Расчет показателей надежности электроустановок
Расчет показателей надежности схем электроустановок (ЭУ) относится прежде всего к понизительным подстанциям и распределительным пунктам. Электроустановки различаются схемой построения, способом ввода резервного питания, применяемым оборудованием. Показатели надежности для подстанций, как правило, определяются на шинах РУ низшего напряжения.
Выход из строя любого из элементов нерезервированной электроустановки или установки с ручным резервированием приводит к исчезновению напряжения на шинах РУ: в случае нерезервированной ЭУ – на время ремонта отказавшего элемента, а для ЭУ, резервированных вручную, – на время подключения резервного питания. Таким образом, схема замещения этих ЭУ представляет собой систему последовательно соединенных элементов.
Пример 7.4
Определить показатели надежности на шинах 10 кВ понизительной подстанции 110/10 кВ (рис. 7.13). Подстанция с закрытым РУ 10 кВ обслуживается без дежурного персонала и имеет четыре отходящие линии 10 кВ, общая длина которых
l = 50 км. Длина питающей ВЛ 110 кВ l 
= 25 км. Показатели надежности элементов приведены в табл. 3.2 и 7.4.
Рис. 7.13
Решение
Схема замещения приведена на рис. 7.14.
Рис. 7.14
Показатели надежности элемента 1 (ВЛ 110 кВ):
год-1; 
;
год-1; 
.
Показатели надежности элемента 2 (отделителя):
=0,05 год-1; 
;
=0,3 год-1; 
.
Показатели надежности элемента 3 (короткозамыкателя):
=0,05 год-1; 
;
=0,3 год-1; 
.
Показатели надежности элемента 4 (трансформатора 110/10 кВ с выключателем 10 кВ):
год-1; 
.
год-1; 
.
Показатели надежности элемента 5 (секция шин ЗРУ 10кВ):
• отказ шин секции
год-1; Т 
= 4×4 =16 ч,
где N 
= 6 (четыре присоединения – отходящие линии, одно – выключатель трансформатора 110/10 кВ, одно – трансформатор собственных нужд 10/0,4 кВ);
•отказ присоединения
год-1; 
; 
ч;
• отказ в срабатывании РЗ отходящих ВЛ 10 кВ
1,5×0,02×0,1×50=0,15 год-1;
; 
ч.
Итоговые показатели надежности элемента 5:
год-1; 
год-1;
; 
Окончательно показатели надежности на шинах 10 кВ подстанции следующие:
год-1; 
.
С учетом преднамеренных отключений согласно (7.4) и (7.5) получаем (за базовый принимаем элемент 1 – ВЛ 110 кВ):
=3,75+0,3(1-0,8)+0,3(1-0,8)+0,4(1-0,6)+0,15 (1-0,75) = 4,0675 год-1;
[3,75×8+0,4(11-8)+5×0,3×0,2+5×0,3×0,2+ 11×0,4×0,4+5×0,15×0,25] = 8,37 ч.
При определении показателей надежности электроустановок с автоматическим вводом резерва следует учитывать вероятность выхода из строя резервного питания при простое рабочего питания. Поэтому схема замещения обычно представляет
собой систему со смешанным (последовательно-параллельным) соединением элементов.
Приложение
Министерство образования РФ
ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра ЭсПП
Расчетно-графическая работа по курсу
«Надежность систем электроснабжения»
Выполнил: студент гр.
Проверил: преподаватель
Омск 2003
Рис. 1. Схема электроснабжения
Условия задач
1. Проанализировать работу СЭС при отключении элемента Х1 (ВН2). Предусмотреть после анализа аварийной ситуации мероприятия повышения надежности схемы.
При отключении выключателя ВН2 теряет питание электропотребитель ПЗ. После срабатывания АВР на А4 потребитель ПЗ получает питание.
Мероприятия по повышению надежности:
1) замена ВН2 на вакуумный выключатель;
2) повышение качества ремонта при выходе из строя элементов схемы;
3) возможно питание потребителя по двухцепной линии.
2. Определить параметры потокоотказов элемента Х2 СЭС:
,
где n – количество отказов; 
t – время наблюдения; N – число рабочих элементов
3. Записать логическую функцию работоспособности СЭС для электрического приемника, подключенного к Х3 секции шин (III СШ) подстанции Х4 (РУ-10 кВ).
Z=(Хмв1Хвл1Хт1Х3Хсш3)+(Хмв2Хвл2Хт2Х4Хст4Х6Хсш3)+
+(Хмв2Хвл2Хт2Х2Хсш2Х9Хкл4Х12Х1сшРП1Х14Х2сшРП1Х13Хкл5Х11Х6Хсш3)+
+(Хмв1Хвл1ХтрХ1Х1сшХ5Х2сшХ9Хкл4Х12Х1сшРП1Х14Х2сшРП1Х13Хкл5Х11Х4сшХ6Х3сш).
4. Записать выражение, характеризующее неработоспособное состояние схемы электроснабжения по отношению к Х3 секции шин (III СШ) подстанции Х4
(РУ-10 кВ).
Обозначим:
.
5. Рассчитать показатели надежности схемы электроснабжения потребителя, подключенного к Х3 секции шин (III СШ) подстанции Х4 (РУ-10 кВ) по логико-вероятностному методу без учета ремонта:
;
;
.
6. Провести количественный анализ мероприятий, повышающих надежность схемы электроснабжения в соответствии с задачей 1.
Находим показатель надежности до проведения мероприятий по повышению надежности: 
.
Если выполнить линию двухцепной, то показатели надежности увеличатся
в 2 раза:
.
Хотя с точки зрения надежности проведенные мероприятия улучшают надежность схемы при реальном проектировании, надо учитывать затраты, категорию надежности и легкость обслуживания.
Варианты заданий по РГР «Надежность СЭС» выдаются преподавателем, конкретизируя для каждого студента элемент СЭС Х1, элемент СЭС Х2, систему шин Х3, РУ-10 кВ или РП-10 кВ, или ТП-1, или ТП-2, обозначенных через Х4.
Библиографический список
1. Анищенко В.А. Надёжность систем электроснабжения. Минск: УП Технопринт, 2001.
2. Гук Ю.Б. Анализ надежности электроэнергетических установок. Л.: Энергоатомиздат, 1988.
3. Ермилов. А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1983.
4. Зорин В.В. и др Надежность систем электроснабжения / В.В. Зорин,
В.В. Тисленко, Ф. Клеппель, Г. Адлер. Киев: Вища школа, 1984.
5. Киреева Э.А. Повышение надёжности, экономичности и безопасности систем цехового электроснабжения. M.: НТФ Энергопрогресс, 2002.
6. Конюхова Е.А., Киреева Э.А. Надёжность электроснабжения промышленных предприятий. M.: НТФ Энергопрогресс, 2001.
7. Михайлов В.В. Надежность электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1982.
8. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1990.
9. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Т.1. Электроснабжение / Под общ. ред. А.А. Федорова. М.: Энергоатомиздат, 1986.
10. Правила устройства электроустановок. М.: Главгосэнергонадзор России, 1997.
11. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. М.: Энергоатомиздат, 1983.
Оглавление
| ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………. | |
| Общие понятия………………………………………………………………. | |
| Свойства……………………………………………………………………… | |
| Состояния……………………………………………………………………. | |
| События и процессы………………………………………………………… | |
| 1. ПРИЧИНЫ И ХАРАКТЕР ПОВРЕЖДЕНИЙ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ……………………….. | |
| Воздушные линии электропередачи……………………………………….. | |
| Кабельные линии электропередачи………………………………………... | |
| Силовые трансформаторы………………………………………………… | |
| Электрические двигатели…………………………………………………… | |
| Коммутационные электрические аппараты……………………………….. | |
| Релейная защита и автоматика……………………………………………... | |
| 2. МОДЕЛИ ОТКАЗОВ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ………. | |
| Виды отказов………………………………………………………………… | |
| Классификация отказов……………………………………………………... | |
| Типы отказов………………………………………………………………… | |
| 3. КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ……………………………………………. | |
| Изменение интенсивности отказов во времени…………………………… | |
| Расчетные формулы для экспоненциального закона надежности ………. | |
| 4. ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ ВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ ОБЪЕКТОВ……………………………………. | |
| 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ НАДЕЖНОСТИ ВХОДЯЩИХ В НИХ ЭЛЕМЕНТОВ ……………………. | |
| Теорема сложения вероятностей…………………………………………… | |
| Теорема умножения вероятностей…………………………………………. | |
| Надежность систем с последовательным соединением элементов……… | |
| Надежность систем с параллельным соединением элементов…………… | |
| Виды резервирования……………………………………………………….. | |
| Надежность систем при постоянном общем резервировании……………. | |
| Надежность систем при постоянном раздельном резервировании………. | |
| Надежность систем со смешанным соединением элементов…………….. | |
| Приближенный метод преобразования треугольника в звезду и обратно…………………………………………………………… | |
| Приближенный метод исключения элементов……………………………. | |
| 6. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЛОГИКО-ВЕРОЯТНОСТНЫМ МЕТОДОМ………………………………... | |
| Алгебра логики………………………………………………………………. | |
| Логические функции работоспособности и неработоспособности……… | |
| Вероятность работоспособного и неработоспособного состояния СЭС… | |
| 7. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ СХЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ………………………………………………………. | |
| Учет преднамеренных отключений………………………………………... | |
| Преднамеренные отключения при последовательном соединении элементов…………………………………………………………………..… | |
| Преднамеренные отключения при параллельном соединении элементов…………………………………………………………………….. | |
| Влияние организации обслуживания на надежность схем……………….. | |
| Влияние надежности коммутационной аппаратуры и устройств релейной защиты и автоматики на надежность схем……………………... | |
| Расчет показателей надежности схем электроснабжения………………… | |
| Расчет показателей надежности электроустановок……………………….. | |
| ПРИЛОЖЕНИЕ…………………………………………………………………. | |
| БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………... |
Редактор Т.А. Москвитина
Компьютерная верста О.Н. Савостеевой
ИД № 06039 от 12.10.2001
Подписано в печать 16.09.03. Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная.
Отпечатано на ризографе. Усл. печ. л. 4,5. Уч.-изд. л. 4,5.
Тираж 200. Заказ 486.
_______________
Издательство ОмГТУ. 644050, Омск, пр. Мира, 11.
Типография ОмГТУ