Расчет надежности электроснабжения подстанции Южная (стр. 1 из 6)

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электрооборудования

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу: «Надежность электроснабжения»

на тему: «Расчет надежности электроснабжения подстанции "Южная"»

Выполнил студент

гр. ЭО – 95 Васин А.В.

___________________

«__» _________ 1999

Принял доцент, к.т.н.,

Челядин В. Л.

___________________

___________________

«__» _________ 1999

Липецк 1999


ОГЛАВЛЕНИЕ

ЗАДАНИЕ......................................................................................... 3

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................... 5

1 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ...... 6

1.1. Модель отказов и восстановления силового

трансформатора........................................................................... 6

1.2 Модель отказов автоматического выключателя................... 10

1.3. Модель отказов воздушной линии электропередач........... 13

1.4. Модель отказов и восстановления для разъединителей...... 17

1.5. . Модель отказов и восстановления для отделителей и

короткозамыкателей.................................................................... 18

1.6. Модель отказов и восстановления для шин......................... 19

2. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАЖЕНИЯ... 21

2.1. Расчет последовательных соединений.................................. 21

2.2. Учет резервирования............................................................. 27

ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................................................................ 30

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ

ИСТОЧНИКОВ................................................................................ 31


ЗАДАНИЕ

1. На основании статистических данных определить показатели надежности отдельных элементов схемы электроснабжения подстанции "Южная".

2. Составить структурно-логическую схему, основанную на анализе функционирования системы, учете резервирования, восстановлений, контроля исправности элементов.

3. Выбрать метод расчета надежности с учетом принятых моделей и описаний процессов функционирования и восстановления.

4. Получить в общем виде математическую модель, связывающую показатели надежности с характеристиками элементов.

5. Выполнить расчет и анализ полученных результатов.

Исходные данные приведены на рис.1 и в табл. 1.

Таблица 1

Оборудование подстанции учитываемое при расчете надежности

ЛЭП1 АС185
ЛЭП2 АС185
QS1 РНД31-110У/1000
QS2 РНД31-110У/1000
QR1 ОД110т/630
QR2 ОД110т/630
QK1 КЗ-110т
QK2 КЗ-110т
Т1 ТДТН- 40000/110
Т2 ТДТН- 40000/110
QF1 ВМП 10э
QF2 ВМП 10э
QF4 ВМП 10э
QF5 ВМП 10э
QF3 ВМП 10к
QF3 ВМП 10к
Шины 10 кВ
Шины 6 кВ


ВВЕДЕНИЕ

Проблема обоснования целесообразного уровня надежности систем электроснабжения на современном этапе развития имеет большое значение. Аварийные и внезапные перерывы электроснабжения потребителей вызывают большой народнохозяйственный ущерб, обусловленный поломкой оборудования, порчей сырья и материалов, затратами на ремонты, недовыпуском продукции, простоями технологического оборудования и рабочей силы, а также издержками связанными с другими факторами.

Сегодня методы анализа надежности используются уже во многих отраслях техники. Однако проблема надежности в ее количественной постановке при проектировании и эксплуатации систем электроснабжения необыкновенно сложна. Так для рассмотрения вопросов надежности, при эксплуатации систем электроснабжения необходимо учесть как современные достижения современной теории надежности, так и специфику функционирования систем силового типа, подверженных в значительной степени влиянию неблагоприятных воздействий внешней среды и непосредственно связанных с электрической системой.

Целью данной работы является попытка рассмотрения надежности функционирования оборудования подстанции, и связанная с этим надежность бесперебойного обеспечения потребителей электроэнергией.

1. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ

1.1. Модель отказов и восстановления силового трансформатора

Рассмотрим трансформатор как элемент, условно состоящий из двух последовательно соединенных элементов, в одном из которых могут появляться внезапные отказы, а в другом - постепенные. Внезапные отказы появляются вследствие резкого, внезапного изменения основных параметров под воздействием одного или нескольких 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), (1.1)

где Рв (t) и Ри (t) — соответственно вероятности безотказной работы условных элементов, соответствующих внезапному и постепенному отказу в следствии износа.

В теории надежности в качестве основного распределения времени безотказной работы при внезапных отказах принимается показательное распределение:

(1.2)

Постепенные отказы трансформатора происходит в основном по причине износа изоляции . Износ можно описать законом распределения Вейбулла-Гнеденко

(1.3)

где t0 — порог чувствительности, то есть элемент гарантировано не откажет , в интервале времени от 0 до t0 может быть равно нулю. Тогда окончательно имеем:

Pтр (t) = e- l t ×e-ct . (1.4)

Причинами внезапных отказов трансформатора являются повреждения вводов трансформатора вследствие перекрытия контактных соединений, утечка масла. Причинами постепенных отказов в свою очередь будут нарушения изоляции обмоток вследствие возникновения внешних и внутренних перенапряжений, сквозных токов коротких замыканий и дефектов изготовления. На основании принятых критериев выделим два статистических ряда для внезапных и постепенных отказов табл.2.

Таблица 2

Статистический ряд внезапных и постепенных отказов силового трансформатора

Y, ч

Y, ч

Y, ч

X, ч

X, ч

X, ч

61039

57546

53529

43774

45022

45850

59612

55392

51355

41283

42078

42906

57981

53986

60205

38793

39628

40455

56107

52062

58217

36302

36728

37554

54349

60483

56438

44608

45436

46264

52573

58564

55216

41664

42492

43320

60761

56854

52914

39215

40041

40869

58783

55739

50785

36581

37141

37967

54733

38380

Yср

D t

Т

l

56209

1827

40974

2,44057E-05

Параметр показательного закона l находим по формуле:

(1.4)

где хср — среднеее значение наработок на отказ.

Среднее время безотказной работы определим по формуле

(1.5)

Оценим параметры распределения Вейбулла-Гнеденко. Для этого вычислим среднеее значение наработки на отказ

(1.6)

Разобьем выборку y на интервалы, которые выберем по формуле

(1.7)

Подсчитаем сколько отказов попало в каждый из полученных интервалов

Таблица 3

интервалы

1

2

3

4

5

6

мин

50785

52612

54439

56265

58092

59919

макс

52612

54439

56265

58092

59919

61746

1

52573

54349

57981

56107

59612

61039

2

52062

53986

57546

55392

58783

60761

3

51355

53529

56854

55739

58564

60483

4

50785

52914

56438

55261

58217

60205

Yicp

51694

53695

57205

55444

58794

60622

pi

0,16

0,16

0,16

0,2

0,16

0,16

D

s

n

1/ a

C

T

l

8734345

2955

0,052578

0,045

1,63E-106

56209

1,779E-05

Отностительную частоту событий определяем по формуле