Показатели надёжности элементов электрической сети

Надёжность есть свойство системы выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданныx пределах. Степень выполнения функций характеризуется значениями некоторых функционалов, называемых показателями нaдёжности. В ЭЭС в качестве её функций целесообразно рассматривать бесперебойное снабжение потребителей электроэнергией требуемого качества.

Надёжность функционирования ЭЭС определяется надёжностью и техническими показателями оборудования (генераторы, ЛЭП и т. д. ), схемой электрической сети, обеспеченностью электростанций энергоресурсами, режимами работы (запасами статической и динамической устойчивости), качеством обслуживания, величиной резервов. Большинство факторов, влияющих на надёжность системы, можно целенаправленно изменять как за счёт более рационального использования затрат (при проектировании, изготовлении, монтаже и эксплуатации оборудования и системы в целом), так и за счёт увеличения этих затрат. Поэтому надёжность ЭЭС есть её технико-экономический показатель.

В зависимости от исследуемых функций системы рассматривают следующие виды отказов:

1. Частичная или полная потеря работоспособности какого-либо элемента системы независимо от того отражается это на электроснабжении потребителей или нет.

2. Ограничение электроснабжения потребителей системы (района), вызываемое повреждением. элементов или непредвиденным ростом нагрузки.

3. Недопyстимое отклонение напряжения из-за повреждений или роста нагрузки.

4. Нарушение статической или динамической устойчивости.

При отказах элементов энергосистем возможно полное или частичное отключение потре6ителей. Это вызывает ущерб у потребителей, связанный с ликвидацией расстройства электроснабжения. В свою очередь и энергосистема несёт ущерб, так как возникают простои оборудования, необходимо ремонтировать отказавшее оборудование.

Математическое ожидание годового ущерба ЭЭС при отказах её оборудования определим по формуле:

,

где – математическое ожидание недоотпуска электроэнергии, кВт·ч/год;

– удельный ущерб ЭЭС, руб./кВт·ч.

Основной характеристикой отказов элементов служит параметр потока отказов , изменяющийся в процессе эксплуатации (рис. 4.1).

При оценке надёжности следует брать соответствующее периоду нормальной работы.

Параметр определяют на основе статистических дaнныx об отказах при эксплуатации

,

где n – число однотипныx элементов, находящихся в одинаковых эксплуатационньrx условиях;

m – число отказов за Т лет.

Второй показатель надёжности - средняя продолжительность отказа (время восстановления) - . Если на отыскание и устранение m отказов было затрачено время , то

.

Рис.4.1. Зависимость параметра потока отказа от срока эксплуатации

Зная и , можно определить ряд других показателей надёжности.

Средняя продолжительность безотказной работы

, ч.

Вероятность работоспособности

, о.е.

Вероятность отказа

.

При .

Пользуясь законом Пуассона, можно определить вероятность m отказов за время t

.

Вероятность того, что не произойдёт ни одного отказа за год

.

Для ЛЭП длиной l километров

.

Для ЛЭП на двухцепных опорах или проходящих: по одной трассе необходимо выделить отказы, приводящие к простоям одной цепи и простоям двух цепей.

Отказ каждой цепи

;

отказ двух цепей

.

Отказы ячеек выключателeй зависят от собственных отказов и от числа отключаемых к. з. на линиях

,

где l – длина присоединённой линии, км.

Внезапные отказы составляют 0,6 от общего числа отказов

.

При внезaпныx отказах выключателей отключившиеся элементы могут быть введены в работу в большинстве случаев раньше, чем будет произведён ремонт выключателя:. Это время включения равно

, ч,

где – число разъединителей, которые должны быть отключены для отделения повреждённого элемента (выключателя) и включены для ввода отключившегося присоединения (линии, трансформатора).

Для распределительных устройств с двойной системой шин среднее число отказов обеих шин определяют по формуле:

,

где – коэффициент ( равен 0,1 для ТЭС и 0,05 для подстанций и ГЭС);

– параметр потока отказов i-го выключателя;

n – число выключателей, присоединённых: к сборным шинам.