Надежность электроустановок, тепловые режимы трансформаторов. Определение показателей надежности электроустановок

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого»

Кафедра «Электроснабжение»

ПРАКТИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ к решению задач по курсу

"Производство электроэнергии"  для студентов дневной и заочной форм обучения 

по специальности 1-43 01 03 "Электроснабжение" и 1-43 01 02

«Электроэнергетические системы и сети»

Темы: Надежность электроустановок, тепловые режимы трансформаторов

Гомель 2010

1.  Определение показателей надежности  электроустановок

Для расчета надежности электроэнергетических установок наибольшее распространение получили следующие методы: 1) логико-вероятностный; 2) логикоаналитический; 3) таблично-логический; 4) метод расчетных групп; 5) метод блок-схем; 6) метод минимальных путей и минимальных сечений.

Каждый метод имеет свои достоинства и недостатки. Общепринятого метода расчета надежности электроустановок в настоящее время нет.

Для расчета надежности схем электрический соединений удобно использовать таблично-логический метод. Табличная форма записи требует анализа работы электрической схемы в разных аварийных ситуациях и учета свойств и структуры конкретной схемы. Поэтому в дальнейшем в расчетах используется этот метод.

Метод предполагает поочередное целенаправленное рассмотрение отказов элементов электроустановки с влиянием их последствий в нормальном и ремонтном состояниях. Расчет ведется в табличной форме, причем по вертикали фиксируется ряд учитываемых элементов (i-й ряд), а по горизонтали – ряд расчетных режимов (j-й ряд).

Элементами электроустановки являются: присоединения (генераторы, трансформаторы, линии), выключатели и сборные шины.

В ряд учитываемых элементов электроустановки (i-й ряд) включаются те элементы, отключение которых приводит к снижению генерируемой мощности или ограничению выдачи электроэнергии в систему или местным потребителям. Исходными данными для расчета являются частота отказов ω_i, среднее время восстановления Т_в, частота m и длительность плановых ремонтов Т_р элементов электроустановки. Показатели надежности элементов электроустановки приведены в таблице 1.1.

Главная схема электрических соединений в ремонтных режимах, как правило, имеет худшую надежность. Последствия отказов элементов схемы в ремонтных режимах приводит, как правило, к отключению большего количества присоединений и , соответственно, большему снижению генерируемой мощности или недостатку электроэнергии потребителям.

Для режимного ряда (j-й) определяются значения относительной длительности режимов q_j. Относительная длительность нормального режима  n q_о=1−∑q _j .

j=1

Проектирование схемы электрических соединений ведут в два этапа: сначала разрабатывают структурную схему, а затем выбирают электрические схемы распределительных устройств (РУ) разных напряжений.

1.1.  Расчет показателей надежности структурных схем

При проектировании структурной схемы варьируемыми элементами обычно являются только трансформаторы (автотрансформаторы) блоков и связей между РУ. Поэтому рассматривают отказы этих элементов и их расчетные последствия. На этом этапе принимают, что схему РУ во всех вариантах одинаковы. Поскольку число элементов структурной схемы относительно невелико, то таблицу расчетных связей здесь  можно не составлять. 

Среднегодовой недоотпуск электроэнергии в систему из-за отказов трансформатора моноблока (без генераторного выключателя) определяют по выражению:

Т^устw_т(1− q_рб)Т_вт,                              (1.1)

∆W_Г =Р_ном

8760

где Т_уст – число часов использования установленной мощности генератора;  w_т, Т_вт  – частота отказов и среднее время восстановления трансформатора;  q_рб  –  вероятность ремонтного состояния блока, определяемая выражением:

wT^в + mТ^р

                                                                                       q=                                     .                                             (1.2)

8760

Если в блоке установлен генераторный выключатель, то среднегодовой недоотпуск электроэнергии определяют как,

              ∆W_Г =Р_ном Т^уст (w_тТ _вт +w_вТ_вв)(1− q_рб)Т_вт,               (1.3)             

8760

Если в блоке с генератором включен автотрансформатор (АТБ), то при этом всегда предусматривается генераторный выключатель. Отказ АТБ или генераторного выключателя (ВГ) может приводить не только к потере мощности энергоблока, но и аварийному снижению мощности других энергоблоков DР_г, переток  которой осуществляется через АТБ. Дополнительный недоотпуск электроэнергии в систему:

Т^уст w_тТ_вт +w_вТ_вв)(1− q_рб).               (1.4)                 

                                                   ∆W_пер =∆Р_пер               (

8760

Ущерб от недоотпуска электроэнергии для электростанций определяется по выражению:

У=У_с + У_f + У_пт,                                           (1.5)

где У_с – ущерб системе, связанный с внеплановым восстановительным