расчет показателей надежности - Электронная библиотека ПГУ
advertisement
Министерство образования и науки Республики Казахстан Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Колледж РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ СХЕМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ Методическое пособие Дисциплина «Надежность в энергетике» Павлодар УДК ББК Рекомендовано ученым советом ПГУ им С. Торайгырова Рецензенты: Профессор ПГУ, кандидат технических наук Кургузов Н.Н. Бархатова Г.А. Надежность в энергетике. Методическое пособие. - Павлодар, 200__ В методическом пособии приводится методика расчета надежности в схемах распределительных устройств, приведены рекомендации по выбору схем РУ в курсовом и дипломном проектировании. Методическое пособие составлено согласно дисциплине определяемое колледжем. Бархатова Г.А., 200__ Павлодарский государственный университет им С.Торайгырова, 200__ 2 УТВЕРЖДАЮ Проректор по УР Пфейфер Н.Э. __________________ «____» ________200_г Составитель: Бархатова Г.А. Цикловая комиссия электро-технических дисциплин Утверждено на заседании цикловой комиссии «___»_______ 200__ Протокол № ____ Председатель цикловой комиссии _________ Лихачева С.Н. Одобрено учебно-методическим советом колледжа «___»_______ 200__ Председатель УМС __________ СОГЛАСОВАНО Директор колледжа ___________ Р.К. Ержанова «___»________2005 г. Н/к отдела МКУП ____________ Г.С Баяхметова. «__»________2005 г. Одобрено УМО Начальник УМО ____________Л.Т. Головерина «__»________2005 г. 3 Содержание Введение 1 Классификация схем, распределительных устройств. 2 Схемы распределительных устройств радиального типа. 2.1 Секционирование сборных шин; 2.1.1 Применение секционирования в схемах с одной системой сборных 2.1.2 Секционирование в схемах с двумя системами сборных шин 2.2 Применение обходной системы шин (АО) 3 Схемы кольцевого типа 4 Упрощенные схемы 5 Нормы технологического проектирования в схемах распределительных устройств. 6 Рекомендации по выбору схем РУ в курсовом и дипломном проектировании 7 Таблично логический метод. 7.1 Порядок определения показателей надежности схем РУ; 7.2 Пример выбора схемы РУ для КЭС с учетом показателей надежности 7.2.1 Расчет показателей надежности схемы «четырехугольника» 7.2.2 Расчет показателей надежности схемы «3/2»; 7.2.3 Расчет показателей надежности схемы «мостика». Литература 4 Введение Распределительные устройства (РУ) сооружаются на станциях и подстанциях для распределения и оптимизации потоков электроэнергии и для повышения надежности ее передачи от источников к потребителям. Надежность самого распределительного устройства в свою очередь существенно зависит от схемы РУ, т.е. от принятого порядка соединения между собой коммутационных аппаратов (выключателей и разъединителей) и присоединений (линии электропередач, трансформаторов связи и блоков). Целью настоящей работы является классификация схем РУ на основании их наиболее существенных свойств (надежности и экономичности), расчет надежности этих схем, что позволит учащимся самостоятельно выбрать ту или иную схему РУ в процессе проектирования. 5 1 Классификация схем распределительных устройств С точки зрения надежности и экономичности все схемы РУ можно разделить на три группы: 1) схемы радиального типа; 2) схемы кольцевого типа; 3) упрощенные схемы. Схемы радиального типа исторически появились раньше других схем РУ. В этих схемах кроме выключателей присоединений часто устанавливаются дополнительные выключатели: шиносоединительные и обходные – между различными системами сборных шин и секционные – между участками /секциями/ одной и той же системы шин. Поэтому общее число выключателей, а следовательно, и ячеек в схемах радиального типа обычно превышает число присоединений т.е. nB ≥ nпр. Схемы радиального типа как по своей надежности, так и по экономичности, занимают промежуточное положение между схемами остальных групп. Типичным примером схем радиального типа является схема с двумя основными и третьей обходной системами шин. Схемы РУ кольцевого типа – это схемы, в которых имеется одно или несколько нормально замкнутых колец, образованных участками шин и выключателями. Общее число выключателей в схемах кольцевого типа может равно числу присоединений, а может значительно /в предельном случае в 2 раза/ превышать число присоединений, т.е. и в этих схемах nB ≥ nпр. Поэтому схемы кольцевого типа являются в общем случае наиболее дорогостоящей, но вместе с тем и наиболее надежной 6 группой схем. Именно наличие замкнутых колец из выключателей позволило сделать качественный скачок в повышении надежности схем этого типа; требование же качественно нового уровня надежности было обусловлено появлением все более мощных присоединений. Упрощенные схемы РУ – это схемы радиального типа с сокращенным числом выключателей (nB <nпр) или вообще без выключателей (nB = 0). Вместо выключателей в РУ высокого напряжения подстанций могут применяться комплекты коммутационных аппаратов, состоящие из отделителей и короткозамыкателей. Ясно, что стоимость таких РУ, в которых отсутствуют дорогостоящие ячейки с выключателями, значительно снижаются, однако и надежность их ниже, чем схем РУ с выключателями. Вообще все упрощенные схемы имеют минимальную стоимость, но обладают наименьшей надежностью по сравнению со схемами первых двух групп. Примером схем РУ упрощенного типа может служит известная схема мостика, в которой содержится три выключателя при четырех присоединениях. 2 Схемы распределительных устройств радиального типа Схемы радиального типа можно подразделять на схемы с одной и двумя схемами сборных шин (Рисунок 2.1). В схеме с одной системой шин (Рисунок 2.1, а) к сборным шинам (А) через выключатели и разъединители подключены подсоединения 1, 2, 3, 4 (для простоты выключатели могут быть обозначены значком Х, а разъединители значком /). Например, линейное присоединение 8 7 подключено к шинам через шинный разъединитель QS1, выключают Q3 и линейный разъединитель QS2. В цепи этой линии установлен трансформатор тока ТА, от которого питается релейная защита РЗ, действующая на отключение выключателя при повреждении на линии. Коммутация присоединений, т.е. их включение или отключение схем радиального типа осуществляется одним выключателем. Число выключателей в схеме с одной сборных шин равно числу присоединений: nB =nпр. а – с одной системой сборных шин; б – с двумя системами сборных шин. Рисунок 2.1 – Схемы радиального типа Достоинствами схемы с одной системой сборных шин являются ее простота следовательно, и наглядность, и небольшое небольшая число стоимость), аппаратов (а использование разъединителей только для ремонтных целей, а не для выполнения оперативных переключений. Недостатки схемы: необходимость 8 отключения всего РУ при ремонте любого шинного разъединителя; при КЗ на шинах выходит из строя все РУ на время, необходимое для устранения аварии; при отказе любого выключателя происходит полное погашение всего РУ. Указанные недостатки не позволяют использовать схему с одной системой шин для питания ответственных потребителей (если нет резервирования по сети) в связи ее малой надежностью. В схеме с двумя системами шин (Рисунок 2.1, б) каждая присоединение подключается к сборным шинам также через один выключатель, а с помощью шинных разъединителей QS1 и QS2 та или иная цепь может быть подключена либо к рабочей 1А, либо к резервной 2А системе шин. В этой схеме устанавливается дополнительный шиносоединительный выключатель QA, который служит для обеспечения перевода всех присоединений с рабочей системой шин на резервную в случае повреждения или ремонта 1А. Шинные разъединители шиносоединительного выключателя нормально включены, а сам QA в нормальном состоянии отключен. Для перевода присоединений с рабочей на резервный системой шин строго соблюдают следующий порядок переключений: 1) настраивают защиту QA на минимальную выдержку времени и включают QA, тем самым проверяя резервную систему шин на отсутствие повреждений; 2) Снимают с QA оперативный ток для предотвращения его самопроизвольного отключения; 4) Включают все разъединители 2А; 5) Отключают все разъединители 1А; 6) Подают оперативный ток на QA; 7) Отключают QA; 9 8) Отключают шинный разъединитель QA со стороны рабочей системы шин. Таким образом, ремонт рабочей системы шин может быть произведен без отключения присоединения. Для ремонта шинного разъединителя не требуется отключения всего РУ, достаточно отключить лишь одну цепь и перейти на другую систему шин. Ремонт выключателей, который производится значительно чаще, чем ремонт сборных шин, можно выполнить, отключив соответствующее присоединение. За счет дополнительной резервной системой шин и QA капитальные затраты в этой схеме выше, чем в схеме с одной системой шин, на 15-20%. С точки зрения надежности с двумя системами сборных шин, обладая рядом очевидных преимуществ по сравнении с предыдущей схемой, также имеет крупный недостаток: при повреждении рабочей системой шин вся электроустановка выходит из строя на время, необходимая для перехода на резервную систему шин, которая может быть значительным. Кроме того, общим недостатком обеих схем является необходимость отключения любого присоединения при ремонте своего выключателя. Из приведенного анализа надежности следует, что рассмотренные схемы с одной и двумя системами сборных шин не могут быть применены для электроснабжения ответственных потребителей I категорий, если нет резервирования по сети. Для повышения надежности схем радиального типа применяют дополнительные меры: секционирование сборных шин и применение обходной системы шин. 10 2.1 Секционирование сборных шин Секционирование – это деление сборных шин на несколько частей, связанных между собой коммутационными аппаратами, чаще всего выключателями. 2.1.1 Применение секционирование в схемах с одной системой сборных шин На рисунке 2.2, а в качестве примера приведена схема, с которой сборные шины разделены на две секции, связанные между собой секционным выключателем QB; при этом число выключателей по сравнению с не секционированной схемой (рисунок 2.1, а) увеличилась: nB =nпр+1. а – в схеме с одной системой шин; б – в схеме с двумя системами шин. Рисунок 2.2 – Секционирование сборных шин Релейная защита в данной схеме выполнена раздельно, т.е. она действует на отключение генерирующих цепей только поврежденный секции, а другая /не поврежденная/ секция сохраняется в работе. Ремонт отдельных производит секции поочередно, в рассматриваемой без перерыва схеме можно электроснабжения потребителей. При ремонте, например секции 1В, в начале включают выключатель на распределительном пункте /РП/, а затем выводит 11 секцию в ремонт. Сохранение электроснабжения потребителей при повреждении или при ремонте одной секции позволяет применять секционирование схемы для питания ответственных потребителей (в том числе и потребителей I категории надежности, требующих питания от двух независимых источников, какими как раз и являются разные секции шин). 2.1.2 Секционирование в схемах с двумя системами сборных шин Деление рабочей системы шин на секции в схемах с двумя системами сборных шин позволяет повысить надежность схемы радиального типа, но значительно увеличивает их стоимость. При делении рабочей системы шин (1А) на две части (рисунок 2.2, б) требуется три дополнительных выключателя (nB =nпр+3), при делении рабочей системы шин на три части число дополнительных выключателей возрастает до 5 и т.д. поэтому данная схема получила наибольшее распространение на сравнительно невысоких напряжениях 6-10 КВ и применяется в РУ генераторного напряжения ТЭЦ. Секционирование в схеме с двумя системами шин можно выполнить и другим /неявным/ путем, без установки дополнительного секционного выключателя, используя имеющийся QA (рисунок 2.3, б). Такая схема с использованием шиносоединительного выключателя в качестве секционного применяется, главным образом, при напряжениях РУ 110-220 кВ называется схемой с фиксированным присоединением цепей. В схеме с фиксированным присоединением цепей обе системы шин является рабочими, причем к системе шин 1А подсоединяет все нечетные цепи, а к 2А – все четные. Менять такой порядок 12 присоединения цепей нельзя, т.е. все присоединения строго фиксированы (отсюда и произошло название схемы). Невозможность произвольного шинами распределения объясняется присоединений особенностью между сборными работы дифференциальной защиты шин, которую настраивают в зависимости от определенного порядка присоединений цепей. Хотя такой способ секционирования не требует дополнительных затрат, он обладает некоторыми недостатками по сравнению с явным секционированием. Во-первых, становится невозможным использование одной из систем шин в качестве резервной. Кроме того, поскольку в схеме с фиксированным присоединением цепей QA нормально включен, при его отказе (поврежден) появляется вероятность полной потери РУ на время, необходимое для устранения повреждения. 2.2 Применение обходной системы шин (АО) Во всех рассмотренных выше схемах (рисунки2.1, 2.2) для ремонта выключателя любого присоединения требуется отключать цепь данного присоединения на все время ремонта. Обходная система шин позволяет производить ремонт выключателей без отключения присоединений, что несомненно повышает надежность схемы РУ. На рисунке 2.3, а приведена схема РУ с одной рабочей и одной обходной системой дополнительный разъединитель коммутационные шин. обходной QS в В схеме выключатель каждой аппараты этой цепи. отключены, QO Эти если устанавливается и обходной дополнительные ни один из выключателей Q не находится в ремонте. При выводе в ремонт выключателя какого-либо присоединения функции ремонтируемого 13 выключателя временно исполняет QO, а также используется обходной разъединитель данного присоединения. а б а – в схеме с одной системой шин; б – в схеме с двумя системами шин Рисунок. 2.3 – Применение обходной системы шин Для вывода в ремонт выключателя Q одного из присоединений необходимо выполнить следующие операции: 1) настроить релейную защиту QO на уставки защиты этого присоединения; 2) установить минимальную уставку по времени и опробовать обходную систему шин (т.е. подключить АО с помощью обходного выключателя к рабочей системе шин и убедиться в отсутствии КЗ на АО); 3) отключить QO и установить нужные уставки РЗ; 14 4) включить обходной разъединитель ремонтируемого присоединения и затем включить QO; 5) отключить выключатель Q и его разъединитель, после чего подготовить выключатель к ремонту. Таким образом, обходная система сборных шин АО позволяет производить ремонт выключателей всех присоединений без какого бы то ни было отключения цепей даже на короткое время. Следует также отметить, что обходная система шин, временно выполняя роль обходного пути, не может служить для резервирования рабочих систем шин, так как к ней одновременно может быть подключено не более одного присоединения. Наиболее часто обходные шины применяются в схемах с двумя системами сборных шин (рисунок 2.3, б), где АО выполняет те же функции, что и в предыдущей схеме. В этом случае в схеме появляется уже два дополнительных выключателя (QA и QO), в цепи каждого присоединения устанавливают по четыре разъединителя, т.е. общее количество разъединителей оказывается значительным. Общим недостатком схем радиального типа являются: 1) КЗ в общем узле приводит к отклонению общих цепей, присоединенных к данному узлу; 2) Ремонт выключателей происходит либо с отключением цепи, либо с использованием обходных цепей; последнее связано с производством сложных оперативных переключений; 3) отказ выключателя вызывает тяжелые последствия (см., например, отказ линейного выключателя в схеме с одной системой сборных шин или отказ с двумя системами сборных шин). Указанные недостатки схем радиального типа не позволяет применять их для РУ с мощными присоединениями. Например, для 15 РУ высшего напряжения современных электростанций, где в самых неблагоприятных случаях (отказ любого элемента, наложение отказа одного выключателя на ремонт другого, КЗ на линии с развитием аварии, вызванной отказом линейного выключателя и др.) не допускается потерь более одной-двух цепей. Таким образом, схемы радиального типа в общем случае хотя и могут быть применены для питания потребителей первой категории, их надежность оказывается не достаточной для РУ с очень мощными присоединениями, где отключение каждой цепи связано с большой потерей мощности, а отключение большого числа цепей может привести к нарушению устойчивости энергосистемы. Требуемой степенью надежности обладают рассматриваемые ниже схемы кольцевого типа. 3 Схемы кольцевого типа Для схем кольцевого типа характерно наличие одного или нескольких замкнутых контуров (рисунки 3.1 – 3.3). Переход с радиальной схемы к схеме кольцевого типа может быть осуществлен путем иного расположения выключателей (не на присоединениях, а между ними) и замыканием схемы в кольцо (рисунок 3.1, а). В схеме с двумя системами сборных шин и с двумя выключателями на цепь (рисунок 3.1, б) нормально все выключатели включены, т.е. многократно закольцована. Достоинствами схемы с двумя выключателями на цепь являются: 1) сохранение в работе всех присоединений при повреждении или ремонте любой системы сборных шин; 16 2) возможность осуществления ремонта любого выключателя без нарушения питания цепи и без производства сложных переключений; 3) отсутствие тяжелых последствий при отказе выключателя. Так, например, при КЗ на лини W1 (рисунок 3.1, б) и отказе выключателя Q1 теряется только система шин 1А, а все остальные присоединения, кроме поврежденного, остаются в работе. Большим недостатком схемы с двумя выключателями на присоединение является ее высокая стоимость, поэтому в настоящее время она применяется очень редко. Существенное снижение числа выключателей удалось получить в так называемой полуторной схеме (рисунок 3.1, в), в которой устанавливается по три выключателя на каждые два присоединения (3/2 выключателя на присоединение). 17 а – переход от радиальной схемы к схеме кольцевого типа; б – схема с двумя выключателями на цепь; в- схема 3/2 с выключателями на цепь; г – схема 4/3 выключателями на цепь. Рисунок 3.1 – Схемы кольцевого типа 18 Надежность в полуторной схеме несколько ниже, чем схемы с двумя выключателями на присоединение. При КЗ на линии W1 (Рисунок 3.1, в) и отказе выключателя среднего ряда Q2 теряется еще одно присоединение трансформатора Т1. При ремонте выключателя среднего ряда отказ любого из выключателей первого или третьего рядов приводит к отключению двух присоединений, которыми могут оказаться два блока или две транзитные линии электропередач. Для устранения отключения двух одноименных ответственных присоединений прибегают к секционированию сборных шин выключателями через каждые две цепочки и к чередованию мест присоединения линий и трансформаторов в соседних цепочках, однако это приводит к усложнению компоновки и увеличению стоимости РУ. Однако в схеме 3/2, так же как в схеме с двумя выключателями на цепь, практически исключена возможность аварийного отключения всех блоков станции из-за отказа какого-либо элемента схемы, что может произойти в схеме с двумя системами шин и обходной. Поэтому полуторная схема, несмотря на то, что она в среднем на 8% дороже по капитальным вложениям схемы с двумя основными и обходной системой шин, получает в настоящее время все больше распространения. Кроме уже рассмотренных имеется много других вариантов схем кольцевого типа. Схема РУ с четырьмя выключателями на три цепи (4/3) по надежности соответствует полуторной, но существенно дешевле последней. Схема 4 /3 может быть рекомендована при числе присоединений не менее 9 с тем, чтобы в РУ можно было составить не менее трех цепочек из выключателей. 19 При числе цепочек менее трех надежность схемы 4/3 резко снижается в периоды ремонта выключателей, так как она при этом, по существу, переходит в разряд схем радиального типа. Разновидностью схем кольцевого типа с двумя системами сборных шин, их развитием является схемы шины присоединение (рисунок 3.2). Особенностью этих схем является жесткое присоединение двух цепей к сборным шинам. а – схема с 1,2 выключателя на цепь; б – схема с 1,12 выключателя на цепь Рисунок 3.2 – Схемы шины присоединение В схемах шины присоединение ремонт или повреждение сборных шин связаны с потерей одного присоединения, что снижает надежность этих схем, хотя они становятся более дешевыми за счет меньшего количества выключателей, присоединение. 20 приходящихся на одно В схемах шины присоединение жестко подключаемые цепи коммутируются уже не двумя выключателями, а тремя и более (при большом числе присоединений). Это является недостатком, так как после отключения нескольких КЗ необходимо делать ревизию выключателей. По этой причине жестко к шинам подключают трансформаторы, а не линии, повреждаемость которых выше, чем у трансформаторов. В связи с более частыми отключеньями воздушных линий коммутация их должна осуществляться не более чем двумя выключателями. Таким образом, факторами, ограничивающими распространение схем шины присоединение, являются их несколько пониженная надежность. Требования присоединения к шинам только цепей с малой повреждаемостью (т.е. трансформаторов) и нецелесообразность их применения при частных режимных переключениях жестких присоединений. а – четырехугольник; б – два связанных четырехугольника Рисунок 3.3 – Схемы многоугольников 21 Еще одной разновидностью схем кольцевого типа являются схемы многоугольников (рисунок 3.3). схемы простых многоугольников (рисунок 3.3, а) – самые дешевые из схем кольцевого типа, так как здесь число выключателей равно числу присоединений: nB =nпр. Нормальное положение всех выключателей в схемах простых многоугольников включенное. Эти схемы обладают всеми достоинствами схем кольцевого типа. Шин здесь таковых нет, есть лишь короткие присоединения, ревизия которых производится простым отключением совместно с выключателем. При ремонте любого выключателя в многоугольнике надежность схемы резко снижается, так как размыкается кольцо. Например, при ремонте выключателя Q3 (рисунок 3.3, а) и повреждении на линии W1 теряется еще цепь трансформатора Т2. Чем больше выключателей в схеме многоугольника, тем больше вероятность пребывания схемы в состоянии пониженной надежности. Поэтому простые многоугольники применяются при числе присоединений не более шести (nпр≤ 6). Кроме того, при наличии схем многоугольников стараются так производить режимные отключения, чтобы кольцо оставалось замкнутым. Это возможно, например, на ГЭС, где при ремонте генераторов отключают генераторные выключатели на стороне низшего напряжения и , таким образом, схема РУ высшего напряжения остается в состоянии повышенной надежности. В схеме четырехугольника следует чередовать присоединение линий и трансформаторов, как это показано на (рисунок 3.3, а), иначе надежность получается малой. Так, например, если в этой схеме поменять местами точки присоединения трансформатора Т1 и линии 22 W2, то при ремонте выключателя Q4 и КЗ на W1 РУ полностью выходит из строя. В случае восьми присоединений может быть применена схема из двух связанных четырехугольников (рисунок 3.3, б). В этой схеме дополнительные выключатели связи QB1 и QB2 служат для балансировки нагрузки при различных отключениях и нормально могут быть отключены. Если нагрузка отдельных четырехугольников хорошо сбалансирована, то возможна лишь одна связь между ними (QB1 или QB2). Понижение надежности в схеме двух связанных четырехугольников при ремонте любого из выключателей Q1 – Q8 оказывается значительной меньшей, чем в восьмиугольнике. Поскольку коммутация линий электропередач должна осуществляться не более, чем двумя четырехугольников выключателями, к шинам в жестко схеме связанных присоединяются трансформаторы, а не линии. Рассмотрение схем кольцевого типа позволят сделать следующие выводы: 1) схемы обладают высокой надежностью; 2) в этих схемах легко осуществляется ремонт элементов; 3) все переключения выполняются на выключателях. Недостатками схем являются: 1) некоторое увеличение ремонтных работ с выключателями по сравнению с выключателями радиального типа за счет большого числа коммутаций выключателей; 2) некоторое утяжеление аппаратов РУ, так как их выбор надо производить при ремонтной ситуации или при повреждении элементов. 23 Несмотря на отмеченные недостатки, схемы кольцевого типа получают все больше распространения из-за их высокой надежности. Они применяются на напряжение 110 кВ и выше. 24 4 Упрощенные схемы Упрощенные схемы имеют частное применение, т.е. они должны быть увязаны с конкретной сетью. Среди упрощенных схем РУ можно выделить блочные схемы и схемы мостика. В блочных схемах (рисунок 4.1) последовательно включается ряд элементов, причем повреждение каждого элемента вызывает отключение всего блока. В схеме генератор-трансформатор-линия (схема ГТЛ) электроэнергия, вырабатываемая генератором, через повышающий трансформатор Т и линию W выдается в систему С (рисунок 4.1, а). В схеме ГТЛ РУ вообще отсутствует, т.е. данная схема является, по существу частным случаем структурной схемой электростанции. Так как вероятность повреждения воздушных линий электропередачи значительно выше, чем трансформаторов, то схемы ГТЛ целесообразно применять при небольших длинах линий, не превышающих 30-40 км. В блоке ГТЛ выключатель Q2 в цепи генератора может отсутствовать, но это связано с трудностями вывода в ремонт элементов блока и их отключение при КЗ. В блочной схеме питания понижающей подстанции (рисунок 4.1, б) появляется простейшее РУ, однако из коммутационных аппаратов в установлен только короткозамыкатель (QN), а выключатели отсутствуют. Назначение короткозамыкателя – создать искусственное КЗ на стороне высшего напряжения трансформатора с целью надежного отключения блока выключателем Q1. Вообще при повреждении трансформатора Т и при срабатывании его газовой или дифференциальной защиты возможны три варианта передачи сигнала на выключатель системы Q1: 25 Рисунок 4.1 – Блочные схемы 1) путем прокладки специального кабеля, что возможно при расстояниях не более 5-7 км; в противном случае становится существенными потери и помехи в кабели; 2) с помощью уже рассмотренного короткозамыкателя Рисунок 4.1, б, который устанавливается при расстояниях между подстанцией и головным выключателем системы, превышающих 5-7 км; 4) путем передачи высокочастотного сигнала по W, что может быть рекомендовано при наличии ВЧ связи по данной линии. На (рисунок 4.1, в) приведен пример блочной схемы с поперечной связью, которую также называют схемой со связанными блоками. В этой схеме на стороне повышенного напряжения имеется РУ с одним выключателем на цепь с уравнительной системы шин (УШ). Наличие выключателей и уравнительной системы шин позволяет обеспечить параллельную работу линий электропередач, что уменьшает общие потери энергии (за счет равномерной загрузки 26 W). Достоинством данной схемы также является то обстоятельство, что при повреждении любой из W можно восстановить блок в работе, подключив его к УШ. Схемы мостиков (4.2) широко применяются при небольшом числе присоединений в тех случаях, когда они удовлетворяют требуемому уровню надежности. Эти схемы устраняют основной недостаток блока, где при повреждении одного элемента выходит из строя вся цепь. Устранив указанный недостаток блока позволяет перемычка с выключателем (или мостик), установленная между двумя параллельными цепями. При четырех присоединениях и при наличие линий электропередачи большой длины применяют вариант мостика, приведенный на Рисунок 4.2, а. В этой схеме выключатели Q1 и Q2 устанавливают со стороны линий, что позволяет осуществлять их коммутацию при более частых по сравнению с трансформаторами повреждениях на W. Если линии W1 и W2 идут разные точки системы, то для обеспечения транзита мощности устанавливают еще одну перемычку из двух разъединителей, которая включается при ремонте выключателя Q3. Группа из двух разъединителей позволяет производить их поочередный ремонт. Если требуется трансформаторов производить (например, при частую ежесуточных коммутацию режимных отключеньях-выключениях), то выключатели Q1 и Q2 удобнее установить со стороны этих трансформаторов (рисунок 4.2, б). В этом случае для отключения трансформатора достаточно на стороне высшего напряжения отключить лишь один выключатель (а не два, как в схеме рисунок 4.2,а). 27 Схема сдвоенного мостика (рисунок 4.2, в) применятся при наличие в ГУ трех линий и двух трансформаторов. Особенностью схемы является коммутация линии W2 двумя выключателями, благодаря чему при КЗ на этой линии оба блока остаются в работе. Еще один вариант мостика с одним выключателем на четыре присоединения приведен на (рисунок 4.2, г). В этой схеме при КЗ на линии W2 (точка К1) отключится Q1, выключатель со стороны низшего напряжения трансформатора Т2 и выключатель Q2 со стороны системы, затем в бестоковую паузу отключается отделитель QR2 и выключается выключатель перемычки Q1. Таким образом, при КЗ на линии отключается только один элемент схемы – сама линия, а остальные элементы остаются в работе, этим достигается достаточно высокая надежность схемы при ее низкой стоимости, однако время переключений становится значительным (до 1 с) и, кроме того, для таких переключений требуется сложная настройка автоматики. Рассматриваемая схема может при меняться только при наличии шунтирующих связей по сети, которые сохраняют синхронную работу отдельных частей схемы во время производства переключений. 28 а – схема с установкой выключателей (Q1 и Q2) в цепях линий; б схема с установкой выключателей в цепях трансформаторов; в – сдвоенный мостик; г – схема с одним выключателем на четыре присоединения Рисунок 4.2 – Схемы мостиков Выше были рассмотрены основные из применяемых на практике схем РУ. В настоящее время основной тенденцией при проектировании РУ является расширение области применения упрощенных схем в тех случаях, когда это оказывается возможным. 29 Кроме того, в последние годы получает все больше распространение схема 3/2, а также схема с 4/3 выключателями на присоединение. 5 Нормы технологического проектирования в схемах распределительных устройств 5.1 На электростанциях с блочной электрической схемой отказ в отключении или повреждении любого из выключателей (кроме секционного и шиносоединительного) не должны, как правило, приводить к отключению более одного блока и одной линии или нескольких линий, которое допустимо по условию устойчивости энергосистемы. При отказе в отключении или повреждении секционного или шиносоединительного выключателей, а также при совпадении повреждения или отказа одного из выключателей с ремонтом любого другого допускается отключение двух блоков и линий, если при этом сохраняется устойчивость работы энергосистемы или ее части. При этом не допускается полный останов ТЕС. 5.2 На теплоэлектростанциях допускаемое число и суммарная мощность одновременно отключаемых агрегатов или повышающих трансформаторов при повреждении или отказе любого выключателя определяются как по условиям сохранения устойчивости работы энергосистемы, так и обеспечения электро- и теплоснабжения потребителей, с учетом резерва системы и других источников электро- и теплоснабжения. Повреждение секционного или шиносоединительного выключателя не должно приводить к полной остановке ТЭЦ. 30 5.3 Повреждение (отказ) любого выключателя не должно, как правило, приводить к отключению более одной цепи транзита напряжением 110 кВ и выше, если транзит состоит из двух параллельных цепей. 5.4 Отключение линии со стороны электростанции, как правило, производится не более чем двумя выключателями; отключение повышающих трансформаторов, трансформаторов связи, трансформаторов собственных нужд производится, как правило, не более чем двумя выключателями с каждой стороны повышенного напряжения трансформатора. При прочих равных условиях предпочтенье должно отдаваться схеме, в которой отключение отдельных цепей осуществляется меньшим числом выключателей. 5.5 Ремонт любого из выключателей РУ напряжением 110 кВ и выше (за исключением КРУЭ) должен быть возможен без отключения присоединения. 5.6 При питании от данного РУ двух резервных трансформаторов собственных нужд электростанций должна быть исключена возможность потери обоих таких трансформаторов при повреждении или отказе выключателя, в том числе секционного или шиносоединительного. 5.7 При наличии нескольких вариантов схем, удовлетворяющих требованиям надежности, в том числе перечисленные выше, предпочтение отдается: - более простому и экономичному варианту как по конечной схеме, так и по этапам его развития; 31 - варианту, по которому требуется наименьшее количество операций с выключателями и разъединителями РУ повышенного напряжения при оперативных переключениях. 5.8 При выборе электрической схемы рекомендуется отдавать предпочтение присоединению блоков к районным подстанциям по схеме повышающий трансформатор-линия с выключателем генераторного напряжения и с выключателем или без него в цепи линии на электростанции. При подключении блоков ТЭС к районным подстанциям последние должны удовлетворять требованиям надежности РУ ТЭС. Для РУ с числом присоединений не более четырех рекомендуется применение схем треугольника, четырехугольника, мостика в зависимости от условий схемы электрических сетей. 5.9 Для РУ с большим числом присоединений могут применяться различные схемы в зависимости от напряжения. При напряжении 35-220 кВ: - с одной секционированной и обходной системами шин. Обходная система шин не предусматривается для РУ 35 кВ и КРУЭ. Во всех схемах РУ с одной секционированной системой шин в цепи секционирования рекомендуется устанавливать два последовательно включенных выключателя; - с двумя основными и третьей обходной системой шин, с одним выключателем на цепь. Обходная система шин не предусматривается для РУ 35 кВ и КРУЭ. В РУ с двумя основными и третьей обходной системой шин при числе присоединений (линий, трансформаторов) 11 и менее системы шин не секционируются; при числе присоединений 12 и более – 32 секционируются выключателями на две части каждая из двух основных систем шин. Для реконструируемых объектов в случае отсутствия места расширения РУ допускается не выполнять секционирование шин. В схемах РУ 110-220 кВ с двумя системами шин при наличии двух резервных трансформаторов собственных нужд, подключенных к шинам одного РУ, должны быть секционированы обе системы шин этого РУ независимо от числа присоединений. Моноблоки мощностью 500 МВт и выше и автотрансформаторы связи мощностью 500 МВА и выше должны присоединятся к РУ повышенного напряжения не менее, чем через два выключателя к разным системам сборных шин РУ: - с двумя системами шин, с 3 выключателями на 2 цепи (схема «3/2») при наличии не менее трех связей между системами шин. При напряжениях 330 – 750 кВ: - с двумя системами шин, с 4 выключателями на 3 цепи (схема «4/3») при наличии не менее трех связей между системами шин, допускается секционирование систем шин по условию надежности; - с двумя системами шин, с 3 выключателями на 2 цепи (схема «3/2») при наличии не менее трех связей между системами шин. Допускается секционирование систем шин по условию надежности; - схемы с одним многоугольником с числом присоединений не более четырех; - 2 рабочие системы шин без обходной с одним выключателем на цепь при использовании КРУ с элегазовым заполнением. Допускается применение других обосновании. 33 схем при надлежащем При разработке схем должны выбираться варианты, обеспечивающие требуемую надежность, а затем из них – более экономичный вариант. 5.10 В РУ 110 – 220 кВ, выполненных по схеме со сборными шинами и одним выключателем на присоединение, должна выполняться обходная система шин, охватывающая выключатели всех линий и трансформаторов. В качестве обходных выключателей следует предусматривать: - отдельные выключатели на каждой секции шин – в схемах с одной системой шин; - отдельный выключатель – в схеме с двумя основными и третьей обходной системами шин при отсутствии секционирования; - два отдельных выключателя – в схеме с двумя основными и третьей обходной системами шин при наличии секционирования основных систем шин. 5.11 РУ генераторного напряжения выполняется, как правило, с одной системой шин, с присоединением КРУ и реакторов для питания потребителя. Между секциями РУ генераторного напряжения рекомендуется устанавливается, при соответствующем обосновании, два секционных выключателя по обе стороны секционного реактора. Допускается питание потребителей на генераторном напряжении выполнять с помощью ответвлений от генераторов без их параллельной работы на генераторном напряжении. 5.12 При соединении генераторов в блоки с трехобмоточными трансформаторами или автотрансформаторами, а также при спаренных блоках между генератором и трансформатором должен устанавливаться выключатель. 34 В блоке между генератором и двухобмоточным повышающим трансформатором, генераторный как правило, выключатель. соответствующий ток При должен отсутствии отключения устанавливаться выключателя допускается на применение выключателей нагрузки. На ТЭЦ в блоке между генератором и двухобмоточным повышающим генераторный трансформатором выключатель. Не должен допускается устанавливается устанавливать генераторный выключатель на реконструируемых электростанциях в случае невозможности их размещения. 5.13 При выполнении ответвлений от генератора к рабочему источнику питания собственных нужд закрытыми комплектными пофазными токопроводами и при наличии вплоть до выключателей на низкой стороне трансформаторов собственных нужд закрытых шинопроводов с раздельными фазами никакой коммутационной аппаратуры на ответвлении перед трансформаторами собственных нужд не устанавливается. 6 Рекомендации по выбору схем pу в курсовом и дипломном проектировании В приводимой ниже таблице показана область применения схем PУ различных типов и модификаций. Выборы схем РУ высшего и среднего напряжений районных эл. станций, ТЭЦ и подстанций при дипломном проектировании следует выполнять путём технико-экономического сопоставления возможных вариантов с учётом надёжности. В курсовом проекте допускается 35 выбор схем РУ на основе качественного сравнения надёжности и экономичности вариантов без технико-экономических расчётов. На генераторном напряжении ТЭЦ рекомендуется применять либо схему с одной секционированной системой шин, либо схему с двумя системами шин. Рабочая система шин в ГРУ ТЭЦ всегда секционируется выключателями, причём число секций рекомендуется выбирать равным числу генераторов. Одна секционированная система шин в ГРУ ТЭЦ может быть применена при следующих условиях: а) при выходе из строя любой секции обеспечивается питание местной нагрузки и собственных нужд от других секций; при этом оказывается достаточной мощностью оставшихся в работе генераторов и трансформаторов связи; б) число присоединений к каждой секции не превышает 8; в) отсутствуют распределительные пункты /РП/, питаемые только с одной секции. На стороне низшего напряжения подстанции и на РП обычно применяется схема с одной секционированной системой сборных шин. 36 Таблица 6.1 – Область применения схем распределительных устройств Групп на схеме 1 Модификация схемы 2 Схемы Одна система радиал шин ьного типа Одна секционирова нная система шин Одна секционирова нная система шин с обходной системой шин Название РУи Номинальн Примечание тип ое электроустановки эксплуатаци онное напряжение , кВ 3 4 5 РУ НН подстанций 6-10 Применяется для электроснабж ения неответствен ных потребителей Собственные нужды РЭС и ТЭЦ 6 Имеется резервное питание потребителей ГРУ ТЭЦ РУ НН ПС РП 6-10 РУ СН ЭС и ПС 110 37 Продолжение таблицы 6.1 1 2 Две системы шин, одна из которых секционирован а 3 4 ГРУ ТЭЦ 6-10 Две системы шин с обходной системой шин Схемы Схема с двумя кольце выключателям вого и на типа присоединение РУ СН РЭС РУ ВН ТЭЦ РУ ВН ПС 110-220 /330/ Схемы с 3/2 выключателям и на присоединение /полуторная/ Схема с 4/3 выключателям и на присоединение РУ ВН РЭС РУ ВН ПС 330-750 РУ ВН РЭС РУ ВН ПС 330-750 Схема шины присоединение Треугольник РУ ВН РЭС РУ ВН ПС РУ ВН ТЭЦ ГЭС РУ ВН ПС 330-750 38 35-220 5 Напряжении 330 кВ встречается редко Применялос ь в СССР в 30-е годы Применяетс я при числе присоедине ний 8 и более Применяют ся при числе присоедине ний nпр= 3 Продолжение таблицы 6.1 1 2 Упро щённ ые схемы /с сокра щённ ым число м выкл ючате лей/ Четырёхугольн ик /квадрат/ 3 4 5 РУ ВН ТЭЦ РУ ВН ПС РУ ВН РЭС 35-220 Шестиугольник РУ ВН ТЭЦ РУ ВН ПС РУ ВН РЭС 35-220 Два связанных РУ ВН ПС четырёхугольни РУ ВН РЭС ка 330-750 Применяет ся при nпр= 8 Блок генератор- РУ СН и трансформатор- ВН РЭС РУ ВН линия (ГТЛ) ТЭЦ 110-500 Применяет ся при небольшой длине ВЛ Блок (ГТЛ) с уравнительным многоугольник ом и обходной системой шин РУ ВН РЭС 330-750 Блочная схема с РУ ВН РЭС уравнительной системой шин 330-750 39 330-750 330-750 110-220 Применяет ся при nпр= 7 Применяет ся при nпр= 6 Схема целесообра зна при числе линий и АТС, превышаю щим число блоков в 2 и более раз Продолжение таблицы 6.1 1 2 3 Схема РУ с РУ ВН ПС короткозамыкат елями и отделителями /без выключателей/ Мостик РУ высшего и среднего напряжения ТЭЦ и ПС Сдвоенный РУ высшего и мостик среднего напряжения ТЭЦ и ПС 4 35-220 35-220 35-220 5 Применяют ся на потребител ьских подстанция х Применяет ся при nпр= 4 Применяет ся при nпр= 5 7 Таблично-логический метод Для расчёта надёжности схем РУ удобно использовать таблично-логический метод, который предполагает поочерёдный учёт отказов элементов электроустановки с выявлением их последствий в нормальном и ремонтном состояниях. Элементами являются: присоединения (генераторы, трансформаторы, линии), выключатели, сборные шины. За расчётные элементы, для которых определяют показатели надёжности, принимают генерирующие присоединения, линии. Исходными данными служат частота отказов, среднее время восстановления, элементов частота и электроустановки. длительность Результаты плановых расчёта надёжности схемы РУ оформляются в виде таблицы 7.9 40 ремонтов показателей В вертикальный ряд таблицы помещают i-е учитываемые элементы с их расчётными параметрами потока отказов wi. В [4] приведены табличные показатели надёжности элементов схемы PУ. В горизонтальный ряд таблицы вносят j-e ремонтные элементы с коэффициентами, характеризующими вероятность их нахождения в плановом и восстановительном ремонтах. Вероятность нахождения схемы в нормальном (рабочем) состоянии для n ремонтных элементов n qp=1- qpj j=1 Заполнение таблицы осуществляется таким образом, что в каждую клетку мощность таблицы помещается теряемая генерируемая Р1, и средняя длительность аварии Тij оценивают в зависимости от характера аварийной ситуации: - генератор нельзя ввести в работу, пока не будет произведён восстановительный ремонт отказавшего элемента Тij= ТBi+ Тпуск - отказавший элемент можно отделить разъединителями и восстановить работу генератора; время вынужденного простоя генератора будет складываться из времени оперативных переключений Топ=0.5 ч и времени пуска энерго блока из горячего состояния Тп=1ч: Тij= Toni+Tпуск ij =0.5+1=1.5; - отказ выключателя произошёл в период ремонта смежного выключателя узла, к которому 41 присоединён генератор; восстановления работы генератора возможно только после того, как будет отремонтирован один из двух выключателей. Если ТBi < Tpj, то TBij = TBi- TBi2 /2Tpj , и Tij= TBij+ Tпуск ij Если ТBi> Tpj, то Tij= 0.5 Tpj+ Tпуск ij . Используя данные таблицы, определяют суммарную длительность каждой из расчётных аварийных ситуаций за год ∑wij Tij, затем вычисляют среднегодовой недоотпуск электроэнергии в систему ∆WГ= Tуст ∑ ∆PГ wij Tij . 8760 Таблично - логический метод позволяет оценить надёжность схемы PY также с учётом развития аварии, т.е. с необходимостью ликвидации системных последствий из-за отказа релейной защиты и автоматики. Для расчёта таких аварийных последствий можно составлять отдельные таблицы развития аварий при отказах РЗА в случае повреждении элементов для каждого из режимов j. Для упрощения анализа в случае грубой оценки вероятности отказа защиты удобно все таблицы развития аварий совместить с таблицей расчётных связей. Для этого клетки таблицы делят на две половины. В левой стороне записывают аварии, получившиеся от наложения повреждения i-го элемента на j-й режим при безотказном действии 42 устройства релейной защиты, в правой стороне- аварии при наложении повреждения i-го элемента на j-й режим и отказе соответствующего этому элементу устройства защиты и действии резервной защиты или УРОВ. Если последствия аварий одинаковые, то в правой части клетки ставится прочерки. Суммарные длительности аварийных ситуаций за год с учётом развития аварии (∑wij Tij) умножаются на вероятность отказа защит согласно [8] равному 0.005. 7.1 Порядок определения показателей надёжности схем РУ 7.1.1 Составляем ряд учитываемых элементов схемы и определяем параметр потока отказов wi . Учитываемые элементы - это те элементы, отказ которых в нормальном или ремонтном состоянии схемы вызывает аварийное отключение расчётных элементов. Сами расчётные элементы нет необходимости включать в вертикальный ряд, поскольку их отказ, кА правило, не связан с надёжностью выбираемой схемы РУ. Таким образом, в вертикальный ряд включают: выключатели, линии и сборные шины. Автотрансформаторы связи ввиду их надёжности в число учитываемых элементов можно не включать. При заполнении колонки <<wi>> следует обратить внимание, что параметр потока отказов для линий приводиться в [2] на 100 км длины, а для шин – на одно присоединение. Поэтому расчётные значения параметров потока отказов для линии определим по формуле (7.1) wрасч= wсправ · L 100 (7.1) 43 а для шин по формуле (7.2) wрасч = wсрпав · n, (7.2) где n- число присоединений к шине. Справочные значение потоков отказов ЛЭП и шин приведены в [2]. Остановимся отдельно на показателях надёжности выключателей. Выключатель является связующим звеном или между присоединением и сборными шинами, или между двумя присоединениями, или, наконец, между двумя системами сборных шин. Поэтому повреждение выключателя вызывает отключение присоединений: с одной его стороны, если повреждение выключателя сопровождается коротким замыканием (к.з.) по одну его сторону, или с двух сторон, если повреждения выключателя сопровождается к.з. по себе его стороны. Поэтому последствия отказов выключателей в общем случае тяжелей, чем последствия отказов присоединений. В настоящее время в справочных материалах [2] приводят только некоторые усреднённые значения частоты отказов (wВ), включающие в себя все виды отказов выключателей данного типа, данного напряжения независимо от места их установки. Между тем от места расположения выключателя в электрической схеме зависят вероятность его различных эксплуатационных состояний и количество производимых им операций за год. Повреждение выключателя может произойти в статистическом состоянии, при оперативных и при автоматическом отключении повреждённого присоединения или сборных шин. Отказ при автоматическом отключении сопровождается развитием аварии, т.е. 44 утяжелением последствий повреждения присоединения или сборных шин. Повреждения в статическом состоянии и при оперативных переключениях составляют собственные повреждения выключателя с частотой отказов wB, соб= wB, cт + wB, оп = wВ, ст + aВ, оп Nоп , где wB, cт (7.3) – частота отказов выключателя в статическом состоянии, 1/год; wB, переключениях, 1/год; aВ, оп – частота отказов при оперативных оп – относительная частота отказов при операциях, равная отношению числа отказов при оперативных переключениях к общему числу операций выключателем; Nоп – число операций выключателем в год. Выражение (7.3) учитывает, что с уменьшением числа операций выключателем частота его отказов снижается. Зависимость эта нелинейна, так как относительная частота отказов при операциях aВ,оп для выключателей, выполняющих частые коммутации (маневренных выключателей), заметно отличается от значения aВ, оп для остальных выключателей. Отказы выключателей при автоматических отключателях характеризуют относительной частотой отказов aВ,авт : отношением числа отказов при автоматических отключениях к общему числу автоматических отключений за год Nавт . При рассмотрении выключателя в конкретной схеме Nавт равняется частоте присоединённого через данный выключатель элемента (линии, трансформатора, генератора, блока, сборных шин с частотой отказов w), а произведение aВ,автw – частное его неуспешных автоматических отключений. 45 Таким образом, суммарная частота отказов выключателя будет равна wB= wB, соб + aВ, автw = wB, cт + aВ, оп Nоп + aВ, автw Таблица 7.1 – Относительная частота отказов выключателей Тип выключателя Uном, кВ wB,cт/ wB aВ,оп ·10-3 6-20 3 0.1 4 0.6 aВ,авт ·10-3 без с АПВ АПВ 5 6 2.0 - 110 220 0.1 0.1 1.0 2.0 3.0 9.0 4.0 11.0 10-20 110 220-330 500 0.2 0.2 0.2 0.2 1.1 1.3 1.5 2.5 5.0 6.0 7.5 8.0 7.0 9.0 9.0 1 2 Масляные малообъёмные Масляные многообъёмные Воздушные Значения aВ, оп и aВ, авт приведены в таблице 7.1. Там же дана доля частоты отказов выключателей в стационарном состоянии от суммарного (среднего) значения частоты их отказов при всех состояниях, т.е. отношение wB, cт/wB. В число операций, определяющих значение частоты отказов wB, оп выключателя в данной схеме, должны войти операции (отключение- включение), обусловленные выводом присоединённого элемента в плановый ремонт, соображений и отключением успешным присоединений автоматическим присоединённого элемента. 46 из режимных отключением Рисунок 7.1 - Полуторная схема Соответственно выражение для определения количества операций выключателем за год имеет следующий вид Nоп = Nц (µ + µреж) + (Nц-1) w (1- aВ, авт), (7.4) где µ - частота плановых ремонтов присоединённого элемента; µреж - частота его режимных отключений; w (1- aВ, авт.)- частота успешных автоматических отключений; Nц - число операций цикла (равно числу операций выключателем, необходимых для отключения и последующего включения обслуживаемого элемента); (Nц-1)- число операций укороченного цикла (без операции автоматического отключения). В схеме с коммутацией присоединений через один выключатель Nц= 2, а в схеме с коммутацией присоединений через два выключателя (схема 3/2, многоугольник и т.п.) Nц= 4. Так, например в полуторной схеме (Рисунок 7.1) для отключения линии W в ремонт необходимо 47 отключить выключатели разъединитель QSw и Q1 и Q2, отключить линейный снова включить Q1 и Q2 с тем, чтобы не снижать надёжность присоединения блока к РУ. Затем для включения линии после окончания ремонта надо отключить выключатели Q1 и Q2, включить QSw и вновь включить выключатели Q1 и Q2. таким образом, на каждый из выключателей узла линейного присоединения приходится по четыре операции. Если выключатель принадлежит энергоблоку (выключатели Q1 и Q2, рисунок 7.1), то к перечисленным выше операциям добавляются ещё операции, вызванные отказами в технологической части блока (с частотой wб, тех). Если условно принять, что все отказы в электрической части блока (с частотой wб, эл) сопровождаются к.з., то выражение для определения количества операций блочными выключателями примет вид Nоп = Nц (µ + µреж) + (Nц-1) wб, эл (1- aВ, авт), При расчётах можно принять, что (7.5) частота отказов в технологической части составляет 0.9 суммарной частоты отказов блока wб, а в электрической части – соответственно 0.1 wб. Наличие генераторного выключателя QG заметно снижает число операций выключателями со стороны, повышенного напряжения, так как все режимные отключения и автоматические отключения при отказах в технологической части блока осуществляются с помощью генераторного выключателя. Тогда для выключателей блока со стороны повышенного напряжения получим Nоп = Nц µ + (Nц-1) wб, эл (1- aВ, авт), 48 (7.6) Учитывая, что значения относительной частоты отказов при автоматических отключениях aВ, авт на три порядка меньше единицы ( таблица 7.1), в формулах (7.4) - (7.6) этой величиной можно пренебречь. 7.1.2 Составляем ряд ремонтных (плановых и восстановительных) состояний (горизонтальный ряд таблицы) в течении года. Принимаем число ремонтных режимов равным числу выключателей. Вероятность нахождения схемы в ремонтном режиме определяем по формуле 7.7 qj= (wTB + µTP) /8760 (7.7) где w – параметр потока отказов выключателей, 1/год TB- время восстановления, ч µ- частота плановых ремонтов, 1/год TP- время одного планового ремонта, ч Значения w,TB, µ,TP приведены в [2]. 7.1.3 Определяем вероятность нормального состояния схемы n q0= 1- ∑ qj (7.8) j=1 7.1.4 Фиксируем в таблице аварийные ситуации, приводящие к снижению генерирующей мощность: записываем в соответствующей графе таблицы теряемую генерирующую мощность PГ и среднюю длительность аварии Tij (среднее время восстановления нормальной работы генератора после аварии). Расчёты показали, что при заполнении таблицы можно рассматривать только те аварийные ситуации, которые ведут к 49 заметному недоотпуску электроэнергии в систему (потребителями), а именно: отказы выключателей расчётных присоединений при всех состояниях схемы; отказы учитываемых элементов в тех ремонтных режимах схемы, когда расчётные присоединения длительно отключаются от РУ; устойчивые короткие замыкания на воздушных линиях (в том числе с развитием аварии); аварий с отключением двух и более расчётных элементов. Среднюю частоту аварии, вызванной отказом i-го элемента при j-м состоянии схемы, определяем перемножением соответствующих показателей горизонтального wi и вертикального qj рядов wij = wi qj (7.9) Ситуация с развитием аварии (к.з. на линии с отказом выключателя в автоматическом отключении при нормальном состоянии схемы) отражается в таблице в графе, соответствующей вертикальному столбцу q0 и горизонтальной строке повреждённой линии. Средняя частота такой аварийной ситуации равна wij = wi q0 aВ, авт (7.10) Значение Tij оценивают в зависимости от характера аварийной ситуации по выше приведённым формулам. Время пуска Тпуск энергоблока из горячего, неостывшего, холодного и близких к нему состояний определяем из таблицы 7.2. 50 Таблица 7.2- Продолжительность пуска энергоблоков Режим пуска Мощность энергоблоков, МВт 220 320 500 800 1 2 3 4 5 Из состояния 1.0 1.0 1.0 1.0 горячего резерва (простой менее 1ч) Из горячего состояния 1.4 1.8 2.1 3.3 (простой<6-10ч) Из неостывшего 5.3 состояния (постой от 6-10ч до 70-90ч) Из холодного состояния (простой 10.0 более 70-90) 1200 6 1.0 3.3 4-5.3 5.3 4.2-5.5 5.5-7.5 5.7 9.5 6.7-7.5 11.014.0 7.1.5 Используя данные таблицы, определяем суммарную длительность каждой из расчётных аварийных ситуаций за год ∑ wij Tij по левым и правым столбцам таблицы. 7.1.6 Вычисляем среднегодовой недоотпуск электроэнергии в систему ∆Wг = Туст ∑ ∆Pr wij Tij . (7.11) 8760 на электростанции с местной нагрузкой или на подстанции авария в РУ может вызвать нарушение электроснабжения потребителей. Тогда среднегодовой надоотпуск электроэнергии потребляем составит ∆Wпотр = Pmax Tmax ∑ wij Tij 8760 51 (7.12) где Pmax- максимальная мощность потребителя, кВт; Tmax- число часов использования максимальной нагрузки, ч/год. 7.1.7 Используя полученные значения показателей надежности, определяем ущерб по выражению Ус = уус ∆Wr∑ Сравнение схем РУ с учётом (7.13) показателей надёжности осуществляют по величине суммарного ущерба системе. При равных значениях ущерба предпочтение отдают варианту с меньшим количеством операций выключателями в год, Non∑ . 52 7.2 Пример выбора схемы РУ для КЭС с учётом показателей надёжности Задание Выбрать схему открытого РУ (ОРУ) на напряжении 500 кВ с учётом показателей надёжности, если задано, что на ОРУ-500 кВ имеются следующие присоединения: 2ЛЭП и 4 блока по 500 мВт каждый, длина 400 км, Туст= 7000ч. Для данного ОРУ предлагаем следующие варианты схемы электрических соединений: - схема «четырёхугольника»; - схема «3/2» или «полуторная»; - схема «мостика». Схеме «четырёхугольника» позволяет подключить четыре присоединения. Линии подключаем через два выключателя, а спаренные блоки (два блока по 500 мВт) подключаем к шинам А1 и А2 (рисунок 7.2) Схема «3/2» выполняется с трёхрядным расположением выключателей в ячейке. Для четырёх присоединений требуется две ячейки. Причём с целью исключения одновременной потери двух спаренных блоков в случае отключения выключателей среднего ряда (Q2 и Q5) места подключений присоединений ЛЭП и спаренных блоков во второй ячейке меняем по сравнению с первой ячейкой (рисунок 7.3) Схема «мостика»- это схема с перемычкой между двумя блоками генератор- трансформатор- линия (ГТЛ). Перемычка позволяет сохранить в работе спаренный блок при отключении ЛЭП. Кроме того, в схеме «мостика» на четыре присоединения приходится только три выключателя (рисунок 7.4) 53 Для оценки надёжности вышеуказанных схем ОРУ рассчитаем показатели надёжности, используя методику таблично - логического метода. Рисунок 7.2 - Схеме «четырёхугольника» Рисунок 7.3 - «Полуторная» схема 54 Рисунок 7.4 - Схема «мостика» Составляем таблицы расчётных связей. В состав учитываемых элементов вертикального ряда таблицы включаем: выключатели, линии и сборные шины. Во всех вариантах схем в блоках стоят генераторные схемы. Для заполнения второго вертикального ряда таблицы найдём параметр потока отказов учитываемых элементов. Справочные значения показателей надёжности элементов сводим в таблицу 7.3 Таблица 7.3 – Показатели надёжности элементов Элементы 1 Линии 500кВ Выключатели воздушные 500кВ TB, ч w, 1/год 2 3 0.25 на 20 100мм 0.14 160 55 µ, 1/год 4 10 TP, ч 5 10 033 450 Продолжение таблица 7.3 1 2 Выключатели 0.04 воздушные 20 кВ Трансформаторы с ВН=500кВ 0.04 Сборные шины 500 кВ на одно 0.01 присоединение 7.2.1 Расчёт 3 4 5 20 0.33 60 200 1 70 6 0.167 30 показателей надёжности схемы «четырёхугольника» 7.2.1.1 Параметр потока отказов: Линий wл = 0.25 · L/100 = 0/25· 400/100 = 1 1/год Сборных шин wш = 0.01 · 1 = 0.01 1/год Выключателей 500 кВ по (7.3) wв, соб = 0.2 · 0.14 + 0.0025 Nоп = 0.028 + 0.0025 Nоп где согласно таблицы 7.1 wв, ст = 0.2 wв Определяем количество операций выключателей за год согласно (7.4). Установка генераторных выключателей значительно сокращает число операций выключателями в РУ 500 кВ, так как все отключениявключения энергоблоков будут выключателями. Надёжность осуществляться генераторными РУ 500 кВ в результате повысится. Однако отказы самих генераторных выключателей будут вызывать длительные простои блоков, т.е. надёжность блоков будет снижаться. Число операций выключателями Q1, Q2, Q3, Q4 Nоп = 4µл + 8µт + 3 wл (1- aВ, авт) = 4·10+8·1+3·1(1-0.008) =51 Суммарное число операций всеми выключателями ОРУ-500 кВ равно 51 · 4 = 204. 56 Параметр потока отказов выключателей wв, соб = 0.028 + 0.0025 · 51 = 0.1555 ≈ 0.16 Составляем горизонтальный ряд ремонтных режимов. Вероятность ремонтов выключателей РУ-500 кВ по формуле (7.7) qр = 0.16 · 160 + 0.33 · 450 = 0.023 8760 Вычисляем по (7.8) вероятность нормального состояния схемы q0 = 1-4 = 0.023 = 0.908 7.2.2 Заполняем таблицу расчётных связей (левые половины клеток таблицы). Рассматриваем случаи, когда схема находится в нормальном состоянии (т.е. включены в работу все выключатели) и происходит отказ какого-либо выключателя на ОРУ 500 кВ. Например, отказ Q1 в нормальном режиме схемы. Отказавший выключатель должны отключить с обеих сторон выключатели Q2 и Q4. При этом теряется узел шин А1 куда подключён спаренный блок, т.е. теряем мощность 1000 МВт на время оперативных переключений Топ и время пуска энергоблока из горячего состояния Тп (таблица 7.2) Топ = 0.5 ч. На пересечении нормальному режиму Тп = 1 ч. Tij = 0.5 +1 = 1.5 ч. вертикального и ряда, соответствующего горизонтального, соответствующего отказавшему элементу Q1 в клеточке записываем в числителе теряемую мощность ∆Pr продолжительность потери = 1000 МВт, а в знаменатели - Tij равной 1.5 ч. При к.з на линии W1отключаются выключатели Q1 и Q2, затем отключаем линейным разъединителем линию W1, а выключатели Q1 и Q2 вновь включаем. При этом сохраняется выдача мощности в систему по оставшейся 57 линии W2, если пропускная способность её позволяет пропустить мощность блоков и пропускной способности линии. Пусть пропускная способность ЛЭП- 500 кВ длиной 400 км равна 1500 МВт, то теряемая мощность равна 500 МВт на время восстановления линии, Твл = 10 ч. (таблица 7.3) Время восстановления шин Твш согласно (таблицы 7.3) 70 часов. Поэтому время пуска энергоблока по таблице 7.2 из неостывшего состояния (простой до 90 ч) составит 5.3 ч. Общее время простоя (Твш + Тп) равно (70+5.3), т.е. 75.3 ч. При наложении повреждения Q1 во время ремонта Q2 или Q3 значение Tij + Tl Так как ТВ выключателя меньше ТР (таблица 7.3) ТВ = 160 ч, ТР= 450 ч, то Tij = TВ - ТВ2 = 160 – 1602 = 131.55 ч. 2ТР 2 ·450 Tl = Tij + Тп; Тп по таблице 7.2 Tl = 131.55 + 9.5 = 141 ч. При заполнении правых половин клеток таблицы в числителе указать теряемую мощность при отказе РЗА на отключении выключателя, который должен отключить повредившийся элемент, а в знаменателе длительность такой аварии. Например, (рисунок 7.2) при повреждении выключателя Q1 должны отключиться выключатели Q2 иQ4, и пусть Q4 отказал (не отключился), тогда должен отключиться Q3. при этом теряемая мощность равна 2000МВт, так как все выключатели ОРУ- 500кВ отключились. Достаточно отделить после этого разъединителями повредившийся выключатель Q1, а остальные включить в работу и выдача генерирующей мощности восстановится. 58 Поэтому длительность аварии равна времени оперативных переключений Топ = 0.5 ч и времени пуска из горячего состояния Тп = 1 ч (таблица 7.2). Анализируя подобным образом заполняем таблицу 7.4 и 7.5. 7.2.3 По таблице 7.5 определяем суммарные длительности аварийных ситуаций ∑ wij Tij , приводящие к недоотпуску 500, 1000, 2000 МВт. По левым столбцам таблицы 7.5 ∆Pr=500 МВт; ∑wijTij=2·10+0.908+8·10·0.023+4·0,16·141* *0.023=18,16+1,84+2,075=22,075 ч/год ∆Pr =1000 МВт; ∑wijTij=4·0,16·1.5·0,908+2·0.02·75,3·0,908+4·1.5* *0,16·0,023+4·141·0.16·0.023+4·1.5·1·0.023+8·75.3·0.02·0,023= =0,872+2.734+0.14+2,075+0,138+0,277=6,236 ч/год ∆Pr =2000 МВт; ∑wij Tij=4·1,5·0,16·0,023=0,022 ч/год По правым столбцам таблицы 7.5 ∆Pr =1000 МВт; 0,005∑wij Tij=0,005(2·1·0.908·1,5+4·1,5·1·0,023) = =0,005(2,724+0,138)=0,014 ч/год ∆Pr =2000 МВт; 0.005∑wij Тij=0,005(4·1,5·0,16·0,908+8·0,16·1,5* *0,023+4·1·1,5·0 023+4·1,5·0,02·0,023)=0,005(0.87+0,044+0,138+ +0,0028) = 0,0052 7.2.4 Определяем среднегодовой недоотпуск электроэнергии в систему по формуле (7.11) ∆Pr = 500 МВт ∆Wr1 = 7000 · 500 · 103 · 22.075 · 8760 = 8819.92 · 103 кВт’ ч/год ∆Pr = 1000 МВт ∆Wr2 = 7000 8760 59 · 1000 · 103 (6.326 + + 0.014) = 4994.3 · 103 кВт ч/год ∆Pr = 2000 МВт ∆Wr3 = 7000 · 2000 · 103 (0.022 + 8760 + 0.0052) = 43.5 · 103 кВт ч/год 7.2.5 Рассчитываем ущерб от надёжности РУ Системный ущерб согласно (7.13) при уус = 0.15 · 10-3 · 64 = 9.6 · 10-3 тыс. тенге (кВт ч) где 64 – переводной коэффициент из тыс. руб. в тыс. тенге Ус = 9.6 · 10-3 (8819.92 + 4994.3 + 43.5) · 103 = 133029.3 тыс. тенге/ год Аналогичные расчёты проводим для всех предложенных вариантов схем РУ. Таблицы расчётных связей вариантов схем РУ приводятся ниже. 7.3 Расчёт показателей надёжности для схемы «3/2» 7.3.1 Число операций выключателями Q1и Q4 Nоп = 2µш + 4µл + 3 wл (1- aВ, авт); Nоп = 2 · 2 · 0.167 + 4 · 10 + 3 · 1 · 0.992 = 43.5 Число операций выключателями Q2 и Q5 Nоп = 4(µл + µт) + 3 wл (1- aВ, авт) Nоп = 4(10 + 1) + 3 · 1 · 0.992 = 47 Число операций выключателями Q3 и Q6 Nоп = 2µш + 8µт; Nоп = 2(2 · 0.167) + 8 ·1 = 8.668 Всего число операций выключателями ОРУ- 500 кВ равно 2(43.5 + 47 + 8.668) = 99.2 · 2 = 198.4 7.3.2 Найдём параметр потока отказов выключателей по (7.3) wв, соб = 0.028 + 0.0025Nоп 60 Q1и Q4 wв, соб = 0.028 + 0.0025 · 43.5 = 0.137 Q2 и Q5 wв, соб = 0.028 + 0.0025 · 47 = 0.145 Q3 и Q6 wв, соб = 0.028 + 0.0025 · 8.7 = 0.05 Для выключателей Q1, Q2, Q3, Q4 примем среднее значение wв, соб = 0.14 7.3.3 Найдём вероятность нахождения схемы в ремонтном режиме по (7.7) qр = 0.14 · 160 + 0.33 · 450 = 0.0195 ≈ 0.02 8760 qр = 0.05 · 160 + 0.33 · 450 = 0.018 ≈ 0.02 8760 Вероятность нормального режима схемы q0 = 1 – 6 · 0.02 = 0.88 7.3.4 В таблице 7.6 определяем суммарные длительности аварийных ситуаций ∑ wi · qj · Tij = ∑ wij · Tij ∑ wij ·Tij =2·0.14·1.5·0.88+2·1·10·0.88+4·0,14·141·0,020+2·0,14·1,5·0,020+ +8·10·1·0,020+2·73,5·0,02·0,020=21,2 ч/год ∆Pr = 1000 МВт ∑ wij · Tij = (2 · 1.5 · 0.05 + 2 · 1.5 · 0.14)0.88 + (0.14 · 1.5 · 8 + 0.05 · 1.5· 8 + 0.14 · 141 · 6 + 0.05 · 141 · 2)0.02 + (6 · 1.5 · 1 + 2 · 0.02 · 73.5) 0.02 = =3.44 ч/год 61 ∆Pr = 2000 МВт ∑ wij · Tij = 0.14 · 1.5 · 2 · 0.02 = 0.424 ч/год По правым столбикам ∆Pr = 1000 МВт 0.005∑ wij · Tij = [(2 · 0.14 · 1.5 + 2 · 1.5 + 2 · 1.5 · 0.02)0.88 + 0.02(0.14 · 1.5 · 4 + 1· 1.5 · 6 + 1.5 · 0.02 · 6)]0.005 = 0.016 ч/год ∆Pr = 2000 МВт 0.005∑ wij · Tij = (1.5 · 0.14 · 6 + 1.5 · 4) · 0.02 · 0.005 = 0.00016 ч/год 7.3.5 Определяем среднегодовой недоотпуск электроэнергии в систему по формуле (7.11) ∆Pr=500МВт ∆Wr1=7000·500·103·21.2=8470· 103 кВт’ ч/год 8760 ∆Pr = 1000 МВт ∆Wr2 = 7000 · 1000 · 103 (3.44 + 8760 + 0.016) = 2761.6 · 103 кВт ч/год ∆Pr = 2000 МВт ∆Wr3 = 7000 · 2000 · 103 (0.424 + 8760 + 0.00016) = 678 · 103 кВт ч/год 7.3.6 Рассчитываем ущерб от ненадёжности схемы по формуле (7.13) Ус = 9.6 · 10-3 (8470 + 2761.6 + 678) · 103 = 114332 тыс. тенге/ год 7.3.7 Расчёт показателей надёжности для схемы «мостика» 7.3.7.1 Число операций выключателями Q1и Q3 Nоп = 2µш + 4µт + 2µл + wл · 0.992 = 2 · 0.167 · 2 + 8 · 1 + 2 · 10 + 1 · 0.992 = 0.668 + 28 + 0.992 = 29.6 Для выключателя Q2 62 Nоп = 4µш + 16µт = 4(0.167 · 2) + 16 · 1 = 17 Общее число операций выключателями 500 кВ Nоп = 2 · 29.66 + 17 = 76 7.3.7.2 Найдём wв, соб для Q1 и Q3 wв, соб = 0.028 + 0.0025 · 29.66 = 0.1 для Q2 wв, соб = 0.028 + 0.0025 · 17 = 0.07 7.3.7.3. Найдём qр qр = 0.1 · 160 + 0.33 · 450 = 0.0187≈ 0.02 8760 q0 = 1 – 3 · 0.02 = 0.94 7.3.7.4 Найдём значения ∑ wij · Tij для левого и правого столбца каждого режима по таблице 7.7. ∆Pr = 500 МВт (2 · 0.1 · 160 + 2 · 1 · 10)0.94 = 78.88 ч/год ∆Pr = 1000 МВт (2 · 1.5 · 0.1 + 2 · 0.03 · 73.5) 0.94 + (2 · 0.1 · 141 + 2 · 0.07 · 141 + 10 · 1 · 2 + 4 · 0.03 · 73.5)0.02 = 6 ч/год с развитием аварии 0.005∑ wij · Tij = 2 · 1.5 · 0.94 · 0.005 = 0.014 т/год ∆Pr = 2000 МВт 0.07 · 1.5 · 0.94 + (2 · 0.07 · 1.5 + 0.1 · 141 · 2 + 2 · 10 + 2 · 73.5 · 0.03)0.02 + 0.005(0.1 · 2 · 0.94 + 2 · 1.5 · 0.03 · 0.94 + 0.03 1.5 · 0.02 · 2) = 1.16 ч/год 7.3.7.5 Найдём ∆Wr по формуле (7.11) ∆Pr = 500 МВт ∆Wr1 = 7000 · 500 · 103 · 48.88 =19529.7 · 103 кВт ч/год 8760 ∆Pr = 1000 МВт ∆Wr2 = 7000 · 1000 · 103 · 6 =4794.5 · 103 кВт ч/год 63 8760 ∆Pr = 2000 МВт ∆Wr3 = 7000 · 2000 · 103 · 1.16 =1855 кВт ч/год 8760 7.3.7.6 Рассчитаем ущерб недоотпуска энергии в систему Ус = 9.6 · 10-3 (19529.7 + 4794.5 + 1855) · 103 = 251320 тыс. тенге/ год. 64 Вывод Рассмотрены три варианта схем РУ-500 кВ. Схема «мостика» имеет наименьшее число выключателей, поэтому и наименьшее число операций выключателями. выключателей, на два Однако схема выключателя «3/2» больше, имеет чем в шесть схеме «четырёхугольника», но число операций одинаковое со схемой «четырёхугольника». Следовательно, по числу операций выключателями наилучшей является схема «мостика». Но в этой схеме значительно больший недоотпуск энергии в систему, в два раза больший. Это говорит о то, что схема «мостика» ненадёжная схема. Поэтому не рекомендуется её применять на РУ 500 кВ. Из сравнения двух других схем большим преимуществом обладает схема «четырёхугольника». Она имеет меньшее количество выключателей и меньший недоотпуск энергии в систему. 65 Таблица 7.4 – Расчётные связи схемы четырёхугольника Теряемая мощность и продолжительность аварийной ситуации Нормальный режим Ремонт Q1 q1=0.023 Ремонт Q2 q2=0.023 q0 =0.908 Q1 0.16 Q2 0.16 1000/Топ + ТП 1000/Топ + ТП Q3 0.16 1000/Топ 2000/ТОП + ТП + ТП Q4 0.16 1000/Топ 2000/ТОП + ТП + ТП W1 1 500/ ТВЛ 1000/Топ 500/ ТВЛ + ТП W2 1 500/ ТВЛ A1 0.02 1000/ ТВШ + ТП 1000/Топ 1000/Топ 2000/ТОП + ТП + ТП, + ТП 500/ ТВЛ 1000/ ТВШ + ТП A2 0.02 1000/ ТВШ + ТП 1000/ 2000/ТОП ТВШ + ТП + ТП 1000/ ТВШ + ТП Элемен ты, i wi , 1/год 2000/ТОП + ТП 2000/ТОП + ТП 1000/Топ + ТП, 500/ ТВЛ Ремонт Q3 q3=0.023 2000/ТОП + 2000/ТОП ТП + ТП 1000/T1 1000/T1 1000/Топ 2000/ТОП + ТП, + ТП 500/ ТВЛ 2000/ТОП + ТП 1000/Топ + ТП 2000/ТОП + ТП 2000/ТОП + ТП 2000/ТОП + ТП 1000/Топ + ТП, 500/ ТВЛ 1000/Топ + ТП, 500/ ТВЛ 1000/Топ 1000/Топ + ТП + ТП, 500/ ТВЛ 2000/ТОП + 500/ ТВЛ ТП 1000/ ТВШ + ТП 2000/ТОП + 1000/ 2000/ТОП ТП ТВШ + ТП + ТП 1000/T1 1000/Топ 500/ ТВЛ + ТП 66 Ремонт Q4 q4 =0.023 2000/ТОП + ТП 2000/Т ОП + ТП 2000/ТОП + ТП 1000/Топ 2000/Т + ТП, ОП + ТП 500/ ТВЛ 1000/ ТВШ + ТП 2000/ТОП + ТП 2000/ТОП + ТП 1000/Топ 2000/Т + ТП, ОП + ТП 500/ ТВЛ 1000/Топ 500/ ТВЛ 1000/Т + ТП оп + ТП 1000/ ТВШ + ТП 1000/ 2000/Т ТВШ + ТП ОП + ТП 67 Таблица 7.5 – Расчётные связи схемы четырёхугольника Элеме нты, i wi , 1/год Теряемая мощность и продолжительность аварийной ситуации Нормальный режим q0 Ремонт Q1 q1=0.023 Ремонт Q2 q2=0.023 =0.908 Q1 0.16 1000 1.5 Q2 0.16 Q3 Q4 0.16 0.16 1000 500 , 1,5 141 1000 1,5 2000 1,5 2000 1,5 1000 500 , 1,5 141 1000 1,5 2000 1,5 2000 1,5 1000 1,5 2000 1,5 1000 2000 1,5 2000 1,5 Ремонт Q3 q3=0.023 Ремонт Q4 q4 =0.023 2000 1,5 1000 1000 141 1000 141 141 2000 1,5 2000 1,5 2000 1,5 2000 1,5 1000 500 , 1,5 141 2000 1,5 141 2000 1,5 2000 1,5 1000 500 , 1,5 141 2000 1,5 W1 1 500 10 1000 1,5 500 10 1000 1,5 500 10 1000 1,5 1000 500 , 10 1,5 2000 1,5 1000 500 , 10 1,5 2000 1,5 W2 1 500 10 1000 1,5 1000 500 , 10 1,5 2000 1,5 1000 500 , 10 1,5 2000 1,5 500 10 1000 1,5 500 10 1000 1,5 A1 0.02 1000 75,3 1000 75,3 1000 75,3 2000 1,5 1000 75,3 2000 1,5 1000 75,3 A2 0.02 1000 75,3 1000 75,3 2000 1,5 1000 75,3 68 1000 75,3 1000 75,3 2000 1,5 Таблица 7.6 - Расчётные связи схемы «3/2» Элем wi , енты, 1/го i д Теряемая мощность и продолжительность аварийной ситуации Нормальный Ремонт Q1 Ремонт Q2 Ремонт Q3 q3=0.02 режим q0 q1=0.02 q2=0.02 =0.908 3 4 5 6 7 8 9 10 1 Q1 2 0.14 Q2 0.14 Q3 0.05 1000 1,5 Q4 0.14 500 1,5 Q5 0.14 1000 1,5 1000 141 2000 1,5 Q6 0.05 1000 1,5 1000 1,5 1000 1,5 2000 1,5 1000 1,5 W1 1 500 1,5 1000 1,5 500 1,5 500 10 1000 1,5 1000 500 , 10 1,5 W2 1 500 1,5 1000 1,5 1000 1,5 1000 1,5 2000 1,5 500 10 500 1,5 1000 1,5 500 141 1000 1,5 1000 1,5 1000 500 , 1,5 141 1000 1,5 1000 1,5 2000 1,5 1000 141 1000 1,5 2000 1,5 1000 141 1000 1,5 1000 1,5 1000 141 2000 1,5 Ремонт Q4 q4 =0.02 500 1,5 12 13 14 1000 1,5 1000 141 2000 1,5 1000 141 2000 1,5 500 1,5 1000 1,5 1000 1,5 2000 1,5 1000 1,5 2000 1,5 500 141 1000 1,5 1000 1,5 2000 1,5 1000 1,5 1000 1,5 69 2000 1,5 1000 , 1,5 500 141 1000 1,5 500 10 15 16 1000 141 2000 1,5 1000 1,5 1000 1,5 Ремонт Q6 q6 = 0.02 11 1000 1,5 2000 1,5 Ремонт Q5 q5 = 0.02 1000 1,5 1000 141 1000 1,5 2000 1,5 500 10 500 10 1000 1,5 1000 500 , 1,5 10 1000 1,5 Продолжение таблицы 7.6 1 A1 2 0.02 A2 0.02 3 4 1000 1,5 1000 1,5 5 6 7 1000 1,5 1000 1,5 1000 73,5 500 73,5 8 9 10 1000 1,5 1000 1,5 1000 1,5 70 11 12 13 14 1000 1,5 1000 1,5 500 73,5 1000 73,5 1000 1,5 15 16 1000 1,5 500 1,5 Таблица 7.7 – Расчётные связи схемы «мостик» Элементы, wi , 1/год Нормальный Ремонт Q1, W1 i режим Q1 0.1 Q2 0.7 Q3 0.1 W1 q0 =0.904 1000/Топ + ТП, 500/ ТВЛ 2000/ТОП + ТП q1=0.02 2000/ТОП + ТП 2000/Топ + ТП, 1000/ ТВЛ 2000/Т1 2000/ТОП + ТП 1 1000/Топ + ТП, 500/ ТВЛ 500/ ТВЛ W2 1 500/ ТВЛ 1000/Топ + ТП 2000/ ТВЛ A1 0.03 1000/ ТВШ + ТП 2000/ ТВШ + ТП 1000/ ТВШ + ТП A2 0.03 1000/ ТВШ + ТП 2000/ ТВШ + ТП 2000/ ТВШ + ТП Ремонт Q2 Ремонт Q3,W2 q2=0.02 1000/Т1 q3=0.02 2000/Т1 2000/Топ + ТП, 2000/ ТВЛ 1000/Т1 1000/Топ + ТП 1000/ ТВЛ 71 2000/ ТВЛ 1000/ ТВЛ 2000/Топ + ТП 1000/ ТВШ + ТП 2000/ ТВШ + ТП 1000/ ТВШ + ТП 1000/ ТВШ + ТП 2000/Топ + ТП Таблица 7.8 – показатели надёжности для вариантов схемы РУ 500 кВ Показатели Эл. схем Схема Схема «3/2» четырёхугольника Число операций 204 198 выключателями, 1год 8819.9 8470 Надоотпуск ∆Wr2 · 103 кВт ч/год 4994.3 2761.6 Надоотпуск ∆Wr2 · 103 кВт ч/год 43.5 678 Надоотпуск ∆Wr2 · 103 кВт ч/год Системный ущерб Ус, 133029.3 144332 тыс. тенге/год 72 Схема «мостика» 76 19529.7 4794.5 1855 251320 Литература 1 Баков, Ю.В. Проектирование электрической части электростанций с применением ЭВМ. - М.: Энергоатомиздат, 1991272с 2 Гук, Ю.Б. Теория надёжности в энергетике: Учебное пособие для вузов. - Л.: Энергоатомиздат, 1990- 280с. a. b. c. d. e. f. Околович М. Н. проектирование электрических станций. – М.: Энергоиздат, 1982. – 460 с. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с. Проектирование электрической части станций и подстанций / Ю.Б. Гук, В.В. Кантан, С.С. Петрова. – Л.: Энергоатомиздат, 1985. – 312 с. Правила устройства электроустановок Минэнерго СССр 6-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1985. – 640 с. Нормы технологического проектирования тепловых электрических станций. - М.: Минэнерго СССР, 1986. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. - М.: Энергоатомиздат, 1987. 73
