Практическое занятие. Определение параметров надежности для цепи 35 кВ из двух последовательных ветвей

Практическое занятие №3.

Определение параметров надежности для цепи 35 кВ из двух последовательных ветвей

Цель работы. Практическое ознакомление с основами расчета надежности систем электроснабжения по средним значениям вероятностей состояния элементов. Исследование влияния параметров надежности элементов электрических схем на надежность функционирования систем электроснабжения.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Современные системы электроснабжения являются частью электроэнергетических систем, которые отличаются от других технических систем не только большими размерами, но и сложным характером взаимосвязей между отдельными элементами и внешней средой, а также между объектами производства и потребления энергии. Одной из основных характеристик системы является надежность, определяющая экономическую эффективность функционирования системы.

Взаимодействие между системой электроснабжения и внешней средой носит вероятностный характер и можно говорить лишь о некоторой вероятности достижения цели - передачи энергии потребителю в требуемом объеме. Под надежностью любого технического объекта будем понимать его способность выполнять определенные задачи в определенных условиях эксплуатации, а применительно к системам электроснабжения - обеспечение потребителей электроэнергией в пределах допустимых показателей ее качества (напряжения, частоты). Надежность системы электроснабжения сама является одним из показателей качества системы. Однако, этот показатель существенным образом отличается, например, от показателей качества системы по энергии. Если система не обладает необходимой степенью надежности, то все остальные показатели качества теряют свое практическое значение, поскольку они не могут быть полноценно использованы в эксплуатации.

В качестве количественного показателя эффективности принимают отношение реального выходного эффекта к идеальному, т.е. отношение математического ожидания отпущенной потребителю электроэнергии в реальной системе к математическому ожиданию энергии в идеальной по показателям функционирования системе. Количественная оценка эффективности является одним из конечных результатов всех расчетов надежности силовых систем, каковыми являются системы электроснабжения. При этом недоотпуск электроэнергии потребителям, обусловленный отказами элементов оборудования, определяется с учетом реальных характеристик электропотребления. Очевидно, что количественная оценка эффективности системы электроснабжения должна базироваться на количественных показателях ее надежности. Необходимы методы оценки надежности, позволяющие работать с минимумом исходных данных, в то же время обеспечивающие достоверные результаты, по возможности простые, позволяющие рассматривать достаточно большое количество вариантов. Поэтому в рамках цели данной работы применяется более простой вероятностный метод расчета надежности по средним значениям характеристик элементов схемы.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА РАСЧЕТА ПО СРЕДНИМ ЗНАЧЕНИЯМ ВЕРОЯТНОСТЕЙ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ 2.1 СРЕДНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕМЕНТА

Под элементом системы электроснабжения в расчете надежности понимаются отдельные электрические машины и аппараты:

генераторы, трансформаторы, выключатели, отделители, короткозамыкатели, разъединители, сборные шины, а также присоединения. При расчете показателей надежности по средним значениям вероятностей состояния используются следующие статистические данные:

1) параметр потока отказов ω (при простейшем потоке интенсивность отказов λ = ω), т.е. среднее количество отказов в единицу времени (обычно год), отнесенное к одному элементу [1/год]. Для линий электропередач параметр потока отказов относится к 1 км линии [1/км⋅год];

2) среднее время восстановления (аварийного ремонта) tв [час/одно восстановление];

3) средняя продолжительность преднамеренных отключений элемента (в основном для профилактических ремонтов оборудования) tп.

Ненадежность элемента (средняя вероятность отказового состояния) определяется средней вероятностью его суммарного простоя вследствие вынужденного отключения из-за повреждений и преднамеренных отключений для профилактики.

Вероятность вынужденного простоя элемента и линии qэ

Вероятность преднамеренного отключения, если время преднамеренного отключения в течении года tп

Вероятность суммарного простоя  q Σ

Вероятность рабочего состояния p

2.2 ВЕРОЯТНОСТИ ОТКАЗОВОГО И БЕЗОТКАЗОВОГО СОСТОЯНИЙ СХЕМ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ ЭЛЕМЕНТОВ

 Если расчетная схема по надежности состоит из последовательно соединенных элементов, то она будет в рабочем состоянии тогда, когда все n – элементов будут находиться в рабочем состоянии.

Вероятность отказа схемы определяется как вероятность отказа хотя бы одного элемента. Вероятность этого события определяется с использованием формулы для нахождения вероятности суммы совместных событий qс

Для элементов электрических систем характерными являются соотношения, при которых qi<1. Поэтому при определении вероятности отказового состояния системы из n последовательно соединенных элементов вторым, третьим и т.д. слагаемыми правой части последнего равенства можно пренебречь, как числами более высокого порядка малости.

При последовательном соединении п элементов или блоков в системе, а также составных частей в устройстве надежность системы или устройства в соответствии с уравнением (4.1) составит

где Pi(t) — надежность /'-го элемента или блока в последовательном соединении. Здесь надежность /?,(/) может быть как экспоненциальной, так и неэкспоненциальной функцией времени.

Вероятность отказа системы или устройства, состоящих соответственно из последовательного соединения п элементов или частей, согласно уравнению (4.2)

Если величины надежности отдельных элементов в системе или составных частей какого-либо устройства изменяются во времени по экспоненциальному закону

то уравнение (4.5), с учетом уравнения (4.7), примет вид

где Х₉ Х₂, ...» К — средние постоянные величины интенсивностей отказов отдельных элементов или составных частей устройства в долях единицы на 1 ч работы; t — время работы элемента или части устройства, ч.

Вывод: