Безотказность электроустановок

Электроустановки состоят из большого числа элементов как восстанавливаемых, так и невосстанавливаемых. Структура такого объекта представляется в виде схемы, показывающей взаимодействие элементов при реализации поставленной задачи. При этом элементы могут быть соединены по-разному с точки зрения выполнения рабочих функций. Для расчета надежности таких объектов удобно строить структурную схему надежности, которая, с точки зрения безотказности, сводится к параллельному или последовательному соединению элементов. При параллельном соединении отказ элементов не приводит к отказу ЭУ, при последовательном - отказ любого элемента приводит к отказу ЭУ. Последняя схема является наиболее распространенной. При последовательном соединении элементов можно воспользоваться формулами интенсивность отказов

,

вероятность безотказной работы

.

Для расчета вероятности безотказной работы ЭУ, состоящей из n параллельно соединенных элементов, используют формулу:

,

где – вероятность безотказной работы i-го элемента.

В качестве примера рассмотрим функциональную модель двухтрансформаторной подстанции (рис.2.8). Как видно из рисунка, приемники подключены через параллельно соединенные ячейки КРУН, а каждый приемник имеет последовательно включенные коммутационные аппараты, силовые трансформаторы и элементы воздушных линий. Все приемники резервированы через другие источники питания. Основным режимом работы является питание через свои трансформаторы.

Рис.2.8. Функциональная схема двухтрансформаторной подстанции 35/10 кВ: ВЛ-35 – воздушная линия 35 кВ; МВ-35 – маслянный выключатель 35 кВ; КРУН – ячейки комплектных распределительных устройств наружной установки 10 кВ; ВЛ-10 – воздушная линия электропередачи 10 кВ; СТ-35 – силовой трансформатор 10/0,4 и 35/10 кВ

При наличии данных о надежности основных и резервных элементов можно оценить надежность каждого присоединения КРУН и определить количественные показатели надежности подстанции. Таким образом, зная структурную схему надежности объекта и показатели безотказности входящих в ее состав элементов, можно оценить безотказность различных схем соединения элементов по известным методикам, а затем объекта в целом.

Пример расчета показателей надежности схем распределительных устройств (РУ). Рассмотрим два варианта схем РУ:

1) одиночная система шин (рис.2.9);

2) одиночная секционированная система шин (рис.2.10).

Для каждого варианта оценим показатели надежности как без обходной системы шин, так и с ней.

Рис.2.9. Одиночная система шин

Рис.2.10. Одиночная секционированная система шин

Данные схемы РУ могут быть использованы либо на питающей подстанции в вариантах а) и б) схем сети, либо на приемной подстанции в варианте в) (рис.2.11).

Для расчета примем следующие показатели надежности и плановых ремонтов выключателей РУ:

= 0,026 1/год; = = = 0,020 1/год;

= 0,6; = 100 ч; = 0,05; = 0,3 1/год;

= 180 ч; = 0,4; = 0,1 ч.

Рис.2.11. Схемы сети: а) нерезервированная сеть – одноцепная ЛЭП; б) резервированная сеть – двухцепная ЛЭП; в) резервированная сеть – две одноцепные ЛЭП, проходящие по раздельным трассам, – двустороннее питание

Соответствующие параметры потока отказов выключателей - внезапных и выявляемых при осмотрах

= = 0,6∙0,026 = 0,016 1/год;

= = (1-0,6) 0,026 = 0,010 1/год;

= 0,6∙0,020 = 0,012 1/год.

В качестве примеров в табл. 2.2 приведены результаты расчетов первого варианта схемы РУ без обходной и с обходной системой сборных шин, а в табл. 2.3. - второго варианта без обходной системы сборных шин. В табл. 2.2 и 2.3 объединены соответственно ремонтные режимы и отказы выключателей, приводящие к одинаковым последствиям. При расчетах в таблицах учитывались лишь внезапные отказы выключателей, приводящие к действию защиты сборных шин. Отказы, выявляемые при осмотрах, учитывались дополнительно для нерезервированного варианта схемы сети.

Таблица 2.2