Методы оптимизации схем распределительных устройств с учетом надежности: Методическое руководство к курсовому и дипломному проектированию и практическим занятиям, страница 2

При внезапных отказах выключателей отключившиеся элементы (генераторы, трансформаторы, линии электропередач) обычно могут быть введены в работу раньше, чем будет закончен ремонт выключателя. Длительность простоя определяется временем, необходимым для выполнения переключения , где – время, необходимое, для того чтобы установить характер повреждения (для станций и РУ с обслуживанием = 0,1 – 0,3 часа [4]); = 0,1 часа – время отключения разъединителей, которые должны быть отключены (включены) для отделения поврежденного выключателя и ввода отключившихся элементов в работу; — число разъединителей, которые должны быть отключены (включены) для отделения поврежденного выключателя и ввода отключившихся элементов.

Надежность выключателей в выполнении функции автоматического отключения коротких замыканий можно характеризовать относительной частотой отказа срабатывания (условная вероятность отказа q_в). Относительная частота отказов в автоматическом отключении КЗ на ЛЭП (на фазу) в зависимости от напряжения составляет [4] (см. табл. 1).

Таблица 1

U, кВ	220	500	750
qв, о.е.	0,005	0,007	0,011

3. ПЕРВЫЙ АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД

ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

(авт. СИНЧУГОВ Ф.И.)

3.1.  Особенности метода

После выбора оптимальной структурной схемы станции, описанного в [1,3], необходимо выбрать с учетом надежности оптимальные схемы распределительных устройств. Один из путей решения этой задачи предложен Ф. И. Синьчуговым и описан в работах [6, 9]. Рассмотрим этот метод.

В таблично-логическом методе расчета показателей надежности станций [1] принималась простейшая модель отказов выключателя. Считалось, что при любом его повреждении отключаются элементы, присоединенные к рассматриваемому выключателю с обеих сторон. Проще говоря, эта модель предполагала, что при любом повреждении выключателя с обеих его сторон появлялись короткие замыкания. Поскольку в расчетах кроме выключателей участвовали еще энергоблоки, трансформаторы и другие элементы с большими коэффициентами аварийного простоя, то такое упрощение мало влияло на точность расчета. Иначе дело обстоит при выборе оптимальной схемы РУ. Основными элементами здесь являются выключатели, и неточный учет их надежности может сильно исказить результаты расчетов. Поэтому на этом этапе расчетов вводится более точная и более сложная модель отказов выключателя, в чем заключается первая особенность рассматриваемого метода.

В соответствии с работами [5,6] считается, что отказы выключателей могут происходить в трех режимах: в статическом состоянии выключателя (обычно при повреждении изоляции); при производстве оперативных переключателей; при автоматическом отключении коротких замыканий.

Отказы выключателей могут приводить к следующим последствиям с точки зрения воздействия на окружающую схему:

·  к отключению одного рассматриваемого элемента, к которому присоединен выключатель (второй элемент при этом может отключаться, а может и нет);

·  к отключению сразу обоих элементов, которые соединяются выключателем.

В соответствии с этим для выключателей приняты такие показатели надежности:

·  ω⁰_в, I/ год – параметр потока отказов, приводящих к отключению одного или обоих сразу элементов (последнее – необязательно, а один – рассматриваемый – элемент отключится наверняка) в статическом состоянии и при проведении оперативных переключений;

·  ω_в, I/год – параметр потока отказов, приводящих к отключению сразу двух объединяемых выключателем элементов в статическом состоянии и при проведении оперативных переключений;

·  q_в, (с АПВ или без АПВ), I/откл –относительная частота отказов выключателя при автоматическом отключении им коротких замыканий;

·  ω^Σ_в = 2 ω⁰_в – ω_в – результирующий параметр потока отказов выключателя в статическом состоянии и при оперативных переключениях, приводящих к разрыву соединяемой им цепи.

Второй особенностью рассматриваемого метода является то, что каждый элемент схемы характеризуется общим параметром потока отказов w⁰_эл, учитывающим все виды возникающих отказов, и параметром потока устойчивых отказов w^у_эл = К_А. w⁰_эл, который учитывает только отказы, связанные с неуспешными действиями АПВ. Коэффициент неуспешных действий АПВ для разных элементов и разных видов АПВ лежит в пределах 0< K_А Ј 1. Например, для ЛЭП К_А = 0,2…0,3.

При расчетах надежности главной схемы электрических соединений станции [1] учитывались только устойчивые отказы.

Третьей особенностью является то, что рассматриваемый метод предназначен для выбора оптимальной схемы распредустройства, о чем уже говорилось выше. Поскольку элементы самого РУ имеют по отношению к силовым элементам (котлу, генератору, турбине, ЛЭП) довольно высокую надежность, то расчет, например, по таблично-логическому методу, давал разницу где-то в третьем-четвертом знаке, что вследствие неизбежных округлений и неточности расчетов могло привести к довольно большим погрешностям. В рассматриваемом же методе из конечных показателей надежности РУ исключается все, что дают силовые элементы основной схемы (котлы, турбины, генераторы, трансформаторы, ЛЭП), и остаются только те показатели, которые имеет непосредственно РУ. Это повышает точность расчетов при выборе оптимальной схемы РУ.

Четвертой особенностью является то, что рассматриваемый метод учитывает «каскадное» развитие аварии, т. е. отказ одного и более выключателей при коротких замыканиях на смежных элементах. Частота отказа рассматриваемого элемента складывается из следующих составляющих:

·  частоты отказов самого рассматриваемого элемента (в качестве примера возьмем ЛЭП);

·  частоты отказов выключателей, смежных с рассматриваемой ЛЭП;

·  частоты отказов рассматриваемой ЛЭП при отказе выключателя соединяющего ее, например, со смежными блоками (при КЗ на блоке);

·  частоты отказов рассматриваемой ЛЭП из-за неотключения ее выключателей при повреждении «следующих» выключателей (см. рис. 1) и т.д.

В результате расчет ведется по все более удаляющимся от рассматриваемого элемента повреждениям.