Якімішина Вікторія Вікторівна. Розвиток методів оцінки надійності структурно-складних схем систем електропостачання з урахуванням трьох видів відмов електрообладнання

brief description

Якімішина Вікторія Вікторівна. Розвиток методів оцінки надійності структурно-складних схем систем електропостачання з урахуванням трьох видів відмов електрообладнання : дис... канд. техн. наук: 05.14.02 / Донецький національний технічний ун-т. - Донецьк, 2006

Якімішина В.В. Розвиток методів розрахунку надійності структурно-складних схем систем електропостачання з урахуванням трьох видів відмов електрообладнання. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 - «Електричні станції, мережі і системи». Донецький національний технічний університет, Донецьк 2006.
Дисертація присвячена питанням удосконалювання методів оцінки надійності структурно-складних схем систем електропостачання й живучості вузлів навантаження.
Зроблено аналіз існуючих методів розрахунку надійності структурно-складних схем. Розроблено математичну модель надійності захисного комутаційного апарата, що відрізняється від відомих тим, що дозволяє враховувати помилкові спрацьовування засобів релейного захисту. А також відмови в спрацьовуванні системи відключення захисного комутаційного апарата з випадковою появою струмів КЗ у зоні дії його максимального струмового захисту.
Розроблено математичну модель надійності системи «елемент, що захищається основний захист резервний захист», яка відрізняється від відомих тим, що враховуються відмови в спрацьовуванні двох захисних комутаційних апаратів. Запропоновано систему рівнянь, яка дозволяє визначити ймовірність відмов у спрацьовуванні системи автоматичного введення резерву на секційному вимикачі з появою короткого замикання в лінії, що відходить від вузла навантаження. Зроблено аналіз статистичних даних про відмови електрообладнання напругою 10-0,38 кВ й отримані відповідні параметри потоку відмов.
На основі отриманих математичних моделей були розроблені: методика оцінки надійності структурно-складних схем з урахуванням трьох видів відмов обладнання; методика оцінки живучості вузлів навантаження. Наведено приклади розрахунків.
Результати роботи використані в держбюджетній темі ДонНТУ (Н27/2000), держбюджетній темі Д-6-03 (0103U001579) і госпдоговірній темі № 03-105, а також у навчальному процесі.

У дисертаційній роботі поставлена й вирішена актуальна для енергетики України науково-технічна задача, що полягає в розробці нової математичної моделі надійності захисного комутаційного апарата й одержанні нових аналітичних залежностей, що дозволяють прогнозувати рівень надійності систем електропостачання 10-0,38 кВ із урахуванням трьох видів відмов електрообладнання й оцінювати живучість вузлів навантаження.
Основні результати виконаної роботи:
1. Аналіз існуючих методів і підходів до оцінки надійності систем електропостачання показав, що для підвищення точності розрахунків варто розробити нову, більш досконалу математичну модель надійності захисного комутаційного апарата, яка б ураховувала два види відмов: відмова типу «обрив кола» і відмова у спрацьовуванні.
2. На основі теорії регулярних однорідних марковських процесів запропонована нова математична модель надійності захисного комутаційного апарата, яка відрізняється від відомих тим, що вона враховує в статичному режимі помилкові й зайві спрацьовування засобів захисту, а в динамічному режимі відмови в спрацьовуванні системи відключення (релейний захист, соленоїд, що відключає, привод вимикача), а також строки профілактики його системи відключення.
3. Запропоновано формули для визначення середнього часу до першої відмови в спрацьовуванні захисного комутаційного апарата, дисперсії, а також точна й наближена формули для визначення ймовірності безвідмовної роботи захисного комутаційного апарата.
4. Розроблено математичну модель надійності системи «елемент, що захищається основний струмовий захист резервний струмовий захист», що враховує частоту появи струмів КЗ і тривалість їх існування в зонах дії основного й резервного струмового захисту, надійність їх системи відключення й строки їх профілактики.
5. Розроблено математичну модель надійності системи автоматичного введення резерву на секційному вимикачі й отримана матриця інтенсивностей переходів, що враховує параметри потоків відмов типу «обрив кола» для ввідних комутаційних апаратів і параметр потоку відмов у спрацьовуванні й строки профілактики системи АВР на секційному вимикачі.
6. За період з 1998 по 2004 р. у кабельних мережах 6(10) кВ ВО «Ямбурггаздобича» РФ, загальною довжиною 234 км зафіксовано 121 випадок міжфазних КЗ, з яких 39 привели до загоряння ізоляції в місці її ушкодження. Установлено, що інтервали часу між КЗ не суперечать експоненціальним функціям розподілу ймовірностей з параметрами потоків відмов типу КЗ у кабельній мережі 0,0738 1/рік і параметром потоку загорянь ізоляції (втрата живучості) 0,0238 1/рік. У кабельних мережах 0,38 кВ довжиною 618 км відбулося 356 КЗ, з яких 22 привели до загоряння ізоляції в місці її ушкодження й отримано параметр потоку появи КЗ у мережі 0,082 1/рік і параметр потоку загорянь ізоляції в місці появи КЗ (втрата живучості) 0,0051 1/рік.
7. Збір й аналіз статистичних даних про пошкоджуваність електрообладнання на напрузі 0,38-6(10) кВ на різних підприємствах м. Макіївки показав, що пошкодження кабельних ліній 0,38 кВ на 100 км довжини для різних підприємств коливається в межах від 46 до 186 ушкоджень у рік; пошкодження збірних шин 0,38 кВ на одне приєднання коливається в межах від 3 до 11.
8. Розрахунок надійності системи електропостачання за розробленою методикою для споживачів ПО «Ямбурггаздобича» РФ, що одержують електроенергію від секції шин 0,38 кВ, показав, що параметр потоку аварійних відключень вузла навантаження склав 12,02 1/рік. Порівняння отриманого результату з результатами, які були зафіксовані в журналах диспетчерського обліку за 16 років, починаючи з 1986 по 2000 р. показав, що розрахункове значення не відрізняється від зафіксованого більш, ніж на 18%. Наприклад, для 1987 року розрахункове число відключень у рік попадає в довірчий інтервал, побудований за статистичною інформацією про дійсне число аварійних відключень вузлів навантаження в рік.
9. Запропоновано методику, яка дозволяє вибирати строки профілактики систем відключення захисних комутаційних апаратів, при яких забезпечується нормований відомчими інструкціями рівень живучості. Показано, що застосування автоматичного введення резерву на секційному вимикачі 6 кВ дозволяє підвищити живучість вузла навантаження в рамках конкретного прикладу не менш ніж у 72 рази, а зміна строків профілактики систем відключення захисних комутаційних апаратів зрік нароки дозволила підвищити живучість вузла навантаження в 16 разів.
10. Зроблено оцінку живучості ГПП 110/6 кВ, що живить підземні й поверхневі споживачі вугільної шахти. Обрано строки профілактики систем відключення ввідних КРУгодин, при яких забезпечується нормований відомчими інструкціями рівень живучості1/рік.
11. Для підвищення живучості електропроводок 0,38 кВ запропоновано використати пристрій захисного відключення, що випускається серійно, а ізоляцію провідника, що живить споживач електричної енергії, укласти в гнучкий металевий екран, тоді будь-яке дугове КЗ буде супроводжуватися витоком струму на землю, і у всіх випадках при ушкодженнях провідників буде спрацьовувати пристрій захисного відключення.