Сливка А.В. (Разработка мероприятий по повышению надёжности работы устройств электроснабжения СЦБ на участке Хабаровск II - Дормидонтовка), страница 5

Рисунок 2.4 – График потери напряжения в линии ВЛ СЦБ

перегона Хабаровск II – Дормидонтовка при аварийном режиме

Как показали расчеты, потери напряжения в линии ВЛ СЦБ не превышает нормативных 10 %. В связи с тем, что линейные трансформаторы имеют широкий диапазон изменения коэффициента трансформации от +5% до 10 %, они частично компенсируют потери напряжения в линии.

3 РАСЧЁТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЁЖНОСТИ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СЦБ

Важнейшими задачами в системе электроснабжения являются обеспечение надежной и безопасной эксплуатации электроустановок и содержание их в исправном состоянии. Надежность является важнейшей характеристикой любого технического объекта (оборудования), от которой зависит целесообразность его использования и дальнейшая эксплуатация в целом. Показатели надёжности определяют при разработке или внедрения нового оборудования .

Теория надежности также устанавливает и изучает количественные характеристики надежности и исследует связь между показателями экономичности и надежности. Существует два направления повышения надежности: повышение надежности элементов, из которых состоит определенный объект, и создание объекта с высокой степенью надежности из относительно надежных элементов, используя различные виды резервирования. Максимальной эффективности в повышении надежности можно добиться рациональным сочетанием этих двух направлений [9].

Аппарат теории надежности, разработанный для технических систем вообще, с полным основанием может быть применен для повышения эффективности систем электроснабжения.

В электроэнергетике решаются два уровня задач с учётом надёжности: задачи анализа и задачи синтеза. К задачам анализа надежности относится количественная оценка показателей надежности элементов и систем, надежности электроснабжения потребителей при известных параметрах, режимах, конфигурации систем электроснабжения. Задачи синтеза надежности заключаются в выборе рациональных решений при планировании, проектировании, сооружении и эксплуатации электроэнергетических систем, а также при изготовлении оборудования, обеспечивающего требуемый уровень надежности.

Расчеты надежности в настоящее время стали обязательным элементом инженерного проектирования технических систем. Широкое внедрение расчетов надежности в практику проектирования предполагает наличие достаточно общих и в определенном смысле унифицированных расчетных методов, которые являются общими для разработчиков и заказчиков.

Задача изучения вопроса надежности в дипломном проекте – найти исходные данные для расчета показателей надежности, исходя из типа оборудования, условий его работы и эксплуатации. Использовать методы теории надежности, применительно к системам электроснабжения.

3.1 Расчёт надёжности трансформаторов ОМ

На основе статистических данных по отказам устройств за 5 лет определим основные показатели надёжности для трансформаторов типа ОМ

Количественные характеристики основных показателей надежности, рассматриваемые здесь применяются для оценки надежности как восстанавливаемых, так и невосстанавливаемых объектов. Восстанавливаемым считается объект, работоспособность которого при возникновении отказа подлежит восстановлению(ремонту). В случаях, когда восстановление работоспособности объекта в данных условиях невозможно или нецелесообразно – он признается невосстанавливаемым. [8]

Данные показатели надежности характеризуют только процессы отказов.

Таблица 3.1 – Количество трансформаторов типа ОМ на участке

Оборудование	Кол-во на участке, шт
Трансформатор типа ОМ (0,66;1,25;4)	57

1. Вероятность безотказной работы - это вероятность того, что в заданном интервале времени (0,t) при определённых режимах и условиях эксплуатации не произойдет ни одного отказа. Определяется как отношение числа элементов , безотказно проработавших до момента t, к первоначальному числу наблюдаемых элементов:

,

(3.1)

Число работоспособных в течении времени (0,t) элементов будет:

(3.2)

где n(0,t) – число отказавших за время (0,t) элементов.

1. Вероятность отказа Q(t) – вероятность того, что в заданном интервале времени (0,t) произойдет хотя бы один отказ:

(3.3)

1. Интенсивность отказов λ(t) – условная плотность вероятности возникновения отказа для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого отказ не возник:

(3.4)

В качестве примера рассчитаем показатели надёжности для 2012 года. Для расчета данного раздела заданный интервал времени 1 год примем t=1.

Вероятность безотказной работы рассчитаем по формуле (3.1):

Вероятность появление отказа по формуле (3.3):

Интенсивность отказов по формуле (3.4):

Результаты расчета показателей надежности элементов приведены в таблице 2.2

Рассчитанные выше показатели описывают надёжность системы только до первого отказа, т.е достаточно полно характеризуют только невосстанавливаемые системы. Так как трансформатор типа ОМ является объектом восстанавливаемым, т.е ремонтопригодным, для дальнейшего расчёта его надёжности необходимо рассчитать показатели для многократно восстанавливаемых систем, которые учитывают процессы восстановления (ремонта) объектов (элементов):

1. Средняя наработка на отказ представляет собой математическое ожидание времени работы между отказами данного типа оборудования. В энергетике эту характеристику принято называть периодичностью отказов. Она определяется по экспериментальным данным как среднее значение времени между отказами по выражению, час

(3.5)

где t_i – время работы оборудования данного типа между i-1 и i отказами, ч; n ‑ число отказов.

1. Параметр потока отказов (или иначе – удельная повреждаемость) плотность вероятности возникновения отказа восстанавливаемой системы (элемента), определяемая для заданного момента времени. Определяется как отношение числа отказавших элементов (объектов) в единицу времени к общему числу элементов, работающих в данный отрезок времени, год^-1 :

(3.6)

где ∆n_i – количество отказавших элементов i-го типа за время ∆t; N_i(t) - количество однотипных элементов, участвующих в эксперименте на интервале времени ∆t.

1. Вероятность безотказной работы элемента в течение года, о.е.

(3.7)

где λ – интенсивность отказов, 1/год; t – произвольный момент времени, год.

Если восстанавливаемый объект при отсутствии восстановления имеет характеристику λ=const (поток отказов простейший (пуассоновский)), то придавая объекту восстанавливаемость можно записать λ=ω при ω(t)=const. \

Следовательно, выражение по нахождению вероятности безотказной работы в течение года примет вид, о.е.

(3.8)

1. Интенсивность восстановления – отношение условной плотности вероятности восстановления работоспособного состояния объекта, определенной для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого момента восстановление не было завершено, к продолжительности этого интервала, 1/год

(3.9)

где n_в(∆t) – количество восстановленных однотипных объектов за интервал времени ∆t; N_нср – среднее количество объектов находящихся в невосстанавливаемом состоянии на интервале ∆t.

В качестве примера рассчитаем показатели надёжности восстанавливаемых систем (элементов) для 2012 года. Для расчета данного раздела заданный интервал времени 1 год примем t=1.

Средняя наработка на отказ по формуле (3.5):

Вероятность появление отказа по формуле (3.3):

Вероятность безотказной работы элемента в течении года по формуле (3.8):

Интенсивность восстановления по формуле (3.9)

Аналогичные расчёты были произведены для 2013-2016 годов. Результаты расчета показателей надежности восстанавливаемых систем (элементов) приведены в таблице 3.2

Таблица 3.2 – Результаты расчётов показателей надёжности тр-в ОМ

Дата	Вероятность безотказной работы P(t) о.е	Вероятность появления отказа Q(t) о.е	Интенсивность отказов λ(t),год-1	Средняя наработка на отказа Tср(t), ч	Параметр потока отказов ω(t), год-1	Вероятность безотказной работы элемента в течение года P(t), о.е	Интенсивность восстановления μ(t), час-1
2012 год	0,754	0,246	0,023	523	0,246	0,782	0,326
2013 год	0,895	0,105	0,02	1220	0,105	0,9	0,163
2014 год	0,86	0,14	0,02	915	0,14	0,869	0,118
2015 год	0,912	0,088	0,019	1464	0,088	0,916	0,096
2016 год	0,807	0,193	0,022	665	0,193	0,824	0,239

Для более наглядной оценки надёжности построим диаграмму параметра потока отказов за 5 лет, рисунок 2.1;

Рисунок 3.1 – Диаграмма параметра потока отказов за 5 лет

Расчёт основных показателей надёжности трансформаторов типа ОМ показал, что количество отказов, начиная с 2015 года, возрастает. Средняя наработка на отказ уменьшается, что безусловно вызвано старением оборудования, отсутствием диагностики и превышением срока службы устройства. Из диаграммы параметра потока отказов видно, что данный показатель надёжности находится в пределах следующих значений: (0,246 – 0,088) ω(t), год^-1, что является неудовлетворительным для данного типа трансформаторов. [8,10]

В целом показатели надёжности трансформаторов типа ОМ не высокие. Это обусловлено тем, что у половины имеющегося оборудования подходит к концу или вовсе превышен гарантийный срок эксплуатации. Так же немаловажную роль играют сложные эксплуатационные условия.