Выбор схемы РУ ВН неоднозначен, поскольку с одной стороны установка выключателей на стороне высшего напряжения в связи с дороговизной кажется экономически необоснованной, но с другой стороны применение их в электроснабжении промышленных предприятий приводит к снижению экономических потерь во много раз при авариях и перерывах электроснабжения. Так как в схеме с выключателем время восстановления напряжения значительно ниже, то происходят меньшие нарушения технологического процесса, а так же предотвращается развитие аварий технологических установок. Особенно это важно в нефтеперерабатывающей и химической промышленности, т. к. перерывы в электроснабжении могут привести к значительному экономическому ущербу в технологии.
Достоверность вышесказанного можно подтвердить рассчитав надежность рассматриваемых схем.
Для расчета надежности в схему без выключателей на стороне высшего напряжения (рис. 5а) включено большее количество элементов, чем в схему с выключателями (рис. 5б), так как необходимо учитывать все элементы схемы до отключающего элемента, которым для схемы (рис. 5а) является высоковольтный выключатель подстанции системы.
Ремонтная перемычка QS7,QS8 (рис. 5а) и QS5,QS6 (рис. 5б) в нормальном (эксплуатационном) режиме работы не влияет на надежность схемы. Перемычка используется только в периоды ремонта одного из вводов. Поэтому в расчетах надежности она не учитывается.
В соответствии со схемами электроснабжения (рис. 5, а,б) составляют блок-схемы расчета надежности (рис. 6, а,б), заменяя элементы схем распределительных устройств блоками и нумеруя их по порядку.
Затем разделяют полученные блок-схемы на логические расчетные схемы (ЛРС) I, II, III и IV для упрощения расчетов.
а) б)
Рис. 6. Блок-схемы расчета надежности
Сначала рассчитывают надежность для схемы без выключателей на стороне высшего напряжения (рис. 5а).
Показатели надежности элементов схемы представлены в таблице 6.
На низкой стороне подстанции рациональное напряжение будет определено технико-экономическим сравнением в расчете системы распределения. Учитывая, что показатели надежности элементов СЭС на напряжение 6 и 10 кВ одинаковы, то на данном этапе ограничиваются указанием возможных вариантов напряжения системы распределения.
Таблица 6 - Показатели надежности элементов СЭС
№ элемента на расчетной схеме
Элементы
wа,
(1/год)
Т х 10-3, (год)
wр,
tр х 10-3,
(год)
ИП1, ИП2
Источники питания предприятия
0
-
1, 3, 5, 7, 9, 11
Разъединитель 110 кВ
0,008
1,712
2, 8
Ячейка с воздуш-м выключателем 110 кВ
0,18
1,256
0,67
2,28
4, 10
Воздушная линия электропере- дачи 110 кВ на 1 км длины
0,011
0,913
1,00
6, 12
Трансформатор силовой 110/6-10
0,01
20,55
13, 14, 15, 16
Ячейка масляного выключателя 6,10 кВ
0,035
0,26
0,91
17, 18, 19, 20
Отходящая линия 6,10 кВ при развитии отказов
0,012
0,114
Комплект АВР 6,10 кВ:
· вероятность отказа
· вероятность развития отказа при действии АВР
0,04
Неавтоматическое включение резервного питания
0,038
Секция шин 6,10 кВ
0,228
Сначала рассчитывается ЛРС I и II.
1. Определяют показатели аварийных отключений вводов ().
Средний параметр потока отказов для I ввода из-за аварийных отключений равен сумме параметров потока отказов элементов I ввода и параметра потока отказов источника питания I ввода :
(6.3.1)
Средний параметр потока отказов для II ввода из-за аварийных отключений равен сумме параметров потока отказов элементов II ввода и параметра потока отказов источника питания II ввода :
(6.3.2)
Среднее время восстановления напряжения для I ввода после аварийного отключения , равно:
(6.3.3)
Среднее время восстановления напряжения для II ввода после аварийного отключения , равно:
(6.3.4)
2. Показатели аварийных отключений из-за отказов шин ТП или из-за развития отказов со стороны присоединений ().
Присоединениями в данном случае являются по две ячейки () с масляным выключателем на каждой секции шин , а шины ТП образованы низкой стороной трансформатора, то есть число потока отказов шин равно числу потока отказов трансформатора . Аналогичная ситуация и для длительности восстановления напряжения. Средний параметр потока отказов и среднее время восстановления напряжения для I ввода из-за развития отказов со стороны присоединений:
(6.3.5)
(6.3.6)
Средний параметр потока отказов и среднее время восстановления напряжения для II ввода из-за развития отказов со стороны присоединений:
(6.3.7)
(6.3.8)
3. Показатели аварийных отключений секций шин ().
Средний параметр потока отказов и среднее время восстановления напряжения для I ввода из-за аварийных отключений секций шин, то есть аварийных отключений ввода () или развития отказов со стороны присоединений ():
(6.3.9)
(6.3.10)
Средний параметр потока отказов и среднее время восстановления напряжения для II ввода из-за аварийных отключений секций шин, то есть аварийных отключений ввода () или развития отказов со стороны присоединений ():
(6.3.11)
(6.3.12)
4. Показатели полных отключений вводов ().
Определение показателей (р – отключение для профилактического ремонта или обслуживания) производится исходя из предположения, что возможности совмещения ремонтов элементов ввода реализованы не полностью. Числовые характеристики плановых ремонтов элементов 1, 2, 3, 4, 5, (7, 8, 9, 10, 11) образуют одну ремонтируемую группу с показателями:
Элемент 1, 3, 5 (7, 9, 11) – разъединитель 110 кВ в ремонтируемую группу не включен, так как его профилактическое обслуживание проводится одновременно с ремонтом воздушной линии электропередач 110 кВ и воздушного выключателя 110 кВ.
Средний параметр потока отказов и среднее время восстановления напряжения для I ввода из-за аварийных отключений ввода () или отключений для профилактического ремонта и обслуживания ():
(6.3.13)
(6.3.14)
Средний параметр потока отказов и среднее время восстановления напряжения для II ввода из-за аварийных отключений ввода () или отключений для профилактического ремонта и обслуживания ():
(6.3.15)
(6.3.16)
5. Затем определяются показатели полных отключений секций шин ().
Средний параметр потока отказов и среднее время восстановления напряжения для I ввода из-за аварийных отключений ввода, отключений для профилактического ремонта и обслуживания () или развития отказов со стороны присоединений ():
(6.3.17)
(6.3.18)
Средний параметр потока отказов и среднее время восстановления напряжения для II ввода из-за аварийных отключений ввода, отключений для профилактического ремонта и обслуживания () или развития отказов со стороны присоединений ():
(6.3.19)
(6.3.20)
Далее переходят к расчету ЛРС III и IV.
Поскольку параметры элементов, составляющих ЛРС III и IV одинаковы и число потока отказов а также время восстановления расчет будет представлен на примере ЛРС III, для ЛРС IV он идентичен.
6. Показатели аварийных отключений из-за отказов шин ТП или из-за развития отказов со стороны присоединений ().
На данном этапе проектирования количество отходящих линий неизвестно, поэтому для упрощения расчетов принимают число присоединений mIII = 1 для обоих секций шин – 3 и 4 (секции шин пронумерованы в соответствии с номерами источников питания (ИП) для данных секций). Показатели надежности для элементов 17 и 18 ЛРС III и для секций шин 6-10 кВ (табл. 6), равны: , .
Средний параметр потока отказов и среднее время восстановления напряжения для 3 секции шин из-за развития отказов со стороны присоединений:
(6.2.1.21)
(6.2.1.22)
Средний параметр потока отказов и среднее время восстановления напряжения для 4 секции шин из-за развития отказов со стороны присоединений:
(6.3.23)
(6.3.24)
7. Показатели надежности отдельных секций шин ТП при сохранении электроснабжения на других – индивидуальные показатели ().
Средний параметр потока отказов и среднее время восстановления напряжения для 3 секции шин из-за отказов ИП () с учетом вероятности отказа АВР или развития отказов со стороны присоединений ():
(6.3.25)
(6.3.26)
Средний параметр потока отказов и среднее время восстановления напряжения для 4 секции шин из-за отказов ИП () с учетом вероятности отказа АВР или развития отказов со стороны присоединений ():
(6.3.27)
(6.3.28)
8. Показатели аварийных отключений секций шин ().
Средний параметр потока отказов и среднее время восстановления напряжения для 3 секции шин из-за отказов ИП () или развития отказов со стороны присоединений ():
(6.3.29)
(6.3.30)
Средний параметр потока отказов и среднее время восстановления напряжения для 4 секции шин из-за отказов ИП () или развития отказов со стороны присоединений ():
(6.3.31)
(6.3.32)
9. Показатели полных отключений ввода ().
Показатели для данной ЛРС не определяются, так как на вводе схемы элементов нет, а вышерасположенные элементы относятся к I и II ЛРС, при расчете которых ремонтные показатели уже были учтены. Отсюда, показатели надежности полных отключений ввода ЛРС III () равны показателям надежности из-за аварийных отключений ввода, которыми в данном случае являются показатели ИП 3 и ИП 4 ():
10. Показатели полных отключений секций шин ().
Так как показатели надежности полных отключений ввода ЛРС III () равны показателям надежности ИП 3 и ИП 4 () соответственно, то показатели полных отключений секций шин равны показателям аварийных отключений секций шин соответственно:
11. Показатели полного отключения ТП ().
Показатели одновременного отказа ИП 3 и 4 секции шин:
(6.3.33)
(6.3.34)
Полное отключение ТП происходит при:
· аварийном отключении 4 секции шин (аварийное отключение ввода или аварийное отключение из-за отказов шин ТП или из-за развития отказов со стороны присоединений) во время ремонта или аварии на 3 секции шин и наоборот;
· аварийном отключении из-за отказов шин ТП или из-за развития отказов со стороны присоединений во время аварии или ремонтных работ на вводе 3 секции шин с учетом отказа АВР (то же для 4 секции шин);
· аварийном отключении 3 или 4 секции шин (аварийном отключении ввода или аварийном отключении из-за отказов шин ТП или из-за развития отказов со стороны присоединений)с учетом ложного срабатывания АВР;
· отказе обоих источников питания.
Учитывая все вышеперечисленное, показатели надежности полного отключения ТП () равны:
(6.3.35)
(6.3.36)
12. Показатели, характеризующие отказы одной, но любой, секции ТП при сохранении напряжения на другой ():
(6.3.37)
(6.3.38)
13. Отказы каждой из секций независимо от работоспособности другой ():
(6.3.39)
(6.3.40)
(6.3.41)
(6.3.42)
14. Отказы любого вида ():
(6.3.43)
(6.3.44)
15. Вероятность безотказной работы и коэффициент простоя, характеризующие все вышерассмотренные случаи нарушения электроснабжения определяются по формулам (6.3.45) и (6.3.46). Так при отключении секции 3 при сохранении питания 4 секции:
(6.3.45)
(6.3.46)
Результаты расчета сведены в таблицу 7.
Таблица 7 - Показатели надежности для схемы с разъединителями (рис. 5а).
Разновидности нарушения электроснабжения
Числовой показатель надежности
Отключение секции 3(5) при сохранении питания 4(6) секции
0,267
0,429
0,766
0,013×10-3
Отключение секции 4(6) при сохранении питания 3(5) секции
Отключение одной из секций [3 или 4 (5 или 6)] при сохранении питания другой
0,534
0,586
0,026×10-3
Отключение секции 3(5) независимо от сохранения питания 4(6) секции
0,284
0,911
0,753
0,03×10-3
Отключение секции 4(6) независимо от сохранения питания 3(5) секции
Отключение секций 3 и 4 (5 и 6) одновременно
0,017
8,41
0,983
0,016×10-3
Любое нарушение ЭС
0,551
0,077
0,576
0,042×10-3
Теперь определим показатели надежности для схемы с выключателями на стороне высшего напряжения (рис. 5б).
Показатели надежности элементов схемы представлены в таблице 8.
Таблица 8 - Показатели надежности элементов СЭС
1, 3, 5, 7
2, 6
Ячейка с воздушным выклю-чателем 110 кВ
4, 8
9, 10, 11, 12
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13
