Файл: Введение в настоящее время системы электроснабжения являются важным элементом развития электроэнергетики.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.11.2023
Просмотров: 72
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
5 Оценка надежности функционирования электрической части «Хитрово»
В современном обществе рациональное распределение электрической энергии и обеспечение промышленных предприятий государства несут огромное значение. Надежность оборудования и безотказность электрических систем в значительной степени влияют на широкое применение высокопроизводительной техники, систем контроля и автоматического управления технологическими процессами.
Тем не менее, если не обеспечить дорогостоящее оборудование, то это может не только отразиться на производительности продукции предприятия, но также привести к серьезным последствиям в работе электрических систем и обрушению процессов.
Тем не менее, стоимость неприемлемых ситуаций в электрических системах может быть огромной, поэтому необходимо рассматривать вопрос организации энергопотребления с высокой гибкостью и ответственностью. Обеспечение надежности технологического процесса привело к появлению новых научных направлений, включая теорию неотказываемости, инженерную психологию, физику неприемлемых ситуаций и статистическую теорию прочности.
Электрические системы и подсистемы являются неотъемлемой частью производственного процесса, и от их стабильной работы зависит производительность технологических машин. Это обусловлено не только затратами на ликвидацию отказов, но также увеличением энергоемкости, приходящейся на каждое оборудование.
Вследствие этого появились свежие подходы и приёмы, такие как расчёт экспериментов и научных исследований, что дает возможность повысить надежность техники и уменьшить вероятность её поломки. Таким образом, неуклонное улучшение и прогресс новых научных направлений способствуют повышению надежности и эффективности технологических процессов. Важным критерием качества энергоснабжения является надежность, которая обеспечивает выполнение заданных функций и сохранение значений эксплуатационных характеристик в рамках установленных режимов и условий использования.
В течение последних десятилетий ученые математического и инженерного направления создали концепцию безотказности для радиоэлектронных систем, связи, автоматизации, информационных технологий и военного оборудования. Инженеры могут применять различные математические методы, такие как теория случайных явлений, математический анализ, теория оптимизации, теория графов,
теория массового обслуживания, теория экспертных оценок, теория вероятностей и математическая статистика, чтобы оценить надежность системы электроснабжения на этапе разработки и в процессе ее эксплуатации.
Знание теории надежности избавляет инженеров от частых поломок электроснабжения, что в свою очередь является важным фактором для гарантированного функционирования всех электронных устройств. Также, зная теорию надежности, инженеры могут предупредить аварийные ситуации и быстро принять меры по их предотвращению, что очень важно в экстренных ситуациях.
Гарантированная непрерывность функционирования электрической сети - ключевой фактор ее оптимальной эксплуатации, что подчеркивает необходимость владения теоретическими знаниями в области обеспечения надежности.
Существует множество методов, которые используются для расчёта показателей надежности, и одним из них является метод свертки. Он основывается на составлении замещающей схемы (см. рисунок 13) и использовании показателей надежности элементов этой схемы из таблицы 21 [9].
Но не всегда этого достаточно для технических объектов таких масштабов, как тяговая подстанция. В данном случае, чтобы достичь высокого уровня надежности системы электроснабжения, требуется дополнительный анализ и определение наиболее критических элементов. Только тогда можно точно оценить риск возникновения аварий и выбрать наиболее эффективные меры по обеспечению бесперебойной работы.
Изучение надежности электроснабжения также включает анализ внешних условий, таких как погода, сезонные факторы, возможные человеческие ошибки и т.д. Все это позволяет получить более полное представление об уровне надежности и разработать эффективные стратегии для поддержания качественного электрического питания.
Таблица 21 – Показатели надежности элементов схемы
| Элемент | Условное обозначение на схемах | Интенсивность отказов, год–1 |
| Воздушная линия 35, 110 кВ двухцепная, на 1 км длины | 2Л | 0,008 |
| Трансформатор с высшим напряжением 35, 110 кВ | Т | 0,03 |
| Ячейка выключателя 35, 110 кВ | Q | 0,02 |
| Ячейка выключателя 6, 10 кВ внутренней установки | Q | 0,015 |
| Ячейка разъединителя 35, 110 кВ | QS | 0,005 |
| Линейный разъединитель 6, 10 кВ | QS | 0,08 |
| Шины ОРУ 35, 110 кВ, на одно присоединение | Ш | 0,001 |
| Трансформатор тока 110,35 кВ | ТТ | 0,03 |
Рисунок 13 – Схема замещения для расчета надежности
Путем использования специальной формулы можно определить вероятность безотказной работы всех элементов в составе схемы:
где t – рассматриваемый период времени, λ – интенсивность отказов, год–1.
Для двухцепной линии 110 кВ, работа которой без сбоев крайне важна, мы проведем первичную оценку вероятности ее надежности:
Для остальных элементов системы расчет проведем аналогичным образом:
Первый шаг в расчете параметров надежности для точки 1 состоит в замене эквивалентных элементов. Для выполнения этого действия необходимо преобразовать выбранные элементы и составить схему замещения для первой точки. Ознакомьтесь с рисунком 14, чтобы понять процесс.
Рисунок 14 – Схема замещения для точки 1
Изобразив на рисунке 15 точку 1, мы получим измененную схему замещения, которая будет соответствовать данной точке.
Рисунок 15 – Упрощенная схема замещения до точки 1
С элементами 1, 2 и 3 превратим звезду выделенных треугольников.
Расчет для элементов 6,7,8 будет осуществляться по той же методике:
Рисунок 16 – Схема замещения для точки 1 после преобразования
Преобразуем элементы 13, 4, 76 в последовательную структуру и делаем то же самое с элементами 23, 5, 86. В результате получим эквивалентный элемент 16.
Рисунок 17 – Упрощенная схема замещения до точки 1
Тогда выражение для точки 1 примет вид:
Аналогично первой точке, мы проведем расчеты для точки 2, но будут внесены некоторые изменения. Для того чтобы выполнить это, необходимо преобразовать треугольник в звезду, согласно рисунку 18.
Также, мы будем производить аналогичное преобразование элементов, как и для первой точки.
Рисунок 18 – Схема замещения для точки 2
Преобразуем выделенный треугольник с элементами 1,2,3 в звезду с элементами:
Путем упрощения схемы, изображенной на иллюстрации номер 18, мы можем получить следующий результат:
Рисунок 19 – Итоговая схема
Тогда выражение для точки 2 примет вид:
Представим сводные данные в таблице номер 22, содержащей результаты расчета:
Таблица 22 – Показатели надежности в расчетных точках
| Расчетная точка | Вероятность безотказной работы  | Вероятность отказа  | Средняя наработка на отказ  , лет | Частота отказов  |
| 1 | 0,797 | 0,203 | 10,2 | 0,0891 |
| 2 | 0,992 | 0,008 | 3,3 | 0,0029 |
Общий анализ показал, что система находится на достаточно высоком уровне надежности. Однако, при расчете наработки на отказ в точке 1 на шинах низкого напряжения, было выявлено, что она составляет 10,2 лет. Для обеспечения этого были установлены секционные выключатели как на шинах высокого, так и низкого напряжения.
В то же время, наработка на отказ в точке 2 на шинах одного из потребителей оказалась значительно ниже, и составила всего 3,3 года. Это объясняется установкой многозвенного оборудования и протяженностью воздушной линии.
Заключение
Результаты выпускной квалификационной работы дают возможность сформулировать несколько выводов:
-
Первый вывод заключается в том, что оборудование тяговой подстанции, размещенное как на открытой, так и на закрытой частях, соответствует всем требованиям, изложенным в ПУЭ и СНиП. -
Другой вывод был сделан на основе того, что фактическое расположение тяговой подстанции не соответствует ЦЭН, что можно объяснить необходимостью питания приемников. Текущее местоположение подстанции находится в центре отрезка плеч питания тяговой нагрузки и попадает в зону рассеяния электрических нагрузок. -
Третий вывод связан с тем, что был произведен расчет токов короткого замыкания в характерных точках тяговой подстанции. Благодаря этому была проведена проверка выбранного электрооборудования на термическую и электродинамическую стойкость, что позволило принять окончательное решение. -
Коэффициенты трансформации трансформаторов тока были увеличены с 1000/5 до 2000/5 и с 1500/5 до 3000/5 для силового трансформатора ТДТНЖ–40000/220–21У1 на базе ДЗТ–11, основываясь на результате проверочного расчета параметров дифференциальной защиты. Этот шаг был направлен на предотвращение превышения вторичных токов выбранных трансформаторов более 5 А. -
Марка ламп ЛБ–40 была выбрана для искусственного освещения, учитывая необходимые показатели освещенности. -
Рекомендуется провести замену масляных выключателей ВМУЭ–35Б и ВМПЭ–10–20 на вакуумные выключатели ВР–35, ВБ–10–20 и ВВ/TEL–10–20, так как это целесообразно. -
Сравнивая технические и экономические характеристики различных силовых трансформаторов, был получен интересный вывод: замена старого трансформатора на новый может значительно сократить расход электроэнергии.