Методы оптимизации схем распределительных устройств с учетом надежности: Методическое руководство к курсовому и дипломному проектированию и практическим занятиям, страница 3

Перечисленные особенности метода рассмотрим на примере рис. 1, где показаны связи расчетного k-го элемента со смежными элементами схемы.

В соответствии с рис.1 частота устойчивых отказов k-го элемента складывается из следующих составляющих:

·    – частота устойчивых повреждений самого k-го элемента;

·    частота аварийной потери k-го элемента в результате повреждения в статическом состоянии и при оперативных переключениях любого из  выключателей, которыми он соединен с i-ми элементами схемы;

_·  частота аварийной потери k-го элемента в результате повреждения любого из n_k i–х элементов, сопровождающегося отказом (k - i)-го выключателя, которым i-й элемент присоединен к k-му элементу.

_{·  —} частота аварийной потери k-го элемента в результате повреждения в статическом состоянии и при оперативных переключениях любого из выключателей, которыми j-е элементы подсоединены к i-м элементам, сопровождающегося отказом (k - i)-го выключателя, которым i-й элемент присоединен к k-му элементу;

·   _— частота аварийной потери k-го элемента в результате повреждения любого из j-х элементов, сопровождающегося одновременным отказом (i – j) – го выключателя, которым этот элемент подсоединен к i-му элементу, и
(k – i)-го выключателя, которым i – й элемент подсоединен к k-му элементу.

Рис. 1. Фрагмент РУ

Частота устойчивых отказов k-го элемента а^у_эл.k вычисляется как сумма перечисленных составляющих. Последними составляющими иногда вследствие их малости пренебрегают. Так делают в тех случаях, когда они заведомо несоизмеримо малы по сравнению с первыми составляющими.

В рассматриваемом методе учитывается, что схема может находиться в нормальном или ремонтном режимах, при которых производится ремонт одного или группы элементов схемы.

Рассмотрим основные положения метода на примере.

3.2. Оценка надежности распредустройства с тремя

выключателями на две цепи

 Рассмотрим показатели надежности РУ по рис. 2, на котором показана схема ГРЭС с четырьмя генераторами по 500 МВт.

Исходные данные [4,9]

Энергоблок 500 МВт:

параметр потока отказов ω^кз_.бл = 0,1 I/год.

ЛЭП 500 кВт:

длина L_ЛЭП = 400 км, параметр потока устойчивых отказов
ω_л^у = 0,4 1/год на 100 км, коэффициент устойчивых отказов К_у =
= 0,36 о.е. Суммарная частота отказов данной ЛЭП ω_л⁰ = ω_л^у х (L_ЛЭП / 100) / К_у = 4,44 I/год.

Сборные шины 500 кВт:

параметр потока отказов ω_сш = 0,04 I/год, частота плановых простоев h _сш = 1, I/год, среднее время планового простоя Т_пл.сш = = 24,5 час/ простой.

Выключатели 500 кВ:

·  выключатели в цепях ВЛ (2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 12) ω_вл =
= 0,12 I/год, ω⁰_вл = 0,16 I/год, ω^Σ_вл = 0,2 1/год;

·  выключатели в других цепях (1, 4, 10, 11) ω_вт =
= 0,048, ω⁰_вт = 0,064 1/год, ω^Σ_вт = 0,08 1/год;

·  относительная частота отказов в отключении КЗ q_в (без АПВ) = 0,018 I/откл, q^*_в (с АПВ) = 0,024 I/откл, среднее время восстановления Т_в.в = 87.6 ч, h_в = 2 I/год, среднее время планового ремонта Т_пл.в = 175,2 час/простой.

При расчетах учесть, что на ЛЭП имеется АПВ (К_а = 0,25). Есть АПВ и на шинах (К_а = 0,25). Пропускная способность ЛЭП равна 900 МВт.

Первый пункт расчета – разделение схемы на однотипные участки. Для схемы рис. 2 все ячейки однотипные, т. е. с 3/2 выключателями на цепь, к которым присоединены одна ЛЭП и один блок.

Второй пункт расчета – определение относительной длительности нормального и ремонтного режимов. Расчеты ведутся для одной ячейки ОРУ-500 кВ. Для второй, третьей ячейки и т. д. будет то же самое.

Рис.2. Полуторная схема

В качестве ремонтных режимов для простоты учитываются только режимы плановых ремонтов. В каждой ячейке находится оборудование верхней и нижней систем шин, а также три выключателя (разъединителями пренебрегаем).

Общая продолжительность плановых ремонтов составит

                                 (1)

Относительная продолжительность плановых ремонтов каждого элемента определяется следующим образом:

                                        (2)

Рассчитанные по формуле (2): t^пл_в = 0,04, t^пл_сш = 0,0028.

Тогда в соответствии с (1) t^рем_сх = 0,1256. Вероятность нахождения схемы в нормальном режиме

t^н_сх = 1 — t^рем_сх = 0,8744.                             (3)

Третий пункт расчета– определение общей частоты отказов секции сборных шин, которая складывается из следующих составляющих:

· частоты отказов самой секции (КЗ на секции) – ω⁰_сш;

     · частоты таких отказов любого из двух выключателей, соединяющих трансформаторы блоков (1 и 4) и любого из двух, соединяющих линии со сборными шинами (2 и 3), при которых КЗ остается со стороны рассматриваемой секции — 2ω⁰_вт + 2ω⁰_вл;

     · частоты отказа выключателя (q_в) при отключении КЗ на смежном элементе (на двух ЛЭП и двух блоках) 2 q*_в ω⁰_л + 2 q_в ω_{кз бл}. Здесь q*_в учитывает АПВ на ЛЭП, а q_в – не учитывает АПВ, поскольку на блоках АПВ нет.

Более сложными случаями, например, одновременным отказом двух выключателей пренебрегаем из-за их малой вероятности. В результате общая частота отказов секции сборных шин равна

α⁰_сш = ω⁰_сш + 2ω⁰_вл + 2ω⁰_вт + 2 q*_вω⁰_л + 2 q _вω_{кз бл} =        (4)

= 0,04 + 2. 0,16 + 2. 0,064 + 2. 0,024. 4,44 + 2. 0,018. 0,1 =
= 0,7041, I/год

Четвертый пункт расчета – определение частоты отказов одного энергоблока. Отказы ЛЭП не рассматриваем, поскольку пропускная способность ЛЭП гораздо больше мощности блоков и отказы ЛЭП по этой причине менее опасны, чем отказы блоков.

В нормальном режиме работы станции частота отказов одного блока складывается из следующих составляющих:

     · частоты повреждения самого блока ω⁰_бл (далее считаем, что ω⁰_бл = 0, так как в соответствии с третьим пунктом из показателей надежности РУ следует исключить частоту отказов блоков, линий и других элементов, подключенных к РУ);

      · частоты таких отказов любого из двух выключателей, к которым присоединен блок, при которых КЗ остается со стороны блока ω⁰_вл + ω⁰_вт;

      · частоты отказа выключателя, соединяющего рассматриваемый блок с секцией сборных шин, при КЗ на этой секции; при этом из α⁰_сш, посчитанной по формуле (4), надо вычесть ω⁰_вт, поскольку на одном и том же выключателе одновременно не может быть двух разных отказов q*_в (α⁰_сш – ω⁰_вт);