Аналитический метод расчета надежности электроустановок

Для определения ПН электроустановок аналитическим методом необхо­димо составить расчетную схему соединения их элементов. Расчетная схема отражает логику связей элементов с точки зрения надежности работы или отка­за всей установки. Расчетная схема ЭЭС часто не совпадает с электрической схемой. Иногда последовательно соединенные в электрической схеме элементы на логической схеме должны быть изображены параллельным соединением и наоборот. Например, шинные разъединители всех параллельных по электриче­ской схеме присоединений составляют, последовательную цепочку, если рас­сматривается погашение сборных шин. Расчет проводится путем замены парал­лельных и последовательных цепей эквивалентными элементами, для чего ис­пользуются формулы, определяющие общее число аварийных отключений, длительность аварийных простоев для эквивалентного элемента.

Длительность планового ремонта для каждого случая подсчитывается ис­ходя из существующих закономерностей ремонтных работ. Необходимо учиты­вать, что одновременные отключения цепи из двух параллельных элементов в плановый период не допускаются. За время отключения элемента с большой длительностью ремонта может быть произведен ремонт других элементов (с относительно меньшей длительностью ремонта).

В зависимости от применяемой схемы соединения восстановление элек­троснабжения может заключаться: в замене отказавшего элемента; ремонте по­врежденного элемента; в операции автоматического секционирования; в работе автоматики АВР, АПВ; при производстве переключений вручную.

Основные допущения аналитического расчета заключаются в следующем.

1) Перерывы электроснабжения, ликвидируемые работой автоматики (АПВ, АВР), не учитываются. Устройства РЗА считаются безотказными.

2) Кратковременные отключения (переключения вручную) подсчитываются отдельно. Длительность перерывов электроснабжения при кратковремен­ных отключениях принимается 20…30 мин. Расчетная схема для кратковременных отключений должна содержать только элементы, соединенные после­довательно; параллельные ветви не учитываются.

3) При длительных отключениях (ремонт) учитываются отказы парал­лельных цепей, из-за наложений повреждений одного элемента на аварийное восстановление другого и аварийных повреждений на плановые отключения.

4) Расчетные схемы для всех видов отключений составляются отдельно для каждого потребителя или (и) групп потребителей.

5) Если параллельные цепи имеют перемычку (линии, переключательные посты, секционные или шиносоединительные выключатели), расчетные схемы для кратковременных и длительных отключений составляются для режимов как с включенной перемычкой, считая ее абсолютно надежной, так и с отключен­ной, считая ее находящейся в плановом или аварийном ремонте.

6) Аналитические расчеты основываются на предположении, что поток отказов элементов на расчетном промежутке - простейший, пуассоновский, а закон распределения вероятности восстановления - экспоненциальный.

При сделанных допущениях для показателей надежности элементов элек­троустановок справедливы следующие формулы теории надежности. Для коэффициентов аварийного и планового простоя

; .

Для среднего числа отказов за время t: . При последовательном соединении элементов:

интенсивность отказов – ;

длительность восстановления – ;

коэффициент аварийного простоя – (5.1)

коэффициент планового простоя – , (5.2)

среднее время одного планового ремонта – ,

где η_посл – частота плановых ремонтов;

m _ц– количество плановых ремонтов в течение ремонтного цикла;

– длительность планового ремонта элемента, максимальная из всех отключаемых в j -м простое.

Пример. [2] На рис. 5.6 приведена схема питания подстанций 110 кВ, предназначенных для глубокого ввода на территорию промышленного пред­приятия. Расчетные значения показателей надежности элементов этой схемы даны в табл. 5.2.

Рис. 5.6. Схема системы

Таблице 5.2

Элемент	№ на схеме	λ t, 1/год	T в, ч	τпл, час/год
Трансформатор	1...6	0,01
Выключатель подстанции	7...12	0,05
Участок ВЛ	13...16	0,5
Выключатель магистральный	17...20	0,02

Показателями надежности для схем питания потребителей являются час­тоты аварийных отключений двух трансформаторов каждой подстанции λ_ав и коэффициенты аварийного простоя q _ав.

Решение. Составим расчетные схемы, для кратковременных (рис. 5.7) и длительных (рис. 5.8) аварийных отключений.

Рис. 5.7. Схема замещения при кратковременном отключении подстанции 1

В соответствии с расчетной схемой рис. 5.7 имеем:

.

Рис. 5.8. Схема замещения при длительном отключении подстанции 1

В соответствии с расчетной схемой рис. 5.8 имеем:

(5.3)

Учитывая, что q ₂ + q ₈ = q ₁ + q ₇, на основании (5.1) и (5.2) вычисляем:

.

Здесь принято τ_пл1, так как для трансформатора это время больше, чем для выключателя анализируемой подстанции.

Тогда .

Аналогично:

После подстановки полученных значений в (5.3) имеем:

Основную составляющую в общем числе погашений дают аварийные от­ключения ЛЭП, поэтому время восстановления питания потребителей при дли­тельных отключениях принято T _{ав д} = 8 ч = T _авЛЭПд. При кратковременных – время перерыва питания составляет 0,25 ч, если переключения производит пер­сонал подстанции, и 0,5 ч, если переключения производит ВОБ.

Коэффициент аварийного простоя при переключениях, производимых персоналом подстанции по (5.1)

.

Суммарная частота возможных отключений подстанции 1:

.

Дата добавления: 2015-04-30