ЛЕКЦИЯ 9

Контрольные вопросы

Контрольные вопросы

1. В чем причина различия справочных показателей надежности воздушных и кабельных линий электропередачи?
2. Проведите анализ причин повреждаемости трансформаторов.
3. Причины повреждаемости выключателей различных типов.
4. Как статистически определяется частота отказов элементов систем электроснабжения?
5. Как определяется для оборудования наработка на отказ?
6. Как изменяется интенсивность отказов элементов в различные периоды эксплуатации?
7. Назовите особенности моделирования отказов коммутационных аппаратов.
8. Что значит для линий электропередач коэффициент учета неустойчивых отказов?

ЛЕКЦИИ 7-8

МЕТОДЫ РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ

СЛОЖНЫХ СХЕМ

Надежность является, как известно, экономический категорией, поэтому в общем случае уровень надежности изменяется (как правило, повышается) за счет увеличения уровня затрат на сооружение и эксплуатацию электрических систем. Поэтому при проектировании и эксплуатации электрических систем стараются отыскать и осуществить такие решения, при которых соблюдалось бы оптимальное соотношение между затратами на производство и распределение электроэнергии и технико – экономическими последствиями от недоотпуска электроэнергии (ущерба) вследствие нарушений питания потребителей из–за отказов оборудования.

Прогнозирование ущерба основывается не только на знании технологии и экономических характеристик работы потребителей, но и на показателях надежности различных подсистем электрической системы, в частности подсистем распределения электроэнергии. Для них характерны многочисленность элементов; сложность структур; территориальная распределенность; воздействие внешних постоянно меняющих факторов; в общем случае резервирование функций отказавшего элемента не одним элементом, а несколькими; наличие элементов как непрерывного действия (генераторы, линии передач, трансформаторы), так и дискретно – непрерывного действия (коммутация и защитная аппаратура); наличие автоматического и оперативного способов локализации повреждений, постоянно меняющиеся нагрузки и параметры режимов.

Большая часть повреждений в электрических системах связана с нарушением электрической изоляции элементов, поэтому от момента возникновения повреждения до его локализации зона неблагоприятного влияния, как правило, велика (теоретически охватывает все электрически и электромагнитно связанные элементы). Причем для отдельных видов потребителей (например, некоторые предприятия химической промышленности) сам факт возникновения повреждения, при котором понижается напряжение, является отказом.

Перечисленные особенности электрических систем и сетей обуславливают достаточно сложные задачи анализа надежности, в числе которых можно указать основные:

1. Выявление основных «механизмов» возникновения состояний отказа элементов.

2. Обоснование и освоение методов определения показателей надежности простейших структур электрических систем.

3. Разработка моделей отказов и методов определения показателей надежности сложных схем электрических систем на основе декомпозиции сложных структур с ориентацией на целенаправленные приемы принятия решений.

4. Оценка живучести сложных схем.

5. Технико–экономическая оценка последствий перерывов электроснабжения потребителей.

Как уже указывалось, теория надежности основывается на вероятностно – статистической природе поведения сложных систем. Поэтому основным методом решения поставленных задач является математическое, вероятностное моделирование процессов функционирования на основе ретроспективной информации о показателях надежности оборудования и режимах электропотребления.

Объединенные в сложный элемент простые элементы могут быть соединены между собой последовательно или параллельно.

При последовательном соединении отказ одного из простых элементов приводит к отказу всего сложного элемента. Частота отказов сложного элемента при последовательном соединении простых элементов равна сумме частот отказов всех простых элементов:

. (7.1)

Вероятность отказа, равно как и вероятность состояния отказа, такого сложного элемента определяется на основании положения теории вероятности о возникновении хотя бы одного из возможных случайных независимых и совместных событий. На примере сложного элемента, состоящего из двух простых последовательно соединенных элементов можно записать функцию неработоспособности или отказа:

(7.2)

где — события противоположные событиям .

Переходя к вероятностным обозначениям, получаем:

. (7.3)

Произведение вероятностей отказов простых элементов в электроэнергетике, как показала практика, является бесконечно малой величиной, поэтому , а вероятность отказа сложного элемента или в общем виде, т. е. вероятность отказа сложного элемента при последовательном соединении простых элементов равна сумме вероятностей отказов этих элементов.

За частоту плановых ремонтов сложного элемента принимается наибольшая частота вывода в плановый ремонт какого-либо простого элемента

. (7.4)

Вероятность планового ремонта для сложного элемента

,(7.5)

где — среднее время планового ремонта сложного элемента. Расчет этого времени вызывает затруднения, так как на практике при выводе в ремонт оборудования, состоящего из отдельных элементов, совмещают ремонт этих элементов, а не ведут его последовательно по элементам. В общем виде:

(7.6)

При параллельном соединении элементов условием отказа является отказ всех элементов, входящих в данный сложный элемент. Параллельное соединение характерно для схем с резервированием, например, схем электроснабжения собственных нужд ЭС по двум параллельным кабелям.

Частота отказов сложного элемента, состоящего из двух параллельно соединенных элементов:

,(7.7)

где — частота отказов первого и второго элементов;

–– вероятность отказа первого и второго элементов.

Вероятность отказа, равно как и вероятность состояния отказа, такого сложного элемента определяется на основании положений теории вероятности об одновременном возникновении двух независимых совместных событий. Функция неработоспособности в символах алгебры логики , или в вероятностной записи .

В общем виде вероятность состояния отказа сложного элемента равна произведению вероятностей отказов простых параллельно соединенных элементов:

. (7.8)

Среднее время восстановления сложных элементов:

. (7.9)

При параллельном соединении двух однотипных элементов:

(7.10)

Частота и продолжительность плановых ремонтов элементов, производимых не одновременно, определяются так же, как для простых элементов.

Различают частоту устойчивых, неустойчивых и суммарных отказов линий. Частота устойчивых отказов , 1/год, учитывает только отказы, не устраняемые действием автоматического повторного включения (АПВ). Неустойчивые отказы, например, однофазные замыкания линии на землю при грозовых перенапряжениях, устраняются действием АПВ.

Отношение частоты устойчивых отказов к суммарной частоте отказов называется коэффициентом неуспешных действий АПВ . Значение принимается по статистическим данным о работе защитных устройств, в случае отсутствия АПВ .

Остальные показатели надежности ВЛ и КЛ рассчитываются так же, как показатели простых элементов.

Особую группу среди сложных элементов образуют коммутационные аппараты (КА), к которым относят выключатели, выключатели нагрузки, отделители, короткозамыкатели, автоматические выключатели на напряжение ниже 1 кВ. Характерной особенностью работы КА является их автоматическое отключение при отказах смежных элементов. Отказы КА могут происходить в статическом состоянии, при производстве оперативных переключений, при автоматических отключениях отказавших смежных элементов. Коммутационный аппарат является связующим для двух элементов, которые по отношению к нему рассматриваются как смежные, например для линии и системы сборных шин, генератора и силового трансформатора.

Отказы КА в статическом состоянии и при оперативных переключениях, если рассматривать наиболее вероятные случаи КЗ в КА, приводят в режим КЗ один либо оба смежных элемента, в зависимости от состояния КА и вида разрушения при КЗ.

Важнейшей характеристикой надежности КА является относительная частота отказов при автоматическом отключении поврежденного элемента схемы:

, (7.11)

где – число отказов КА;

– общее число отключений.

Кроме того, различают относительную частоту отказов КА при переключениях:

, (7.12)

где — количество отказов при выполнении коммутационных операций, в том числе отключений КЗ;

— общее число операций.

В обоих случаях учитываются отказы собственно КА и отказы его привода и защитных устройств.

Относительная частота отказов при автоматическом отключении поврежденных элементов выступает в качестве условной вероятности случайного события при зависимых отказах. В самом деле, если произошло КЗ на воздушной линии (событие), то отказ выключателя при автоматическом отключении (событие) может произойти как следствие отключения токов КЗ. Одновременный отказ двух элементов происходит с вероятностью:

, (7.13)

где .

Здесь — частота отказов ВЛ;

— среднее время восстановления ВЛ.

Тогда:

. (7.14)

1. Детерминистические методы расчета надежности.

2. Вероятностные методы расчета надежности схем по средним значениям вероятностей состояния элементов (обобщенный метод).

3. Расчет надежности системы последовательных элементов.

4. Как проводится анализ надежности системы с параллельным соединением элементов?

5. Расчет надежности сложных схем с помощью эквивалентирования.

6. Анализ надежности мостиковых схем.

7. Как проводится учет преднамеренных отключений элементов систем электроснабжения?

8. Аналитические вероятностные методы расчета надежности сложных схем.

Дата добавления: 2014-02-26; просмотров: 377; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!