УДК 621.311.1 А.К.Арынов, Р.У.Кошелеков ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ЭНЕРГОСИСТЕМ Оценка уровня надежности электроэнергетических объе ктов является основной в комплексе предъявляемых к ним требований. В неко торых энергетических системах число аварий достигает нескольких десятков в год, а годовой недоотпуск электрической энергии в результате аварий — несколько миллиардов киловатт-час ов. При такой высокой аварийности оценка надежности отдельных видов оборудования и установок и поиск возможных путей повышения надежности становятся первоочередными з адачами. С другой стороны, оценив ущерб, нанесенный потребителям перерывом электросна бжения, убытки, вызванные аварийным ремонтом, а также расходы, связанные с повышением надежности, можно ставить вопрос об оптимальном уровне надежности электроэнергетических установок. С внедрением новой техники проблема надежности осно вного оборудования становится одной из главных. Под надежностью понимается свойство оборудования выполнять заданные ф ункции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатаци онных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям ис пользования. Надежность является одним из свойств оборудования, которое проявляет себя т олько в процессе эксплуатации. Надежность оборудования закладывается при его проектирован ии, обеспечивается при изготовлении и расходуется при эксплуатации. Причинами снижения надежности являются отказы оборудования, ошибки эксплуатационного персонала, сн ижение ресурсообеспеченности, отклонение условий функционирования от расчетных услов ий. Для анализа надежности энергосистемы необходимо определение показателей наде жности ее основных элементов: трансфор-маторов, выключателей, воздушных ЛЭП, разъедин ителей, отделителей, короткозамыкателей и сборных шин. Рассмотрим трансформатор как элемент, условно состоящи й из двух последовательно соединенных элементов, в одном из которых могут появлятьс я внезапные отказы, а в другом – постепенные [4]. Внезапные отказы появляются вследст вие резкого, внезапного изменения основных параметров под воздействием одного или нескол ьких случайных факторов внешней среды либо вследствие ошибок обслуживающего персонала. При постепенных отказах наблюдается плавное, постепенное изменение параметра элементов в результате износа отдельных частей или всего элемента в целом. Вероятность безотказной работы представим произведением вероятностей Ртр(t)=Рв(t)*Ри(t), (1) где Рв(t) и Ри(t) – соответственно вероятности безотказной работы усло вных элементов, соответствующих внезапному и постепенному отказу вследствие износа. В теории надежности в качестве основного распределения времени безотказной работы при внезапных отказах принимается показательное распределение teTt P  )( . (2) Постепенные отказы трансформатора происходят в основном по причине износа изоляции и их можно описать законом распределения Вейбулла-Гнеденко )()( 0t t ceTt P  , (3) где t0 — порог чувствительности, при котором элемент гаранти ровано не откажет в интервале времени от 0 до t0 , может быть принят равным нулю. Тогда окончательно имеем Pтр(t) = e-te-ct. (4) Причинами внезапных отказов трансформатора являются пов реждения вводов трансформатора вследствие перекрытия контактных соединен ий, утечка масла. Причинами постепенных отказов, в свою очередь, будут нарушения изоляции обмоток вследствие возникновения внешних и внутренних перенапряжений, сквоз ных токов коротких замыканий и дефектов изготовления. --- PAGE BREAK --- Выключатель также можно рассматривать как элемент, состо ящий из двух последовательно соединенных узлов, в одном из которых может появиться вн езапный отказ, а в другом постепенный. Постепенные отказы выключателя происхо дят вследствие износа дугогасительных камер и контактов. Причинами внезапного отказа являютс я: несрабатывание приводов, механические повреждения, перекрытие изоляции при внешних и внутренних перенапряжениях. Разъединители, отделители, короткозамыкатели и шины представим как элементы с внезапными отказами, описываемыми по показательному закону. В качестве основных показателей надежности приняты: па раметр потока отказов ω, 1/год; среднее время восстановления Тв, ч; продолжительность р емонтов (планового, капитального, текущего) Тр, ч; частота ремонтов (плановых, капитальных, текущего) µ, 1/год. Результаты расчетов сведены в табл. 1-4. Таблица 1. Показатели надежности трансформаторов Sном, MB*А Uном, кВ ω, 1/год Тв, ч µт, 1/год Т*рт, ч 6-20 0,016 50 0,25 6 До 2,5 35 0,01 40 0,25 6 6–20 0,08 120 0,25 8 35 0,007 65 0,25 26 2,5—7,5 110 0,018 40 0,25 28 6–10 0,014 70 0,75 28 20–35 0,035 60 0,75 28 110–150 0,075 95 1,0 30 10-80 220 0,025 60 1,0 30 Усредненные значения показателей надежности приведены для всех типов трансформаторов независимо от их назначения. Таблица 2. Показатели надежности выключателей Выключатели Uном, кВ Тип выключателя ω, 1/год Тв, ч µт 1/год Т*рт, ч Автоматические До 1 — 0,05 4 0,33 10 Электромагнитные 6—10 ВЭМ-6, ВЭМ-10, ВЭ-10 0,022 11 0,2 24 ВМП-10 0,009 20 0,14 8 10 Прочие 0,009 20 0,14 10 20 0,01 26 0,14 ... 35 0,02 25 0,14 9 Маломасляные 110—150 0,06 20 0,14 30 35 0,01 30 0,14 12 110 0,016 40 0,14 23 Масляные баковые 220 0,055 50 0,14 43 15—20 0,04 20 0,2 40 35 0,02 40 0,2 29 110 0,02 20 0,2 45 ВВБ 0,02 55 0,2 122 Воздушные 220 Прочие 0,02 25 0,2 98 Показатели µт и Трт приведены для текущих ремонтов, вы полняемых в соответствии с требованиями действующих Правил технической эксплуатаци и электрических станций и сетей (ПТЭ) и Правил организация технического обслуживания и ремонта оборудования, зданий и сооружений электрических станций и подстанций. Для шин: µк - частота капитальных ремонтов; Трк – продо лжительность капитального ремонта. --- PAGE BREAK --- При обесточении одновременно двух систем шин параметр потока отказов определяется умножением данных, приведенных в табл.4 на коэффицие нт 0,6 для шин напряжением 110—220 кВ. Параметр потока отказов определен для схемы РУ с двумя системами шин при обесточивании одной системы шин. При определении пар аметра потока отказов учитывались отказы собственно шин и электрических аппаратов, подкл юченных непосредственно (без разъединителей и предохранителей) к шинам, и не учитыва лись отказы выключателей при отключения ими КЗ на линиях. Таблица 3. Показатели надежности разъединителей, отделителей и короткозамыкателей Аппараты Uном, кВ ω, 1/год Тв, ч µт, 1/год Т*рт, ч 6–10 0,01 7 0,166 4 35 0,01 6 0,166 6 110 0,01 11 0,166 8 150 0,01 15 0,166 11 Разъединители 220 0,01 7 0,166 13 35 0,015 3 0,33 7 110 0,01 3,5 0,33 10 Отделители 220 0,01 3,5 0,33 16 35 0,01 4 0,33 8 110 0,01 6 0,33 6 Короткоза-мыкатели 220 0,01 6 0,33 8 Таблица 4. Показатели надежности шин Uном, кВ ω, 1/год Тв, ч µ к, 1/год Трк, ч 6 0,03 5 0,166 5 10 0,03 7 0,166 5 20—35 0,02 7 0,166 4 110—150 0,016 5 0,166 4 220 0,013 5 0,166 3 ЛИТЕРАТУРА 1. Биллинтон Р., Аллан Р. Оценка надежности электроэнергетических систем: пер. с англ./Под ред. Ю.А. Фокина. М.: Энергоатомиздат, 1988. 288 с. 2. Руденко Ю.Н., Ушаков И.А. Надежность систем энергетики. М.: Наука, 1986. 252 с. 3. Чукреев Ю.Я. Модели обеспечения надежности электроэнергетических систе м. Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН, 1995. 176 с. 4. Гук Ю.Б. Основы надежности электроэнергетических установок. – Л.: ЛГУ. 1980 – 478 с. 5. Зорин В.В., Тисленко В.В., Клеппель Ф., Адлер Г. Надежность систем электроснабжения. – Киев.: Вища школа, 1984. – 19 Резюме Электрэнергетикалық объектілердің сенімділік деңгейін б ағалаудағы кешендегі ұсынылатын талаптардың негізі болып табылады. Кейбір энергетикалық жуйелердегі авариялар саны ондаған, авариялар нәтижесін жылына бірнеше киловатт-сағатты құрайды. Бұн дай жоғары авариялық жағдайда жеке құрылғылардың сенімділігін бағалау, орнату және сенімділікті жоғарылату жолдарын іздеу бірінші кезекті мәселе болады. Summary --- PAGE BREAK --- The reliability evaluation of electric power faciliti es is a major requirement in the imposed complex. Some power systems have several accidents an year, and annual shortage for several billion kilowatt-hour of electricity as the result of accidents. Because of high failure rate ce rtain types of equipment and facilities assessment of the reliability and search for the ways of improving reliability are the top priorities. КазНТУ им. К.И. Сатпаева Поступила 10.01.11