Статистические сведения о повреждаемости элементов элекктрической сети

Каждый элемент электрической сети (линия, трансформатор, выключатель и т.д.) может повредиться в поцессе эксплуатации. Причины повреждения могут быть различными:

      - стихийные бедствия (удар молнии в провода ЛЭП и перекрытие гирлянды изоляторов, обрыв провода при ураганном ветре или при сильном гололеде);

     - неправильные действия дежурного персонала (отключение ЛЭП с большой нагрузкой разъединителем);

     - перегрузка оборудования, которая приводит к старению изоляции и к преждевременному повреждению оборудования.

Исправление повреждений – аварийный ремонт – может производиться либо без отключения поврежденного элемента, либо с его отключением. Поэтому длительность аварийного ремонта зависит от многих причин – вида повреждения, типа элементов электрической сети, квалификации персонала, обеспеченности его соответствующими запасными частями и т.д.

В целях обеспечения более надежной работы оборудования и предотвращения его от излишних повреждений, при эксплуатации сетей производятся систематические осмотры, плановые и капитальные ремонты. Необходимая периодичность планово-предупредительных ремонтов ЛЭП и оборудования устанавливается Правилами техническойэксплуатации. Эти ремонты частично проводятся без отключения и частично с отключеним соответствующих элементов сети.

При оценке вероятности перерывов электроснабжения аварийные ремонты принято рассматривать в качестве случайных событий, так как длительность этих ремонтов и момент их проведения зависит от того, когда и какие аварийные состояния оборудования имели место. Проводимые при этом аварийные ремонты определяют характер проведения последующих плановых ремонтов.

Элементы сети могут также отключаться из-за отказа в работе или неправильной работы устойств релейной зашиты и автоматики. Такие отказы являются случайными событиями.

3.3 Расчёт надёжности систем электроснабжения

Каждый элемент электрической сети может находиться в отключенном состоянии при проведении аварийных или планово-предупредительных ремонтов. Определяя технико-экономическиепоказатели работы сети при ее эксплуатации или ее проектировании, важно оценить вероятную длительность перерывов электроснабжения потребителей в течение рассматриваемого периода времени (обычно одного года). Она определяется с помощью методов теории вероятности с учетом вероятностей отключения отдельных элементов и заданной схемы сети.

В любой момент времени каждый элемени сети находится в одном из трех состояний: рабочем, аварийного отключения или планового ремонта. За достаточно большой период времени элемент сети будет находиться определенную долю времени в каждом из этих состояний. Длительность каждого состояния определяется его вероятностью или относительной вероятностью длительности.

Под вероятностью какого-либо состояния понимают отношение его длительности, взятой за большой период наблюдения Т, к длительности этого периода. Например, вероятность аварийного простоя

где n_ав – ожидаемое число повреждений за период Т;

t_{ав. р.} – продолжительность аварийного ремонта, ч.;

t_ав – длительность аварийного простоя за период наблюдения Т, ч.

Вероятность планового ремонта определяется аналогично:

где t_{пл. р.} – длительность планового ремонта за период наблюдения Т, ч.

Зная вероятности аварийного простоя и планового ремонта отдельных элементов, можно определить вероятность перерывов электроснабжения потребителей, присоединенных к рассматриваемой электрической сети, содержащей n элементов.

Предположим, что снабжение потребителей выполняется по одной нерезервированной линии, показанной на рис. 3.1

В этой схеме перерывы электроснабжения потребителей будут иметь место как при аварийном отключении любого из последовательно включенных элементов электропередачи (выключателя В, линии Л и трансформатора Т), так и при отключении их для планового ремонта. Поэтому вероятность перерыва в электроснабжении потребителей будет равна сумме вероятностей аварийных простоев и плановых ремонтов всех элементов электропередачи:

q = q_л + q_т + q_в,

где q_л = (q_ав + q_пл)_л – для ЛЭП;

q_т = (q_ав + q_пл)_т – для трансформатора;

q_в = (q_ав + q_пл)_в – для выключателя.

Если плановый ремонт всех элементов производится одновременно, то из приведенных выражений, отражающих плановый ремонт, следует учитывать лишь одно, которое имеет наибольшее значение.

Перерыв электроснабжения потребителей, питаемых от двухтрансформаторной ПС (рис. 3.2), может произойти в случае совпадения аварийного простоя одного трансформатора (из-за аварии как самого трансформатора Т, так и ячеек выключателей В) с плановым ремонтом второго, атакже при совпадении аварийных простоев обоих трансформаторов.

Вероятность появления двух независимых событий равна произведению вероятностей этих событий. С учетом этого вероятность перерыва электроснабжения потребителей равна:

Q = 2q_ав∙q_пл + .

В этом выражении первый член учитывает совпадение аварийного простоя первого трансформатора с плановым ремонтом второго и наоборот, а второй член – совпадение аварийных простоев обоих трансформаторов.

Вероятность появления двух зависимых событий равна произведению вероятностей одного из них на условную вероятность другого, вычисленную при условии, что первое событие уже произошло. Исходя из этого, вероятность совпадения аварийного простоя одной цепи с прановым ремонтом второй

Q = 2∙k∙q_ав∙q_пл,

где k < 0,5 – коэффициент, учитывающий уменьшение вероятности совпадения этих событий из-за того, что возможно лишь наложение аварии на плановый ремонт, а не наоборот.

Для двухцепных ВЛЭП, выполненных на двухцепных или на одноцепных опорах, но проходящих по одной трассе, должны быть известны вероятность повреждения каждой из цепей (с учетом выключателей по концам линии)  и вероятность одновременного повреждения обеих цепей .

Для двухцепной воздушной линии могут быть приняты в среднем в течение одного года (Т = 8760 ч) следующие вероятности:

Значение вероятности Q_i определяется по схеме электроснабжения согласно достоверности отказа отдельных ее элементов.

Вероятность отказа отдельных элементов сети q_ав рассчитывается по параметру потока отказа w [1/год] и времени возобновления электроснабжения Т_в [год/отказ].

Тогда для любого типа оборудования

q_{ав об} = w_об×Т_{в об},

а для линии электропередачи

q_{ав л} = w_л×Т_{в л}×l / 100,

потому что w_л задается на 100 км длины. При расчетах q_{ав л}  учитывается тип ЛЭП и вероятность повреждения одной цепи  или двух цепей одновременно .

Вероятность перерыва в электроснабжении в резервированной магистральной сети рассчитывается по формуле [6]:

,                                     (2.3)

Величина вероятности  определяется с учетом повреждения одной цепи ЛЭП, а  обеих цепей:

,

(2.5)

.

Вероятность перерыва в электроснабжении в случае аварии за счет повреждения оборудования определяется как сумма вероятностей отказа всей цепочки элементов от шин ИП до шин низкого напряжения потребителя:

Вероятность перерыва в электроснабжения i-го узла нагрузки в замкнутой схеме рассчитывются как [14]

Q _i = q _ав1× q _ав2 + q _ав1×q _пл2 + q _ав2×q _пл1.

Вероятность отказа q _ав1 и q _ав2 определяются как сумма вероятностей потоков отказа всей цепочки оборудования слева и справа от шин ИП до шин 6, 10 кВ потребительских подстанций.

ЛЕКЦИЯ 4