Расчет и оценка надежности электрических сетей

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

“Амурский государственный университет”

(ГОУВПО “АмГУ”)

Кафедра энергетики

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

На тему: “Расчет и оценка надежности электрических сетей”

По дисциплине “Надежность электроэнергетических систем и сетей”

Благовещенск 2006

Задание 1

Рассчитать надежность схемы внутреннего электроснабжения насосной станции двумя методами.

Рисунок 1 – Исходная схема к расчету надежности

1) Определим расчетные случаи по надежности, предварительно составив расчетную схему для рассматриваемой сети (рис. 2). Разъединители учитываем в модели выключателя.

В данной сети расчетными будут являться случаи: полное погашение подстанции и потеря трансформатора.

2) Определим показатели надежности каждого элемента.

Таблица 1-Показатели надежности элементов сети

Элементы

, 1/год

Тв, ч

, 1/год

Тр, ч

Акз

Ао. п.

Выключатели

0,009

20

0,14

8

0,005

0,003

Разъединители

0,01

7

0,166

3,7

Шины

0,03

7

0,166

5

Силовые трансформаторы

0,014

70

0,75

28

Трансформаторы

0,016

50

0,25

6

Кабельная линия

0,075

16

1

2

Насосы

1,2 МВт

0,1

90

0,25

164

4 МВт

0,2

140

0,25

384

Релейные защиты, отключающие выключатели расчетной схемы:

– для ВЛ-10: дистанционная ПЗ 2, т. к. не имеем данных для токовой трехступенчатой защиты;

– для СТ: дифференциальная и газовая защиты;

– на схеме “мостик” со стороны 10 кВ введено АВР;

– шины 10 кВ защищены дифференциальной защитой шин.

Укажем показатели надежности для релейных защит в таблице 2.

Таблица 2 – Показатели надежности для выделенных защит

Релейная защита

Q

Дистанционная ПЗ2

0,018

ДЗТ

0,0044

Газовая защита

0,00525

ДЗШ

0,0096

3) Составляем схему замещения согласно правилам:

1 Нерезервируемые элементы соединяются последовательно;

2 Резервируемые элементы соединяются параллельно.

Укажем варианты схемы в соответствии с расчетными случаями, найденными ранее:

Первый вариант – полное погашение подстанции.

Рисунок 3

Второй вариант – потеря трансформатора (частичное ограничение мощности).

Рисунок 4

4) Рассмотрим первый вариант.

Находим вероятности отказа для различных элементов:

Выключатели:

,

Где акз – относительная частота отказа выключателя при отключении КЗ;

А – коэффициент, учитывающий наличие (а = 1), отсутствие АПВ (а = 0);

КАПВ – коэффициент успешного действия АПВ;

Qi – вероятность отказа смежных элементов;

Аоп – частота отказов при оперативном отключении;

Nоп число оперативных отключений: ;

Топ – время оперативных переключений. Принимаем его равным 1 часу.

Разъединители:

Шины:

Силовые трансформаторы:

Трансформаторы:

Кабельная линия:

Насосы:

Эквивалентирование схемы показано в приложении А.

Как видно из него, qэкв = 0,0087, pэкв = 0,91.

Вероятность отказа схемы с учетом средств автоматики рассмотрим для участка схемы, показанного на рисунке 5.

Рисунок 5

Вероятность отказа рассчитываем по формуле полной вероятности:

Где – условная вероятность отказа системы, при отсутствии отка-

Зов средств автоматики или qэкв ;

– условная вероятность при условии неуспешного автоматического отключения поврежденного элемента и отсутствии отказа во включении резервного,

= 0,5;

– условная вероятность при условии успешного автоматического отключения поврежденного элемента и отказа во включении резервного =0,5;

– условная вероятность при условии неуспешного автоматического отключения поврежденного элемента и отказа во включении резервного = 0,5;

– вероятность безотказной работы при автоматическом отключении поврежденного элемента;

– вероятность безотказной работы при автоматическом включении резервного элемента;

Q(A1) – вероятность отказа работы при автоматическом отключении поврежденного элемента

;

Q(A2) – вероятность отказа работы при автоматическом включении резервного элемента;

Получаем вероятность отказа схемы с учетом РЗиА:

Задание 2

Записать систему дифференциальных уравнений на основе графа перехода из состояния в состояние для трех параллельно соединенных элементов и показать чему равны стационарные КГ, КП.

Рисунок 6

Решение :

Сэквивалентируем элементы во второй и третьей ветвях до одного элемента (рис. 7). На этом же рисунке покажем все возможные состояния, в которых могут находиться элементы схемы (р – работа, о – отказ).

Рисунок 7

Составим граф перехода со всеми возможными переходами из одного состояния в другое (рис. 8). Интенсивность восстановления μ на рисунке не показываем для того, чтобы его не загромождать. μ будут иметь обратные направления по отношению к параметру потока отказов ω, индекс у них будет тот же, что и у ω.

Рисунок 8 – Граф перехода

Система дифференциальных уравнений для полученного графа будет иметь вид:

Для стационарного состояния эта система имеет следующее решение:

Для стационарного состояния коэффициенты готовности КГ и простоя КП находятся по формулам:

Для нашего случая:

Из полученных выражений для вероятностей состояний системы определяются коэффициент готовности системы КГ. С и коэффициент вынужденного простоя КП. С.

КГ. С = P1 +P2 +P3 +P4 +P5 +P6 +P7

КП. С = P8

Задание 3

Определить кратность резервирования для схемы при условии, что есть резервные насосы 4 МВт и 1,2 МВт и определить при этом вероятность безотказной работы насосной станции.

Решение :

Из условия видим, общее число насосов равно n = 6, в работе находятся четыре, r = 4. Число резервных элементов – (n-r) = 2.

Кратность резервирования в этом случае определится по формуле:

Как видим из формулы, чем большая кратность резервирования, тем лучше, т. к. чем больший резерв имеется в системе, тем безопасней ее работа, а значит и надежность работы такой системы выше.

Вероятность безотказной работы системы с постоянным резервом при заданных условиях рассчитывается по формуле:

Где – число сочетаний из n-элементов по r:.

Приняв из задания 1 qэкв = 0,0087, pэкв = 0,91, получим значение для вероятности безотказной работы насосной станции:


1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (No Ratings Yet)
Loading...

Зараз ви читаєте: Расчет и оценка надежности электрических сетей