Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ - МСХА имени К.А. ТИМИРЯЗЕВА»

(ФГБОУ ВПО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева)

Расчетная работа на тему: «Расчет надежности системы электроснабжения»

Выполнил: студент 46 гр.

СР. ^_____

Проверил: Bjljuq(£ С. Ч__________________

Москва 2014 г.

Введение

В производственных системах, в том числе электроэнергетике, необходимо иметь численные меры надежности. Под надежностью понимают вероятность того, что устройство или система будут в полном объеме выполнять свои функции в течение заданного промежутка времени или при заданных условиях работы. Надежность определяется через математическое понятие вероятности.

Электрическое оборудование промышленных предприятий в процессе эксплуатации оказывается под воздействием разнообразных факторов: повышенной влажности, агрессивных сред, пыли, неблагоприятных атмосферных явлений, а также механических и электрических нагрузок. При этом изменяются основные свойства материалов электроустановок, что приводит к возникновению коротких замыканий, вызывающих отключение электроустановок или электрических сетей, т.е. к перерывам в подаче электрической энергии, электрооборудование электроснабжение надежность.

Наряду с задачами анализа надежности действующего оборудования теория надежности решает задачи синтеза, т.е. позволяет принимать обоснованные решения о выборе способов повышения надежности бесперебойного электроснабжения за счет резервирования различных элементов системы электроснабжения, совершенствования организации технического обслуживания и других мероприятий.

Исходные данные

Используя литературу - И.Г. БАРГ, Э.В. ДИДЕНКО, Л.Е. ЛАЗАРЕВА «УКАЗАНИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ЭНЕРГОСИСТЕМ» - Е. А. Конюхова Э. А. Киреева «НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИИ» составляем таблицу с исходными данными:

Наименование элемента	Параметр потока отказов со, откл/год	Среднее время восстановления т, час/откл	Поток плановых отключений Рплан, ОТКЛ/ГОД	Продолжительность одного планового отключения tnfl3H, час/откл
Вл-110 кВ на металлических опорах
ВЛ-10 кВ на металлических или железобетонных опорах
Выключатель масляный 110 кВ	0,015		0,3
Выключатель масляный 10 кВ	0,01		0,3
Разъединитель	0,08		0,3
Трансформатор 110/10 кВ	0,015
Трансформатор 10/0,4 кВ	0,5		0,5
АВР	0,01		0,25

2J 22.„

to 77 2i\

I:.'U26 2$ у а?

м W А л
,_{д |9} ” И "*'1 О

Д I / gj ytf *w?

т,t.^92U

■ /40

YJl

да да,.,„

летф-н'—

/л/» AS/

X /-?

, # (56
mt i

*;» V«

0^(62 ft MS ^у

. ^{m J} -x. j../m

,„, '®rt£ er

Hi f yy " ■ 44-fW

■v;

#/ sj

ив \ /л

0/

uj Brm

17 f (26 (26 ^ш,₇

W27 (Щ4-^....... -' -

(25

№ (? (Jd.i

(25 (в

52 51 ^{15 W}*^je^M-<3£>OT

ffisl J 0.750 6J19

M9 ~"p^5J

51 \ 55 56

6/ 66 59

—

Wi 62 055

2^J0, 559

-^-k£>

jo 5?

jo _\ | |(2У)^

0Ш ra/rt

W5

X

J7H0

65 >

. _л 67 68 oy

M6) M w f / X I Д

70 £?/ I^⁷

jfj

0.8f(2 m _л,

8.0(5 0.7 ^

l*/«Ш0

0.7 7i

?a a

(812

mo

сю^-"

(85 (66 Ш7 UiO! Of -X I

„ 88 8!

——^N-H2) да

0/ &>

-Ш-

tf \

mn (^\-S^JJUL-

9fi0

(0 86

7 /

f gjtSOOJ QJ (82

(0J

'1

m pm

m

87 78

89 98

■'^чН-СФда

Шины 110 кВ на ПС 330/110 кВ

Шины 10 кВ ТП 24

Структурный метод определения показателей надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей

Составим эквивалентную схему замещения

Примем, что ПС 330/110 кВ находится на удалении от ТП 110/10 кВ в 100 км.

Преобразуем элементы, последовательно соединенные на участке 1-6: Поток отказов:

^посл^-

а)!.₆= Ш|= ш₁+а}2+Шз+а)4+а)₅+а)₆=1+0,015+0,015+0,08+0,08+0,015=1,2 откл/год;

Среднее время восстановления:

Тпосл=;т-£(И*со;)

^шпосл

Tl-6= (и * (х)₁ + Т₂ * а>2 + Т₃ * (л)₃ + т₄ * Д)₄ + т₅ * 0)₅ + т₆ * д>₆) =

^шг-б

^(14 * 1 + 50 * 0,015 + 200 * 0,015 + 15 * 0,08 + 50 * 0,015 + 15 * 0,08) = 17,34 —;

откл

Поток плановых отключений:

М-план^- М-тах Цллан 1-6= Ц|= Цтах=5 ОТКЛ/ГОД;

Продолжительность одного планового отключения:

1плпн^—Imax

try,™ 1-6= t|= t_max=100 час/откл;

Преобразуем элементы, последовательно соединенные на участке 1 ’-6’: Поток отказов:

(0i’.₆’= coi_₆=l,2 откл/год;

Среднее время восстановления:

. _ „ час

Tr-6'=Ti_₆ = 17,34-----------;

откл

»_

Поток плановых отключений:

Мплан Г-6'~ Мплан 1-6 ^— 5 ОТКл/гОД,

Продолжительность одного планового отключения:

trv,™ 1'-6'= Слан 1-6 =100 час/откл;

Преобразуем элементы, последовательно соединенные на участке 7-8-7’: Поток отказов:

ш₇.₈_7'= Ши =co₇+u)₈+u)₇=0,08+0,08+0,015=0,175 откл/год;

Среднее время восстановления:

*7-8-7*= (*7 * + *8 * ^8 + ^Т7/ * (15 * 0,08 + 15 * 0,08 +

0)₇_₈_7; 0,017

50*0,015) = 18 —;

откл

Поток плановых отключений:

Мплан 7-8-7’= Mll= Мтах=0,3 ОТКл/гОД;

Продолжительность одного планового отключения:

1_плпн 1-6= tn= t_max=100 час/откл;

Преобразуем элементы, последовательно соединённые на участке 9-122:

Наименование элемента	Количество элементов, шт.
BJI-10 кВ на металлических или железобетонных опорах	32,2 км
Выключатель масляный 10 кВ
Разъединитель
Трансформатор 10/0,4 кВ
АВР

В данном случаи получаем: Поток отказов:

ш₉-122= U)„i=2*32,2+0,01*2+0,08*38+0,5*24+0,01*1=79,47 откл/год; Среднее время восстановления:

Тэ-122=^-(2 * 32,2 * 5 + 0,01 * 2 * 10 + 0,08 * 38 * 15 + 0,5 * 24 * 100 +

79,47

0,01 * 1 * 10) = 19,73 — _;

откл

Поток плановых отключений:

М-план^- Цтах Милан 9-42= Mlll= Мтах=4 ОТКЛ/ГОД;

Продолжительность одного планового отключения:

^плпн^-tmax Слпн 9-42“ t|||— t_max 10 Час/0ТКЛ,

Преобразуем элементы, последовательно соединённые на участке

153-171:

Наименование элемента	Количество элементов, шт.
BJ1-10 кВ на металлических или железобетонных опорах	8,9 км
Выключатель масляный 10 кВ
Разъединитель
Трансформатор 10/0,4 кВ

В данном случаи получаем:

Поток отказов:

<*>153-171= ш,,,'=2*8,9+0,01*2+0,08*8+0,5*3=19,96 откл/год; Среднее время восстановления:

^т15з-171⁼~_{19 9б} (2 * 8,9 * 5 + 0,01 * 2 * 10 + 0,08 * 8* 15 + 0,5 * 3 * 100) =

12,46 —;

откл

Поток плановых отключений:

Цплан^- М-тах Цплан 153-171= M-Ilf = Цтах=4 ОТКЛ/ГОД;

Продолжительность одного планового отключения:

1плпн^—^тах

1плпн 153-171= t|||'= t_max= 10 час/откл;

Преобразуем элементы, последовательно соединённые на участке 123-152:

Наименование элемента	Количество элементов, шт.
BJ1-10 кВ на металлических или железобетонных опорах	11,4 км
Выключатель масляный 10 кВ
Разъединитель
Трансформатор 10/0,4 кВ

В данном случаи получаем:

Поток отказов:

^123-152= u)iv=2*ll,4+0,01*1+0,08*9+0,5*7=27 откл/год; Среднее время восстановления:

*123-152=

Поток плановых отключений:

М-план^- Мтах Мплан 123-152= MlV= Мтах=4 ОТКЛ/ГОД;

Продолжительность одного планового отключения:

Слпн^-^тах Слпн 123-152= t|V= trnax=10 ЧЭС/ОТКЛ;

Упростим схему к виду:

Шины 110 кВ на ПС 330/110 кВ

Шины 10 кВ ТП 24

Преобразуем элементы, Соединенные параллельно на участке 1-Г: Поток отказов:

ц)|_|<= O)_v=w'+u)"=0,00575+0,14=0,143 откл/год; где со’- учитывает наложение двух аварийных отключений

ш'= Ш| со/ =1,2*1,2---------------------------- =0,00575 откл/год;

где со”- учитывает наложение аварийного отказа на плановое отключение

М* Mr* t,)=-T-(l,2*5*100+1,2*5*100)=0,14

ОТКЛ

8760' ¹⁷ 8760' 'год

Среднее время восстановления:

Т'*оо'+Т"*а)" Т’*(0'+Т"*со" 8,44*0,0055 + 14,44*0,14 _л.

Ты'— Ту^------------------------------------- —--------------------------- ^—------------------------------------------------------- — 14,Zb

^{1 1 v} coI-Г col—1* 0,145

час

>

откл

_:T,₌^V ₌ 17,34,17.34 _=аб7

час

где

Т/+Т,/ 17,34+17,34 ' откл

_х„(>i‘ \ _# /y*t_f\ ₊ / t,'*(o_f \ _# /r_f*t_f/\ _ / 1,2*100 \ _#

у t/* со / *+с * со/ J \T[r+ti) \t/*C0/^,+t_//* со_;/ \т i+tji) 41,2*100+1,2*100/

/17,34*100\ / 1,2*100 \ ^ /17,34*100 \ _ ^ ^д час

417,34+100/ 41,2*100 + 1,2*100/ 417,34 + 100/ ~ ' откл'

Преобразуем элементы, Соединенные параллельно на участке 1П-ПГ:
Поток отказов:

U)ii_M||'= (jO_Vi=co'+(jo”=5,83+0_/11=5,94 откл/год;
где со’- учитывает наложение двух аварийных отключений

/ А///+^ТШ/ -,г\ л л г-19,73 + 12,46 _ _,

^{Ш = Ш|11 10111 _}8760^_= ' '- 8760------------------------ ' ОТКЛ/ГОД;

где со”- учитывает наложение аварийного отказа на плановое отключение

откл

Mill* tw+cour* Ими* t„r)=-T-(79,47*4*10+19,46*4*10)=0,11

8760 8760 год

Среднее время восстановления:

_т'*о)'+Т"*со"_7,63*5,83 + 7,13*0,11 _{п г п} час

^ТИ1-НГ- ivi- Г~'“ — /,оо

^ill-ill 5,94 откл

где ₌ = ₇,63 —

Тщ+Тщ/ 15,54+15 откл

Т —

tul*u>lu'+t_Iul*il)lll

68,67*10

\ * (^Т1„'*¹Н1 \ \ ^ /тщ*Г///Л

/ 4 ^Tin'^+tlli) 4^t///*⁽°///’^+t///^/*^a)//// 4 ^Tlii^+tiu'J

,10*18,16 + 10*68

-) * „ (-15,54.10, ₌

,67/ 415 + 10/ 410*68,67+10*18,16/ 415,54+10/ ' откл'

»

Упростим схему:

Шины 10 кВ ТП 24

Преобразуем элементы, последовательно соединенные на участке V-II- VI-IV: Поток отказов:

со_экв= Ш\/+ tO||+ cOvi +(O|_V=0,143+0,175+5,94+27=33,29---------

Среднее время восстановления:

Тэкв-

Таким образом, получили следующие показатели надежности электроснабжения ТП 24:

со_экв=33,29------

Хэкв-15,78

Можно сделать вывод, что потребители, подключенные к ТП 24, будут

отключены от источника электроэнергии с частотой отключений 33,29 на

15 часов 49 минут.

Заключение

Самым ненадежным элементом СЭС являются линии электропередачи (ЛЭП) из-за их большой протяженности и влияния на них большого числа различных внешних воздействий. В городских сетях около 85 % отключений приходятся на долю ЛЭП, а в сельских сетях - 90-95 % Отказом линии электропередачи называется всякое вынужденное отключение при ее повреждениях.

Отказы коммутационных аппаратов (автоматических выключателей, разъединителей, короткозамыкателей, отделителей) происходят при отключении коротких замыканий, выполнении ими различных операций, а также в стационарном состоянии.

Электрические повреждения коммутационных аппаратов вызываются перекрытием изоляции при внешних и внутренних перенапряжениях, пробоем внутрибаковой изоляции выключателей и пр.

Следует отметить большую повреждаемость линейных разъединителей 6-10 кВ из-за недостатков их конструктивного исполнения.

Список литературы

1. И.Г. Барг, Э.В. Диденко, JI.E. Лазарев «УКАЗАНИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ЭНЕРГОСИСТЕМ»

2. Е.А. Конюхова Э. А. Киреева «НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ»

3. В.В. Карпов, В.К. Федоров «ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДНЖНОСТИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ» (Учебное пособие)

Дата добавления: 2015-08-29