Расчёт надежности двухцепной линии

Для составления схемы надежности в исходной схеме электрической сети объединяются все источники питания, а линии замещаются блоками, связанными между собой и с потребителем и источниками питания так, как в исследуемой схеме сети. На рис. 8. показана схема сети и операция составления схемы надежности.

 

Рис. 8. а) – Исходная схема сети; б) схема надежности

Для большей наглядности схему надежности можно привести к виду, где шины источников питания ИПи шины потребителя (П) представлены параллельными прямыми

 

Рис. 9. Упрощенная схема надежности

 

Двухцепные линии в схеме надежности представляются тремя блоками, как показано на рис. 10. Блоки 1 и 2отражают отказы и плановые ремонты каждой из цепей отдельно, а блок 1-2 – одновременные отказы обеих цепей.

Для схем сети без замкнутых контуров схема надежности содержит лишь последовательно и параллельно соединенные блоки (рис. 8 а и б). При наличии в сети замкнутых контуров в схеме надежности появляются пёремычки между параллельными ветвями (рис. 11).

Расчет по схеме надежности проводится путем ряда преобразований последовательно или параллельно включенных блоков в эквивалентные до тех пор, пока шины источника питания и потребителя не окажутся связанными одним эквивалентным блоком (рис. 9 б и в ). Показатели надежности этого блока (рис. 9,г) и являются искомыми показателями надежности электроснабжения потребителя.

 

 

 

Рис. 10. К расчёту показателей надежности двухцепной линии

Рис. 11.

Для п последовательно включенных блоков показатели надежности эквивалентного блока приближенно (без учета возможности их одновременных простоев) определяются по формулам (1-6)

Для двух параллельно включенных элементов i и j эквивалентный блок характеризуется только показателями надежности, так как одновременные плановые простои элементов предполагаются недопустимыми. Показатели надежности эквивалентного блока

(2-22)

(2-23)

 

где Т_В;В - средняя длительность одновременного вынуж­денного простоя, равная согласно выражениям (2-6) —(2.8):

 

(2-24)

 

Т_Вi;Пj и Т_Вj;Пi - средние длительности одновременного, простоя при наложении отказа на плановый ремонт, определяемые по (2-13) или (2-14).

Если пропускная способность отдельных связей меж­ду потребителем и источниками питания или мощность

 

Рисунок 12

 

отдельных источников не может обеспечить полного снабжения потребителя электроэнергией, то кроме пере­рывов электроснабжения, определяемых показателями надежности результирующего блока (например, блок IV рис. 2-б,г), необходимо учитывать режимы, в которых происходит ограничение электроснабжения. Так, если в схеме на рис. 2-5,а пропускная способность линий Л4 и JI5 или мощность источника питания ИПЗ меньше на­грузки потребителя, то возможны ограничения потреби­теля, математические ожидания и длительности которых определяются показателями надежности и плановых простоев блока III (рис. 2-6, в).

Для блок-схем с перемычками (рис. 2-8) рассчиты­ваются характеристики эквивалентных блоков для двух схем, получаемых из исходной, а именно: первой (рис. 2-9,а), в которой в перемычке нет блока, т. е. без учета вынужденных и плановых простоев блока; второй (рис. 2-10, а), в которой пермычка вообще отсутствует. По полученным показателям надежности этих схем шм; Т_ВМ (рис. 2-9,6) ω_L; T _bL(рис. 2-10,6) и известным коэффициентам вынужденного и планового простоев блока перемычки К_Вi и K_Пi вычисляются результирую­щие показатели надежности электроснабжения:

 

(2-25)

(2-26)

 

В качестве примера произведем расчет математического ожида­ния перерывов электроснабжения и их средней длительности для схемы, приведенной на рис. 2-5,а.

Параметры линий электропередачи и их показатели надежности даны в табл. 2-1. Возможность проведения плановых ремонтов линий в периоды с благоприятными климатическими условиями учтена коэффициентом k_ω = 0,5.

 

Линия	Напряже­ние, кВ	Длина, км	ω, 1/год	TВ, ч	μ, 1/год	Tп, ч
			0.7
			0.84
			0.5
			0.6			8
			0.4

Таблица 2-1

 

1. Расчет показателей надежности блока /, эквивалентного па­раллельно включенным блокам 1 и 2 (рис. 2-6,а, б).

Коэффициенты вынужденного и планового простоев блоков 1 и 2в соответствии с (1-6)' и (1-9):

 

Параметр потока отказов блока I в соответствии с (2-22)

Длительность одновременного вынужденного простоя при наложении отказа на плановый ремонт в соответствии с формулой (2-13)

Среднее время восстановления блока I в соответствии с (2-23)

 

2. Расчёт показателей надёжности плановых простоев блока II, эквивалентного последовательно соединённым блокам 4 и 5.

Параметр потока отказов и среднее время восстановления блока II, в соответствии с (2-18) и (2-19)

Частота и средняя продолжительность плановых простоев блока II в соответствии с (2-20) и (2-21)

Показатели надёжности блоков III и IV рассчитываются аналогично. Результаты расчёта сведены в таблицу 2-2

Блок	ω, 1/год	TВ, ч	μ, 1/год	Tп, ч
I	0.006	5.3
II	1.0
III	0.506
IV	0.006	4.6		0

Таблица 2-2

 

Из таблицы 2-2 можно видеть, что полные перерывы электроснабжения характеризуются математическим ожиданием числа перерывов, равным 0.006 1/год, или равно примерно 1 раз за 170 лет при средней длительности вынужденных простоев 4.6 ч. Плановые перерывы электроснабжения отсутствуют.

При недостаточных пропускной способности линий Л4 и Л5 или мощности источника питания ИП3 ограничения потребителя будут при вынужденных и плановых простоях блока III: математическое ожидание вынужденных ограничений равно 0.506 или 1 раз за 2 года при средней длительности 14 часов; плановые ограничения 5 раз в год при длительности 8 часов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ю.Е. Гуревич, К.В. Кабиков. Особенности электроснабжения, ориентированного на бесперебойную работу промышленного потребителя. М.: Изд-во «ЭЛЕКС-КМ», 2005.
2. ГОСТ 27.002-89. Межгосударственный стандарт. Надежность в технике. Основные понятия термины и определения. М. Изд-во стандартов, 2002.
3. ГОСТ 21027-75. Системы энергетические. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1987.
4. Папков Б.В. Терминология современной электроэнергетики / Б.В. Папков: Нижегород. гос. тех. ун-т. – Н. Новгород: Изд-во Волго-Вятской академии гос. Службы, 2006. – 92 с.
5. ГОСТ 19431-84. Энергетика и электрификация термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1984.
6. ГОСТ 27.004-85. Межгосударственный стандарт. Надежность в технике. Системы технологические. Основные понятия термины и определения. М. Изд-во стандартов, 2002.
7. ГОСТ 13109-97. Межгосударственный стандарт. Качество электрической энергии. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М. Изд-во стандартов, 2002.
8. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003.
9. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003.
10. Л.К. Осика. Организационные и технические мероприятия по обеспечению надежности электроснабжения потребителей – субъектов оптового и розничного рынков электроэнергии // Электрика № 6, 2004. С. 3-11.
11. Правила устройства электроустановок. Раздел 1. Общие правила. Глава 1.2. 7-е изд. М.:.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002, 184 с.
12. Гук Ю.Б. Теория надежности в электроэнергетике. М.: Энергоатомиздат­ – 1990., 206с., ил.
13. Папков Б.В., Пашали Д.Ю. Надежность систем электроснабжения / Учеб. пособие / Б.В. Папков, Д.Ю. Пашали УГАТУ, Уфа.: изд-во УГАТУ – 2007, 192 с., ил.
14. Розанов М.Н. Надежность электроэнергетических систем. М.: Наука – 1974., 175 с., ил.
15. Надежность систем энергетики и их оборудования. Справочник в 4-х т./ Под общ. ред. Ю.Н. Руденко. Т.2. Надежность электроэнергетических систем / Справочник. М.: Энергоатомиздат­ – 2000., 568с., ил.
16. Шалин А.И. Надежность и диагностика релейной защиты энергостистем / Учебное пособие. Н.-Новгород: изд-во НГТУ, 384 с. ил.
17. Трубицын В.И. Надежность электростанций: Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1997., 240 с.: ил.
18. Солдаткина Л.А. Электрические сети и системы: Учебное пособие для вузов. – М.: Энергия, 1978., 216 с., ил.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А