Для оценки систем электроснабжения

К потребительским качествам электроснабжения относится способность системы к обеспечению надежного питания потребителей.

Система электроснабжения в любой рассматриваемый период времени может находиться в одном из следующих состояний: рабочем, плановом ремонте, аварийном простое и резерве. Отключения в электрических сетях можно подразделять на аварийные (неустойчивые и длительные) и преднамеренные (плановые и неплановые ремонты, профилактические осмотры, технические обслуживания и т.п.). Преднамеренные отключения обычно планируются так, чтобы вызываемое ими снижение надежности электроснабжения потребителей было наименьшим.

В качестве наиболее общей оценки надежности можно принять ожидаемую вероятность обеспечения электроснабжения в рассматриваемой точке сети. Указанный показатель идентичен вероятности безотказной работы. Для радиальных сетей с односторонним питанием с некоторыми допущениями можно принять, что отказы являются событиями случайными и не зависимыми и отказ любого элемента системы приводит к нарушению электроснабжения потребителей. В рассматриваемом случае, для того чтобы в расчетный промежуток времени потребители получали электроэнергию, необходима безотказная работа всех узлов. Вероятность такого события можно вычислить по формуле

P_с(t) = (2.37)

где P_i (t) - вероятность исправной работы i - го узла (элемента);

n - количество узлов (элементов системы).

С точки зрения потребителя надежность электроснабжения определяется длительностью и частотой перерывов в подаче электроэнергии. Для отдельного потребителя, питающегося по радиальной линии, плановые и неплановые ремонты также как и аварийные связаны с перерывом электроснабжения, поэтому длительность плановых ремонтов служит одним из показателей надежности.

Для потребителей, у которых ущерб меняется в зависимости от длительности простоя, необходимо, чтобы время восстановления питания не превышало заданное. Не случайно, в число показателей безотказности для электроэнергетических систем введен такой показатель, как максимально допустимое время перерыва электроснабжения, под которым подразумевается допустимое время нарушения энергоснабжения потребителей еще не приведшее к срыву его технологического процесса.

При оценке надежности электрических сетей необходимо учитывать следующие показатели

• удельное количество отключенных линий;

• среднюю длительность восстановления питания с учетом аварийных, плановых и неплановых отключений;

• вероятность того, что среднее время восстановления не превысит заданное время.

Элементы электрических систем относятся к восстанавливаемым элементам при отказах и повреждениях, поэтому при оценке надежности следует рассматривать показатели для восстанавливаемых объектов.

Таким образом, для систем электроснабжения целесообразно использовать следующие показатели : параметр потока отказов (плановых, неплановых и аварийных отключений) , т.е. среднее количество отказов в единицу времени (обычно год), отнесенному к одному элементу 1/год, а для линий электропередачи параметр потока отказов на 1км, 1/(км٠год); среднее время восстановления (аварийных и преднамеренных отключений); коэффициент готовности и коэффициент технического использования, а для резервных источников электроснабжения‑коэффициент оперативной готовности.

Наиболее общим и универсальным показателем является коэффициент технического использования, поскольку он характеризует относительное время пребывания объекта в работоспособном состоянии

В таблице 2.1 приведены количественные значения показателей надежности основных элементов электроснабжения.

Показатели надежности основных элементов электроснабжения

Таблица 2.1.

Элемент	Условное обозначение на схемах	Интенсивность отказов, год-1	Среднее время восстановления Тв, ч	Интенсивность преднамеренных отключений, год-1	Среднее время обслуживания Т0,ч
Воздушная линия 35, 110 кВ одноцепная, на 1 км длины	Л	0,08		0,15
Воздушная линия 35, 110 кВ двухцепная, на 1 км длины	2Л	0,008		0,01
Воздушная линия 6, 10 кВ одноцепная, на 1 км длины	Л	0,25		0,25	5,8
Кабельная линия 6, 10 кВ на 1км длины	К	0,10		0,5
Две кабельные линии в одной траншее, на 1км длины	2К	0,05		0,05
Воздушная линия 0,38 кВ, на 1 км длины	Л	0,20		0,3
Трансформатор с высшим напряжением 35, 110 кВ	Т	0,03		0,4
Трансформатор с высшим напряжением 6, 10 кВ	Т	0,035		0,3
Ячейка выключателя 35, 110 кВ	Q	0,02		0,3
Ячейка выключателя 6, 10 кВ внутренней установки	Q	0,015		0,2
Ячейка выключателя 6, 10 кВ КРУН наружной установки	Q	0,05		0,3
Ячейка отделителя (ОД) или короткозамыкателя (КЗ) 35, 110 кВ	QR (QK)	0,05		0,3
Ячейка разъединителя 35, 110 кВ	QS	0,005		0,25
Ячейка разъединителя 6, 10 кВ внутренней установки	QS	0,002		0,2	3,5
Ячейка разъединителя 6, 10 кВ КРУН наружной установки	QS	0,01		0,2	3,5
Ячейка предохранителя 6, 10 кВ	FU	0,05	2,5	0,2
Линейный разъединитель 6, 10 кВ	QS	0,08	4,5	-	-
Шины ОРУ 35, 110 кВ, на одно присоединение	Ш	0,001		0,15
Шины РУ 6, 10 кВ на одно присоединение	Ш	0,001		0,16
Сборка НН-0,4 кВ ТП	С 0,4	0,007		0,2

Примеры решения задач к разделу 2.1. [26]

Пример 1.В технических условиях на асинхронные электродвигатели серии 4 А указана вероятность безотказной работы Р (t) = 0,9 за 10000 часов наработки. Необходимо определить интенсивность отказов и наработку на отказ.

Решение. При экспоненциальном распределении отказов основной закон надежности имеет вид: . Отсюда находим

; 1/ч;

ч.

Пример 2.Определить вероятность того, что за время t = 100 ч произойдет 0; 1;2 отказа, если λ = 0,025.

Решение: Среднее число отказов за время .

Применяя закон Пуассона , где а=λt; n‑число отказов находим:

Вероятность отсутствия отказов .

Вероятность одного отказа: .

Вероятность двух отказов: .

Пример 3. На испытание поставлено 1000 однотипных электронных реле, за 3000 час отказало 80 реле. Требуется определить P(t), Q(t), λ(t) при t = 3000 час.

Решение: Вероятность безотказной работы по статистическим данным об отказах оценивается выражением

,

где n(t) – число отказавших за время (0,t) элементов; , безотказно проработавших до момента t, к первоначальному числу элементов, поставленных на испытание N₀.

Р(t)= 1000 – 80/1000 = 0,92; P(t) + Q(t) = 1;

Пример 4.Определить коэффициенты готовности, простоя и коэффициент технического использования для трансформатора с высшим напряжением 35, 110 кВ.

Решение. Из таблицы 2.1 берем исходные показатели надежности: год^-1; ч; T₀ = 22 ч.

Тогда года

Расчеты по формулам (2.29), (2.32), (2.34) дают следующие результаты:

;

K_ТИ = .0,99981

Пример 5.Проведена обработка статистических данных по надежности работы электрических сетей трех административных районов Кировской области , оценка проводилась по коэффициенту технического использования. Получены следующие данные: Советский район К_ти = 0,992, Шабалинский район К_ти = 0,991, Подосиновский район К_ти = 0,99. Дайте оценку технического состояния районных электрических сетей.

Решение.

Самый низкий уровень технического состояния электрических сетей наблюдается в Подосиновском районе, поскольку 1 % времени в году электрические сети находятся в режиме аварийного или преднамеренного отключения.