Курсовая с практикой на тему Расчет показателей надежности подстанции 110/10кВ

Содержание:

Введение 3

1. Преобразование схемы электроснабжения потребителей 4

2. Аналитический метод расчета надежности электроустановок 16

3. Количественная оценка надежности электроснабжения 20

4 Логико-вероятностный метод расчета надежности электроснабжения с помощью дерева отказов 24

4.1 Дерево отказов системы при кратковременных отключениях подстанций 25

4.2 Дерево отказов системы при длительных отключениях подстанций 27

5. Расчёт показателей готовности 29

Заключение 31

Список литературы 32

Введение:

Под надежностью системы электроснабжения понимают ее свойство выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования. Надежность системы электроснабжения определяется многими факторами, среди которых следует выделить повреждаемость системы электроснабжения и ее элементов. Надежность системы электроснабжения предполагает бесперебойное питание электроэнергией потребителей, что обеспечивает их бесперебойную работу.

Надежность системы электроснабжения, в первую очередь, определяется схемным и конструктивным построениями системы, объемом заложенных в нее резервов, а также надежностью входящих в нее основных составных элементов, в частности электрооборудования.

Главнейшими принципами, лежащими в основе построения надежных схем электроснабжения промышленных предприятий, являются следующие:

— максимальное приближение источников высокого напряжения к электроустановкам потребителей;

— отказ от резерва, который в нормальном режиме включен на нагрузку; это связано с тем, что при включении под нагрузку таких линий и трансформаторов они могут отказать вследствие долгого бездействия;

— секционирование всех звеньев системы электроснабжения (от шин ГПП до шин вторичного напряжения цеховых подстанций, а иногда и до шин РП);

— раздельный режим работы линий, трансформаторов, токопроводов, что не только существенно снижает ток короткого замыкания, но и упрощает коммутацию и релейную защиту.

Заключение:

В курсовой работе требовалось рассчитать надежность электроснабжения подстанции: указать тип резервирования; выбрать метод расчета надежности; составить схему замещения для определения показателей надежности; рассчитать основные показатели надежности для подстанции.

В данной работе был проведен расчет надежности системы электроснабжения, схема которой представлена на рис.1. В частности, были выбраны десять точек, для которых проведен расчет показателей надежности системы без учета восстановления элементов системы, с учетом восстановления элементов системы, с учетом условий возможного отказа шин; были рассчитаны коэффициенты готовности, простоя, относительные коэффициенты простоя, коэффициенты технического использования, а также рассчитаны показатели надежности с учетом преднамеренных отключений.

В ходе работы применен логико-вероятностный метод с использованием дерева отказов. Он является дедуктивным (от общего к частному) и применяется в тех случаях, когда число различных отказов системы относительно невелико. Применение дерева отказов для описания причин отказа системы облегчает переход от общего определения отказа к частным определениям отказов и режимов работы её элементов, понятным специалистам – разработчикам, как самой системы, так и элементов. Переход от дерева отказов к логической функции отказа открывает возможности для анализа причин отказа системы на формальной основе. Логическая функция отказа позволяет получить формулы для аналитического расчёта частоты и вероятности отказов системы по известной частоте и вероятностям отказов элементов. Использование аналитических выражений при расчёте показателей надёжности даёт основание к применению формул теории точности для оценки среднеквадратической погрешности результатов.

Фрагмент текста работы:

1. Преобразование схемы электроснабжения потребителей

Рисунок 1 – Схема электроснабжения

Для заданной схемы электроснабжения (рисунке 1) рассчитаем показатели надежности в десяти точках. Для этого составим схему замещения (рисунке 2), где все элементы схемы электроснабжения замещаются элементами, показатели, надежности которых приведены в таблице 1.1.

Составляем схему замещения согласно правилам (рисунок 2, приложение 1):

1 Нерезервируемые элементы соединяются последовательно;

2 Резервируемые элементы соединяются параллельно.

Таблица 1.1 – Показатели надежности основных элементов СЭС

Вычислим показатели надёжности в характерных точках, отмеченных на схеме замещения (рисунок 2, приложение 1).

Упрощение будем производить по следующим формулам: для последовательного соединения элементов:

P_(посл.)=∏_(i=1)^n▒P_i ; (1)

для параллельного соединения элементов:

¯Р_(«пар» .)=∏_»i=1″ ^m▒Q_i ; (2)

для преобразования треугольника в звезду:

{█(&¯Р_1=¯Р_»12″ ⋅¯Р_»31″ @&¯Р_2=¯Р_»23″ ⋅¯Р_»12″ @&¯Р_3=¯Р_»31″ ⋅¯Р_»23″ .)┤                     » «(3)

Показатели надежности всей системы находятся по формулам:

{█(&P(t)=exp⁡(-λ⋅t);@&¯Р=1-P;@&λ=(-ln⁡( 1-¯Р))/t=(-ln⁡P)/t;» » (4)@&T=1/λ;@&α=λ⋅exp⁡(-λ⋅t),)┤

где Q – вероятность появления отказа системы за время t; λ – интенсивность отказов системы; Т – средняя наработка на отказ; α – частота отказов.

Рассчитаем показатели надежности работы системы в первой точке. Для этого составляем схему замещения для первой точки (рис. 3). При этом показатели надежности в данной точке примут вид:

P_Л1 (1)=exp⁡(-0,8⋅6⋅1)=0,449;

¯Р_Л1 (1)=1-0,449=0,551;

λ_1 (1)=-(ln⁡( 1-0,551))/1=0,8;

α_Л1 (1)=0,8⋅0,449=0,297;

T_Л1=1/0,8=1,25,_ лет.

Рассчитаем показатели надежности работы системы во второй точке. Для этого нужно составить схему замещения для второй точки (рис. 4). При этом показатели надежности в данной точке примут вид:

P_1 (1)=P_Л2 (1)⋅P_T2 (1)⋅P_QS3 (1)=exp⁡(-0,8⋅1)⋅exp⁡(-0,03⋅1)×

×exp⁡(-0,002⋅1)=0,435;

¯Р_1 (1)=1-P_1 (1)=1-0,435=0,565;

λ_1 (1)=-(ln⁡( 1-0,565))/1=0,832;

α_1 (1)=0,832⋅0,435=0,362;

T_1=1/0,832=1,20,_ лет.

Рассчитаем показатели надежности работы системы в десятой точке. Для этого составляем схему замещения для десятой точки (рис. 6). При этом показатели надежности в десятой точке примут вид:

Рисунок 3 – Схема замещения в первой точке

Рисунок 4 – Схема замещения во второй точке

Рисунок 5 – Схема замещения в десятой точке

P_1 (1)=P_Л3 (1)⋅P_T3 (1)⋅P_QS6 (1)⋅P_LR6 (1)⋅P_Q6 (1)=exp⁡(-0,8⋅1)⋅exp⁡(-0,03⋅1)×exp⁡(-0,002⋅1)⋅exp⁡(-0,01⋅1)⋅exp⁡(-0,015⋅1)=0,424

¯Р_1 (1)=1-P_1 (1)=1-0,424=0,576;

λ_1 (1)=-(ln⁡( 1-0,576))/1=0,857;

α_1 (1)=0,857⋅0,424=0,364;

T_1=1/0,857=1,167,_ лет.

Далее при расчете интенсивности отказов необходимо учитывать число присоединений шины:

где λ_Ш^0 – интенсивность отказов одного соединения.

Найдем по формуле (5) интенсивность отказов каждой секции шин:

λ_»сш.1″ =0,001⋅10=0,01″ го» «д» ^(-1);

λ_»сш.2″ =0,001⋅10=0,01″ го» «д» ^(-1);

λ_»сш.3″ =0,001⋅6=0,006″ го» «д» ^(-1).

Определим показатели надежности в точке №3 (рисунок 6):

P_1 (1)=P_Л1 (1)⋅P_T1 (1)⋅P_QS1 (1)⋅P_LR1 (1)⋅P_Q1 (1)⋅P_Ш1 (1)=exp⁡(-0,8⋅1)⋅exp⁡(-0,03⋅1)×

×exp⁡(-0,002⋅1)⋅exp⁡(-0,01⋅1)⋅exp⁡(-0,015⋅1)⋅exp⁡(-0,001⋅1)=0,423;

P_2 (1)=P_Л2 (1)⋅P_T2 (1)⋅P_QS3 (1)⋅P_LR3 (1)⋅P_Q3 (1)⋅P_Ш2 (1)⋅P_Ш13 (1)⋅P_Q13 (1)⋅P_Ш12 (1)=exp⁡(-0,8⋅1)⋅exp⁡(-0,03⋅1)⋅exp⁡(-0,002⋅1)⋅exp⁡(-0,01⋅1)⋅exp⁡(-0,015⋅1)×

×exp⁡(-0,001⋅1)⋅exp⁡(-0,01⋅1)⋅exp⁡(-0,015⋅1)⋅exp⁡(-0,01⋅1)=0,408;

Рисунок 6 – Схема замещения для расчёта в точке №3: а) исходная схема; б), в) поэтапные преобразования схемы замещения

P_3 (1)=P_Л3 (1)⋅P_T3 (1)⋅P_QS5 (1)⋅P_LR5 (1)⋅P_Q5 (1)⋅P_Ш3 (1)⋅P_Ш22 (1)⋅P_Q19 (1)⋅P_Ш21 (1)×P_Ш13 (1)⋅P_Q13 (1)⋅P_Ш12 (1)=exp⁡(-0,8⋅1)⋅exp⁡(-0,03⋅1)⋅exp⁡(-0,002⋅1)×exp⁡(-0,01⋅1)⋅exp⁡(-0,015⋅1)⋅exp⁡(-0,001⋅1)⋅exp⁡(-0,006⋅1)⋅exp⁡(-0,015⋅1)×exp⁡(-0,01⋅1)⋅exp⁡(-0,01⋅1)⋅exp⁡(-0,015⋅1)⋅exp⁡(-0,01⋅1)=0,396;

¯Р_1 (1)=1-P_1 (1)=1-0,423=0,577;

¯Р_2 (1)=1-P_2 (1)=1-0,408=0,592;

¯Р_3 (1)=1-P_3 (1)=1-0,396=0,604;