Методы оптимизации схем распределительных устройств с учетом надежности: Методическое руководство к курсовому и дипломному проектированию и практическим занятиям, страница 7

Пренебрегая величинами низшего порядка, получаем суммарную частоту одновременных отказов двух блоков на станции в нормальном режиме работы схемы:

    α^н_2бл = 2ω_вт + 4(2ω⁰_лq¹_вq_в + ω⁰_л (q*_в)²) + 4(ω_{кз бл} + 2ω⁰_вл) q +
    + 8 q_в²(ω_{кз бл} + ω⁰_вт) = 2. 0,048 + 4(2. 4,44. 0,024. 0,018 +
    + 4,44. (0,024)²)+ 4(0,1 + 2. 0,16)0,018 + 8. 0,018²(0,1 + 0,064) =
     = 0,15224 1/год.                                                                        (22)

Рассмотрим режим планового ремонта одного из выключателей 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. Например, при ремонте выключателя
1 КЗ на ЛЭП 1 может привести к отказу двух блоков только при одновременном отказе выключателей 2 и 10, т. е. только в одном из трех перечисленных выше сочетаний. КЗ же на остальных ЛЭП будут приводить к отказу двух блоков одновременно при тех же условиях, что и в нормальном режиме. В результате коэффициент при соответствующей составляющей частоты изменится с 12 на 10. Аналогично изменится и следующая составляющая частоты отказов одновременно двух блоков: поскольку выключатель 1 в ремонте, то КЗ на его верхних выводах возникнуть не может и соответствующая величина должна быть исключена из частоты отказов. Для оставшихся же трех блоков все останется таким же, как и в нормальном режиме. Изменится и последняя составляющая частоты отказа двух блоков одновременно. При КЗ на блоке 1 или на выключателе 9 со стороны левых выводов к одновременному выводу из работы блока II может привести только одновременный отказ выключателей 3, 4, т. е. на одно сочетание меньше, чем в нормальном режиме работы схемы. Аналогично дело обстоит и при КЗ на блоке II или левых выводах выключателя 10. Для блоков же III и IV все остается таким же, как и в нормальном режиме. В результате коэффициент при соответствующей составляющей частоты изменится с 8 на 6. С учетом описанного получаем для рассматриваемого режима:

 α¹_2бл = 2ω_вт + ω⁰_л q*_в q_в + 3(2ω⁰_л q*_в q_в + ω⁰_л (q*_в)²) +
(ω_{кз бл} + ω⁰_вл) q_в + 3(ω_{кз бл} + 2ω⁰_вл) q_в + 6 q_в²(ω_{кз бл} + ω⁰_вт) =

       = 0,1476 1/год                                                                          (24)

Рассмотрим режим планового ремонта любого из выключателей 9, 10. Применительно к тому же самому списку составляющих частоты отказов получаем

 α^II_2бл = 2ω_вт + 4(ω⁰_л q*_в q*_в + ω⁰_л (q*_в)²) + 2(ω_{кз бл} + 2ω⁰_вл) q_в +
       + 4 q_в²(ω_{кз бл} + ω⁰_вт) + 4 q_в²ω_{кз бл} = 0,0815 1/год.                     (25)

Общая частота отказов двух блоков на станции равна

α_2блΣ = α^н_2бл τ^н_сх + α¹_2бл 8τ^пл_в + α^II_2бл 2τ^пл_в = 0,1451 1/год          (26)

Часть этой величины была учтена в α_1бл, но не вся величина α_2блΣ, как это видно из сравнения перечней составляющих частот отказов одного и двух блоков, а только 4α_вω_{кз бл} + 2ω_в = 4. 0,018. 0,1 + 2. 0,048 = 0,1032. Вычтя эту величину из α_1бл, получаем аналогично предыдущему разделу α_1блΣ = 2,3208 – 0,1032 = 2,2176.

Отказы трех блоков и более одновременно не рассматриваем, так как эти события очень маловероятны.

Поскольку каждый блок подключен к окружающей схеме через три выключателя, дополнительного времени отключенного состояния блока, связанного с совместным простоем двух выключателей (см. предыдущий раздел), здесь не будет, а одновременный простой трех выключателей не рассматриваем из-за чрезвычайно малой вероятности.

В результате математическое ожидание недоотпуска электроэнергии из-за аварийности распредустройства в рассматриваемой схеме аналогично формуле (19) равно

Математическое ожидание ущерба в соответствии с формулой (20) составит:

при у₀ = 0.2 руб/кВт.ч УН = 6.27 х 10⁶ руб/год,

при у₀ = 0,6 руб/кВт.ч УН = 18,81 х 10⁶ руб/год.

Сравнение результатов расчетов по схемам рис. 2 и рис. 3.

Хотя частота отказов одного и двух блоков в схеме рис. 2 ниже, чем в схеме рис. 3, математическое ожидание недоотпуска электроэнергии в схеме рис. 3 оказалось ниже. Это обусловлено тем, что при одновременном простое двух выключателей, через которые блок присоединяется к окружающей схеме, блок рис. 3 продолжает работать через третий выключатель. В схеме же
рис. 2 он при этом простаивал.

В результате видим, что схема рис.3 дешевле схемы рис.2 (в ней на два выключателя меньше) и надежнее ее (величина ущерба от ненадежности в схеме рис.3 ниже, чем в схеме рис.2). Следовательно, следует отдать предпочтение схеме рис.3, но при этом необходимо учесть, что схема рис.3 плохо поддается расширению. Если в перспективе необходимость в расширении возникнет, то в затратах в схему рис.3 это нужно учесть в виде дополнительных капитальных вложений.

4. ВТОРОЙ АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД

ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

(авт. ДВОСКИН Л.И.)

4.1. ОСОБЕННОСТИ МЕТОДА

Еще один способ выбора оптимальной схемы РУ предложен Л. И. Двоскиным [7]. Рассмотрим особенности этого метода.

Первая особенность. Аналитический метод определения показателей надежности, разработанный Двоскиным Л. И., основан на использовании упрощенной математической модели отказов выключателей. Предложенная им модель учитывает зависимость частоты отказов выключателей от числа операций с ними при производстве оперативных переключений и зависимость частоты отказов выключателя при автоматическом отключении КЗ от длины ЛЭП, в которой установлен этот выключатель. Частота отказов каждого из выключателей подсчитывается следующим образом:

          (27)

где  – среднестатистическое значение параметра потока отказов выключателей, при этом считается, что все отказы – это повреждения типа «КЗ в обе стороны»; 0.6 – усредненная доля отказов воздушных выключателей при операциях выключателями для вывода присоединений в ремонт; 0.2 – доля отказов воздушных выключателей от общего числа при автоматическом отключении КЗ; 0.2 – доля отказов воздушных выключателей от общего числа в статическом режиме. Это соотношение установлено по данным эксплуатации для схемы с одним выключателем на присоединение и для линии средней длины c двумя отключениями в год для поучасткового ремонта (например, линия электропередачи длиной 400 км разбивается на 10 участков, ремонт которых выполняется по очередно), т.е. при операций выключателями в год. Средняя длина ЛЭП (), длина участка для поучасткового ремонта () и число участков для по участкового ремонта () могут быть приняты по [7] (см. табл. 2).