Методы оптимизации схем распределительных устройств с учетом надежности: Методическое руководство к курсовому и дипломному проектированию и практическим занятиям, страница 5

Таким образом, можем определить общую по станции частоту одновременного отказа двух блоков, учитывая, что пара блоков I-IV аналогична паре II-III:

α ^н_2бл = 2[2 q_вω_в + 2 q²_вω_{кз бл} + (q*_в)²(α⁰_сш – 2ω⁰_вт – 2 q_вω_к.бл)] =
      = 0,004246 1/год                                                                        (12)

При ремонте верхней системы сборных шин или выключателей 1, 4 блоки I и IV не могут отказать одновременно, так как цепь между ними оказывается разорванной, а блоки II и III отказывают точно так же, как в нормальном режиме. Аналогично получается при ремонте нижней системы шин или выключателей 10 и 11. Таким образом, на протяжении времени 2τ^пл_сш + 4τ^пл_в имеем следующую частоту одновременного выхода из строя двух блоков:

При ремонте выключателей 2 или 3, 9, 12 по сравнению с нормальным режимом уменьшится только составляющая, связанная с повреждением системы шин и одновременным отказом двух выключателей, т. е. α⁰_сш уменьшится на ω⁰_вл + q*_вω⁰_л, а частота отказов одновременно двух блоков уменьшится по сравнению с нормальным режимом на (q*_в)²(ω⁰_вл + q*_вω⁰_л) =
= 0,0001535 1/год.

В результате имеем в рассматриваемом режиме α₂ ≈
» 0,0041 1/год на протяжении времени 4τ^пл_в.

Рассмотрим режим ремонта выключателей среднего ряда (5, 6, 7 или 8 поочередно). Например, при ремонте выключателя 5 частота отказов I и IV блоков одновременно складывается из следующих составляющих:

·  частоты таких повреждений выключателя 4, при которых КЗ остается на обоих выводах выключателя 4, поскольку при этом отключается верхняя система шин и блок I также отдаляется от схемы ω_вт;

·  частоты КЗ на блоке IV, сопровождающихся отказами в отключении выключателя 4 q_вω_{кз бл};

·  частоты таких повреждений выключателя 8, при которых КЗ остается со стороны верхних выводов при одновременном отказе в отключении выключателя 4 q_вω⁰_вл;

·  частоты КЗ на верхней системе сборных шин при одновременном отказе выключателя 4 в отключении; при этом из α⁰_сш надо вычесть те повреждения, которые уже были учтены в предыдущих пунктах настоящего перечня q_в (α⁰_сш – ω⁰_вт – q_вω_{кз бл}).

Таким образом, для двух блоков – I и IV имеем:

          α¹₃ = ω_вт + q_вω_{кз бл.} + q*_вω⁰_вл + q*_в (α⁰_сш – ω⁰_в – q_вω_{кз бл.}) =

        = 0,06896 1/год                                                                      (14)

«Нижняя» же пара блоков будет отказывать так же, как в нормальном режиме, т. е. с α₁ = 0,002123. Общая частота отказов одновременно двух блоков на станции в рассматриваемом режиме составит α₃ = α₁ + α¹₃ = 0,07108 1/год на протяжении 4τ^пл_в, так как при ремонте остальных выключателей среднего ряда результаты расчетов будут теми же самыми.

Общая частота отказов одновременно двух блоков равна:

α_2бл = ∑α_iτ_i = α₁(2τ^пл_сш + 4τ^пл_в) + α₂. 4τ^пл_в + α₃4τ^пл_в + α^н_2бл. τ^н_сх;

τ^н_сх = 1-2τ^пл_сш — 12τ^пл_в = 1-2. 0,0028 – 12. 0,04 = 0,5186        (15)

α_2бл = 0,002123(2. 0,0028 + 4. 0,04) + 0,0041. 4. 0,04 +

+ 0,07108. 4. 0,04 + 0,004246. 0,5144 = 0,01456 1/год.

Отказ большего количества блоков одновременно, например трех, можно считать в рассматриваемой схеме нереальным – для этого одновременно должны отказать четыре выключателя (в нормальном режиме), что очень маловероятно.

Следует учесть, что рассматриваемый метод при расчете частоты выхода из строя одного блока учитывает одновременно и вероятность выхода из строя двух блоков одновременно, о чем было сказано. Поэтому, для того чтобы определить частоту
выхода из строя только одного блока, надо из α_1бл вычесть α_2бл, т. е. α_1блΣ = 2,2012 – 0,01456 = 2,18664 1/год.

Шестой пункт расчета – определение времени аварий на ОРУ, математического ожидания недоотпуска электроэнергии и ущерба от ненадежности.

Подсчитанные выше частоты отключений одного и двух блоков характеризуют ненадежность РУ, так как соответствующие частоты отказов блоков сами по себе уже были вычтены из полученных значений.

Повреждения элементов РУ на станции обычно довольно быстро ликвидируются путем оперативных переключений. При этом время ликвидации аварий в рассматриваемой схеме складывается из времени оперативных переключений (Т_оп = 0,5 ч) и времени набора мощности блоком из «горячего» состояния (Т_наб.м. = = 0,5 ч), так как блок присоединен к схеме через два выключателя. Если, например, один выключатель отказал, то за (Т_оп + Т_наб.м.) схему восстанавливают за счет оставшегося в работе выключателя. Таким образом, общее время ликвидации аварии обычно составляет Т_{ликв.ав.}= 1 ч.

Исключениями являются случаи отказа одного выключателя во время ремонта другого. Если, например, находится в плановом ремонте выключатель 1-й (j-й), а отказал 5-й (i-й), то время ликвидации аварии гораздо больше 1 ч., оно равно времени совместного простоя (Tij) отказавших выключателей. То же самое относится к ремонту выключателя 5-го и аварии в этот период на 1-м, т.е. по каждому блоку будет два таких сочетания.

В работе [1] для аналогичного случая время существования аварии рассчитывалось по выражению:

Т_доп = Σ ω_r τ_j [Тij – T_оп],                                 (16)

где ω_i – параметр потока отказов выключателя ω_i = ω^Σ_в = 2ω⁰_в – ω_в; (для выключателей i = 1, 4, 10, 11 — ω_iт = 0,08, а для выключателей i = 5, 6, 7, 8 – ω_iв = 0,2); τ_j =τ^пл_в = 0,04 — для всех выключателей; Т_ij – рассчитывается по следующей формуле:

        (17)

причем j-й выключатель находится в плановом ремонте, а на i-м выключателе возникло короткое замыкание;  – интенсивность восстановления. Подсчитаем Tij для случаев i =1, j =5 и наоборот:

Общее дополнительное время, которое следует учесть по РУ в целом:

Т_доп= ΣК. ω_i. τ_j [T_ij — T_оп],                          (18)

где К = 4 – количество блоков, присоединенных к РУ. Определим дополнительное время для следующих пар выключателей: 1-5; 4-12, 10-6 и 11-7: Т_доп1 = 4.0,08. 0,04. (49,71 – 0,5) = 0,63 часа. Дополнительное время для пар 5-1, 12-4, 6-10, 7-11 составит: Т_доп2 = 4. 0,2. 0,04. (49,68 – 0,5) = 1,57 часа, а суммарное время равно Т_доп = 2,2 часа.

Теперь определим общее количество электроэнергии, недоотпущенное станцией в течение года из-за аварийности распредустройства: