Реферат: Расчет надежности электроснабжения подстанции Южная
Результаты расчетов по приведенным выше формулам сведены в табл.14,15.
1.6. Модель отказов и восстановления для отделителей и короткозамыкателей
Для отделителей и короткозамыкателей составим модель аналогичную разъединителям и проведем подобный расчет. Исходные данные и результаты расчета сведем в таблицу 16,17,18,19.
Таблица 16
Статистический ряд внезапных отказов отделителей
|
X, ч |
X, ч |
X, ч |
X, ч |
| 31377 | 35695 | 31623 | 34179 |
| 33786 | 34416 | 35974 | 33762 |
| 32653 | 34130 | 34558 | 34679 |
| 34579 | 33325 | 32455 | 34091 |
| 32231 | 32471 | 34825 | 36149 |
|
Т=33848 |
l=3E-05 |
||
Таблица 17
Статистический ряд времени восстановления отделителей
|
восстановление |
|||
| 8,1 | 5,9 | 6,1 | 6,9 |
| 7,4 | 7,8 | 8,1 | 7,1 |
| 8,9 | 9,0 | 10,6 | 8,8 |
| 6,7 | 10,2 | 9,2 | 7,9 |
| 9,9 | 7,0 | 8,3 | 6,0 |
|
Т=7,98933 |
m=0,12517 |
||
Таблица 18
Статистический ряд внезапных отказов короткозамыкателей
|
X, ч |
X, ч |
X, ч |
X, ч |
| 32430 | 36893 | 32685 | 35326 |
| 34920 | 35570 | 37181 | 34895 |
| 33749 | 35275 | 35718 | 35842 |
| 35739 | 34443 | 33544 | 35235 |
| 33312 | 33560 | 35993 | 37362 |
|
Т= |
34984 |
l= |
2,9E-05 |
Таблица 19
Статистический ряд времени восстановления короткозамыкателей
|
восстановление |
|||
| 8,3 | 6 | 6,2 | 7 |
| 7,5 | 8 | 8,3 | 7,2 |
| 9,1 | 9,2 | 10,9 | 9 |
| 6,8 | 10,4 | 9,4 | 8,1 |
| 10,1 | 7,1 | 8,5 | 6,1 |
|
Т=8,16 |
m=0,12255 |
||
1.6. Модель отказов и восстановления для шин
Рассматриваем два типа шин: питающие шины, идущие от трансформатора к вводному выключателю; секции шины. Так как шины голые то для них применим показательный закон распределения внезапных отказов. Причиной внезапных отказов является воздействие токов короткого замыкания. Расчет произведем аналогично результаты расчетев сведем в таблицу 20,21,22,23
Таблица 20
Статистический ряд внезапных отказов питающих шин
|
X, ч |
X, ч |
X, ч |
X, ч |
| 760215 | 856936 | 768768 | 867865 |
| 1001326 | 870594 | 1001022 | 874998 |
| 794916 | 905950 | 964405 | 814378 |
| 969966 | 956631 | 840253 | 903270 |
| 888089 | 806707 | 894381 | 823804 |
|
Т= |
878224 |
l= |
1,14E-06 |
Таблица 21
Статистический ряд времени восстановления питающих шин
|
восстановление |
|||
| 2,1 | 2,9 | 2,3 | 3,5 |
| 3,7 | 3,8 | 3,8 | 3,9 |
| 3,0 | 4,3 | 3,0 | 3,7 |
| 4,4 | 3,9 | 4,7 | 2,4 |
| 3,3 | 3,6 | 3,1 | 4,2 |
|
Т=3,48353 |
m=0,28707 |
||
Таблица 22
Статистический ряд внезапных отказов секций шин
|
X, ч |
X, ч |
X, ч |
X, ч |
| 760215 | 856936 | 768768 | 867865 |
| 1001326 | 870594 | 1001022 | 874998 |
| 794916 | 905950 | 964405 | 814378 |
| 969966 | 956631 | 840253 | 903270 |
| 888089 | 806707 | 894381 | 823804 |
|
Т= |
878224 |
l= |
1,1E-06 |
Таблица 23
Статистический ряд времени восстановления секций шин
|
восстановление |
|||
| 2,0 | 2,7 | 2,2 | 3,3 |
| 3,5 | 3,6 | 3,6 | 3,7 |
| 2,8 | 4,2 | 2,8 | 3,5 |
| 4,3 | 3,7 | 4,5 | 2,3 |
| 3,1 | 3,4 | 2,9 | 4,1 |
|
Т=3,33011 |
m=0,30029 |
||
2. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАЖЕНИЯ
2.1. Расчет последовательных соединений
Анализ системы последовательно соединенных, восстанавливаемых элементов будем проводить с учетом двух условий: первое при отказе одного элемента интенсивности отказа оставшихся в работе элементов не изменяются; второе восстановление не ограничено, т.е. любой отказавший элемент начинает немедленно восстанавливаться.
Для электротехнического оборудования принято выделять четыре составляющих времени восстановления:
t=tОБ + tOP + tЛ + tOВ,
где tOБ – время обнаружения; tOP – время организации; tЛ – время ликвидации отказа; tOВ – время опробывания и включения в работу.
Поскольку каждая составляющая представляет собой случайную величину со своим законом распределения, интенсивность восстановления являются величиной не постоянной. Однако на основании теоремы теории восстановления с достаточной точностью можно воспользоваться показательным законом распределения. Интенсивность восстановления определяется по данным статистического ряда Z1...Zn, где Zi – время восстановления после отказа. Интенсивность восстановления
(2.1)
Интенсивность восстановления всех элементов схемы была рассчитана в главе1.
Для системы из n последовательно соединенных восстанавливаемых элементов суммарная интенсивность отказав цепи может быть найдена по выражению
(2.2)
Среднее время безотказной работы последовательной цепи
ТСР = 1/L. (2.3)
Среднее время восстановления
tСР 
(2.4)
Вероятность безотказной работы системы из n последовательно соединенных элементов на интервале времени от 0 до t0
P=e -Lt (2.5)
Коэффициент готовности
(2.6)
При расчете учитываем, что сами шины и вводные выключатели на 6 и 10 кВ одинаковые, и будем рассматривать надежность электроснабжения по одному из низших напряжений, упростим исходную схему рис.2. до расчетной рис.3.
Рассчитаем последовательные звенья схемы, представленной на рис.3. Так как схема состоит из двух одинаковых в отношении надежности параллельных ветвей, то проведем расчет только для одной ветви. Упростим схему для этого каждую последовательную цепочку заменим на эквивалентный в отношении надежности элемент Э1 иЭ2 см рис.4. Тогда заменим последовательно соединенные элементы: Л1.1, Л1.2, Р1, О1, КЗ1, Т1.1, Т1.2, Ш1, В1.1, В1.2, Ш3 на эквивалентный элемент Э1 см рис.4. Характеристики надежности данного элемента определим по выражениям (2.2)...(2.6).
Рис. 2. Схема электроснабжения в отношении надежности
Рис. 3. Упрощенная схема электроснабжения в отношении надежности
Интенсивность отказов
=l/ТЛ1.1+l/ТЛ1.2+1/ТР1+1/ТО1+1/ТКЗ1+1/ТТ1.1+1/ТТ1.2+1/ТШ1+1/ТВ1.1+
+1/ТВ1.2+1/ТШ3=5.8/1699440 +5.8/2899560+1/61320 +1/33848 +1/34984 +1/40974 +1/56209 +1/878224 +1/11212 +1/13320 +1/878224=0.000289 , ч-1.
Среднее время безотказной работы последовательной цепи
ТСР = 1/L=1/0.000289=3460, ч
Среднее время восстановления
Интенсивность восстановления можно определить как величину, обратную среднему времени восстановления
Коэффициент готовности
Секционный выключатель, представленный в отношении надежности как два последовательно включенных элемента заменим на один эквивалентный Э1 см. рис.4., и произведем его расчет.
Интенсивность отказов
=1/ТВ3.1+1/ТВ3.2=1/10516 +1/12350=0.000176 , ч-1.
Среднее время безотказной работы последовательной цепи
ТСР = 1/L=1/0.000176=5679, ч
Среднее время восстановления
Интенсивность восстановления можно определить как величину, обратную среднему времени восстановления
Рис.4. Эквивалентная схема
Рис. 5. Преобразованная эквивалентная схема
Коэффициент готовности
Далее определим параметры последовательного соединения элементов Э1 и Э2 по выражениям (2.2)-(2.6)
Интенсивность отказов
L=1/ТЭ1+1/ТЭ2=1/3460 +1/5679=0.000465 , ч-1.
Среднее время безотказной работы последовательной цепи
ТСР = 1/L=1/0.000465=2150, ч
Среднее время восстановления
Интенсивность восстановления можно определить как величину, обратную среднему времени восстановления
Коэффициент готовности
Схема преобразуется к виду, представленному на рис.5.
2.2. Учет резервирования
Анализ систем параллельно соединенных восстанавливаемых элементов будем проводить с учетом четырех условий:
- резервный элемент работает в нагруженном режиме;
- восстановление отказавших элементов не ограниченно;
- во время восстановления в элементах не могут возникать вторичные отказы;
- совпадение моментов наступления двух различных событий считаем практически невозможным.
Интенсивность отказов каждого из элементов Li найдена в предыдущем расчете. Интенсивность восстановления можно определить как величину, обратную среднему времени восстановления
(2.7)
Определим вероятности каждого из четырех состояний для стационарного режима. Система может находиться в четырех состояниях, три из которых являются работоспособными, четвертое – отказ:
- оба элемента работают;
- отказал первый элемент;
- отказал второй элемент;
- отказали оба элемента.
Вероятность первого состояния
Вероятность второго состояния
Вероятность третьего состояния
Вероятность четвертого состояния
Коэффициент готовности системы
КS = p1 +p2 +p3 .
Коэффициент простоя системы
RS = p4. (2.8)
Но можно сделать проще и рассчитать только коэффициент простоя, а коэффициент готовности найти как:
КS = 1 - p4.
Вероятность четвертого состояния
Коэффициент простоя:
КS = 1 - p4 = 1-0,069=0,93
Интенсивность отказа системы из двух взаиморезервирующих элементов
LS = LЭ3 × RЭ3 + LЭ12 × RЭ12 = 0,000289×(1-0,996)
+0,000465×(1-0,9924)=0,00000469
Среднее время безотказной работы системы
ТСРS = 1/LS = 1/0,00000469=213219 ч
Для большей части элементов электрических систем отношения l/m=10-3...10-4, поэтому в пределах t£ 4...5×tB справедливо соотношение
MS = MЭ3 +MЭ12= 0,07+0,06 = 0,13
Поскольку ограничение на восстановление не вводилось, то
ч
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Результаты вычислений показывают, что существующая схема подстанция "Южная" обладает достаточной надежностью. Среднее время безотказной работы системы составляет 213219 ч – 24,3 г. Система имеет коэффициент стационарной готовности равный 0,93.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ
ИСТОЧНИКОВ
1. Фокин Ю.А., Туфанов В.А. Оценка надежности систем электроснабжения. - М.: Энергоатомиздат, 1981.-224с.
2. Розанов М.Н. Надежность электроэнергетических систем. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 200с.
3. Р. Хэвиленд Инженерная надежность и расчет на долговечность. М.: Энергия, 1966. – 232с.
