го участка линии в нерабо-

и

тоспособном состоянии; Т—опродолжительность работы линии за

год, ч/год.

з

т

Вероятность пребывания линии в работоспособном состоянии

п

о

ь0 =

\ - ±ь г

Р

м

сооружения городских сетей 6-10 кВ применяются

В практикее

ние этой автоматики обеспечивает достаточный уровень надежно-

сти для потребителей самой высокой первой категории.

Т

11.1. Нерезервируемые сети с глухим присоединениемУ

потребителей к линии

Н

Б

На рис.11.1 приведен пример построения электрической сети

6-10 кВ сельскохозяйственного назначения. В качестве автоматиче-

й

ских коммутационных аппаратов используются секционные вы-

и

ключатели и автоматические секционные отделители.

р

о

т

и

з

о

п

е

Рис. 11.1

Р

При

коротком замыкании на линии за секционным

выключате-

лем Q2

происходит автоматическое отключение Q2, обесточивают-

ся участки линий, находящиеся за этим выключателем,

а участки,

меренных отключений потребителей,

находящихся до автоматиче-

У

ского секционирующего отделителя, при повреждении участков ли-

нии за этим отделителем, принимаются равными нулю.

Т

При наличии между автоматическими секционирующими отде-

Н

лителями линейных разъединителей время поиска поврежденного

участка

рассчитывается по формулам (9.5), (9.6), (9.7). При этом

Б

количество разъединителей в формулах определяется числом разъ-

единителей, находящихся между автоматическими КА.

й

Недоотпуск электроэнергии при использовании средств автомати-

ки может быть существенно (в 1,5—2

более раза) уменьшен по срав-

и

нению как с резервированной сетью, так и особенно по сравнению с

р

нерезервированной сетью, оснащенной только разъединителями.

11.2. Резервируемые сети

надежност

Для

и

ои электроснабжения потребителей

повышения

резервног

электрические сети оснащаются специальными пунктами автомати-

ческого ввода

о питания (ПАВР), либо АВР монтируются

1.

сетевое

резервирование,

В этом случае резервное пи-

в распределительных устройствах понижающих подстанций.

п

онный аппарат во вводной ячейке и питание подается от резервного

У

источника питания. В данном случае обычно имеет место ABP одно-

стороннего действия. Такой вид автоматического

Трезервирования

используется для питания ответственных потребителей.

Н

11.3. Расчет надежности систем электроснабжения

Б

с учетом структурно-иерархических уровней

й

При решении задач, связанных с учетом надежности электро-

и

снабжения, следует учитывать совокупность электрических сетей

различных структурно-иерархическихруровней.

Например, когда оценивается надежность электроснабжения раз-

о

т

личных электроприемников крупного завода, нужно рассматривать

з

электрические сети напряжения 35, 110 кВ, подающие энергию от

источников питанияи- узловых районных подстанций; питающие

сети 6, 10 кВ,

которым энергия передается в основные узлы по-

п

требления; распределительные сети 6, 10 кВ; магистральные линии

е

шинопроводы

низкого напряжения,о ответвления к потребителям,

нения потребителей:

Т

- без резервирования или с резервированием от того же узла на-

грузки;

Н

У

- с резервированием от другого узла нагрузки, имеющего

неза-

висимое питание;

Б

- с резервированием

от другого узла нагрузки, имеющего

зави-

симое питание.

Рассмотрим случай ручного и автоматического ввода резерва.

и

При этом считается, что осуществляется полное резервирование,

т.е. при отказе электроснабжения в расчетнойй

точке резервное пи-

тание подается любому потребителю, находящемуся за расчетной

о

точкой, до шин рассматриваемой электроустановки.

При расчете показателей надежностир

на низшем уровне расчет-

ные точки верхнего уровня в дальнейшем будем рассматривать как

имеющие независимое

питание. Тогда показатели надежности для

г-го потребителя определяются по формулам для последовательно

соединенных элементов:и

з

о

R

R

п

е

где R - число рассматриваемых структурно-иерархических уровней;

Р

п о к а з а т е л и

надежности в расчетной точке г-го уровня

Br{i) ~

защиты и автоматики.

Т

• Особенность надежности релейно-контактных элементов обуслов-

Н

лена тем, что они находятся в одном из трех состояний: работоспоУ

-

ятностью qiS.

Б

Для каждого элемента соблюдается условие

й

Pi + Яш + <Jis = 1

•

и

Релейно-контактные схемы,ртакже как и составляющие их эле-

менты, могут иметь два вид отказа: «обрыв» и «замыкание». При

о

этом определенный потказов схемы вызывается лишь одноимен-

ти

ным типом отказов элементов. Для повышения надежности релей-

элементов, определяются по выражениям, основанным на биноми-

о

нальном разложении Ньютона:

п

е

п

П(Р) + Чю + Vis) =

(12Л)

Р

1=1

р2 + 2pq0 + 2pqs + ql + 2q0qs

+ q2s = 1.

(12.2)

Если n = 3, то число комбинаций равно З3

= 27:

рЪ + 3p2qQ + 3p2qs + 3pql

+ 3pq2

+ 6pq0qs

+

У

Т

(12.3)

+ <?o + з^о is + ivho

+ Is

=1 •

Из полученных выражений (12.2, 12.3) можно выделить комби-

Б

нации состояний элементов, определяющие вероятности безотказ-

ной работы и отказов типов «обрыв», «замыкание»Нсхем резервиро-

вания с двумя или тремя элементами. Аналогично поступают при

большем числе элементов.

и

12.2. Расчет показателей надежностийрезервированных

релейно-контактных схем

о

тип

Приводимые ниже формулырсправедливы для случая постоянно-

го резервирования.

а «обрыв» Q0 и «замыкание» Q% схемы

Вероятности

в

отказо

последовательного резервирования (рис. 12.1) с равнонадежными

о

элементами определяютсяивыражениями

п

Qo =1-(1~<7о)"' & = < £ •

(12-4)

е

Р

Рис. 12.

следующим образом:

<2Ь=<?0\ Q =

l-(l-qs)n.

(12.5)

/

11

Рис. 12.2

У

Вероятность безотказной работы любой резервированной схемы

P = i-Qo-Qs-

Б

Т

(12.6)

Анализ выражений (12.5, 12.6) показывает, что при одинаковых

вероятностях отказов элементов (q0 = qi0

= qs = Нq\s) надежность по-

й

и та же, но

следовательной и параллельной схем при п = 2 одна

происходит перераспределение

вероятностей разнотипных отказов

при переходе от одной схемы к другой.

При увеличении числа элементов схемы последовательного ре-

зервирования вероятность

отказо

втипа «обрыв» возрастает, а веро-

т

ятность отказов типа «замыкание»рубывает. Для схемы параллель-

ного резервирования имею мест

обратные зависимости.

ил

Для повышения надежности работы ответственных схем защиты

и автоматики применяют кворумную схему «два из трех» с тремя

о

и одним реле с тремя парами контактных

промежуточными реле

п

элементов (рис. з12.3). В первом случае резервируется реле полно-

стью, во втором - только контактные элементы.

е

Р

1

^

2

/ 1

/

3

2

/

3

Рис.

12.3

Q0

= ЪЧ\ - 2q\,

Qs = 3q2s - 2q]

.

(12.7)

При go = qs схема равнонадежна в отношении как замыкания, так

У

и размыкания электрической цепи. Вероятность безотказной работы

определяется согласно выражению (12.6).

Дополнительное

повышение надежности обеспечивает кворум-

Н

ная схема «три из пяти» (рис. 12.4), для правильной работы которой

достаточно срабатывания трех элементов из пяти.

Т

Б

й

и

р

о

т

и

з

о

п

е

Р

ность безотказной работы одного

релейно-контактного

элемента:

р = 0,8, вероятности отказов q0 - qs

= 0,1.

У

Т

Решение. Расчеты, проведенные по формулам (12.4) -

(12.8), по-

Н

ное, не повышает вероятность безотказно

работы: р = 0,8; вероят-

й

ность отказов разных типов перераспределяется:Бдля последователь-

и

ного соединения Q0 = 0,19 и Qs = 0,01, а для параллельного соеди-

р

схемы «два из трех» по-

нения <2о = 0,01 и Qs = 0,19. Для кворумно

Таким образом, кворумные схемы существенно повышают на-

типов

когда требуется низкая веро-

дежность; особенно он

эффективны,о

з

т.

ятность отказов обоих

о

п

е

Р