выбор варианта сети с учетом надежности

08.11.202208.11.2022 admin 0 Comments

Выбор схемы электроснабжения

Исходными данными для выбора схемы электроснабжения являются:

карта с нанесением населенных пунктов и источников питания, выполненная в масштабе (приложение 2);

нагрузки в населенных пунктах, за исключением расчетного (приложение 3);

отклонение напряжения на шинах источника питания, транзитные мощности и др. (приложение 3).

Схема электроснабжения должна с наименьшими затратами обеспечивать необходимую надежность, требуемое количество, качество энергии у приемников, удобство и безопасность эксплуатации.

При выборе схемы электроснабжения решается комплекс следующих технико-экономических задач:

выбор напряжения распределительных сетей;

определение количества, мощности и места расположения питающих подстанций;

выбор напряжения питающих линий;

выбор оптимальной конфигурации распределительных сетей;

выбор схемы электроснабжения с учетом нормируемого уровня надежности, т. е. выбор числа и мощности трансформаторов на питающих подстанциях, схемы питающих линий (одна или две, наличие резервной перемычки между питающими подстанциями), секционирование и резервирование распределительных сетей, применение кабелей, резервных ДЭС.

Оптимальная схема электроснабжения выбирается в результате технико-экономического сравнения двух или нескольких вариантов.

Сравниваемые варианты могут отличаться друг от друга системами напряжения питающих и распределительных сетей (110/10 кВ или 110/20 кВ, пли 110/35 кВ, или 35/10 кВ), количеством питающих подстанций, числом трансформаторов на питающих подстанциях, способами резервирования распределительных сетей и т. д.

Большинство распределительных сельскохозяйственных сетей работает на напряжении 10 кВ. Возможно применение сетей напряжением 20 кВ (например, в Прибалтике) и 35 кВ. Электроснабжение, но схеме глубокого ввода (35/04 кВ) удобно и рекомендуется для подключения транзитных населенных пунктов, расположенных вблизи питающих линий напряжением 35 кВ.

При выборе напряжения распределительной сети помощь могут оказать графические зависимости экономических радиусов от плотности нагрузки [3].

, . (4.1)

Полученные значения радиусов для напряжения 10, 20, 35 кВ должны быть сокращены примерно па 30% в целях повышения надежности.

Окончательный выбор напряжения распределительных сетей решается на основании технико-экономического сравнения вариантов или по согласованию с преподавателем. Можно также воспользоваться рекомендациями, приведенными в работе [3, с. 49-150].

Источник

6.4. Выбор варианта сети с учетом надежности

Все сравниваемые варианты развития сети должны обе- спечивать одинаковый полезный отпуск электроэнергии по- требителям при заданном режиме потребления (мощности нагрузки). Каждый вариант сети должен обеспечивать необходимую надежность, под которой понимается способ- ность выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатаци- онные показатели в условиях, оговоренных в нормативных документах. Требования к надежности электроснабжения определяются «Правилами устройств электроустановок» (ПУЭ) в зависимости от категорий электроприемников. В соответствии с ПУЭ все электроприемники по требуемой степени надежности разделены на три категории.

К I категории относятся электроприемники, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опас- ность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного обору- дования, массовый брак продукции, расстройство сложно- го технологического процесса, нарушение функционирова- ния особо важных элементов коммунального хозяйства. Эти электроприемники должны обеспечиваться электро- энергией от двух независимых взаимно резервирующих ис- точников питания. Электроснабжение при аварийном от- ключении одного из них должно обеспечиваться вторым. В качестве таких независимых источников могут быть, в ча- стности, две системы или две секции шин одной подстан- ции, питающейся от двух источников. Перерыв в электро- снабжении потребителей I категории может быть допущен только на время автоматического ввода резервного пита- ния.

Из состава электроприемников I категории выделяется особая группа таких, внезапные перерывы электроснабже- ния которых угрожают жизни людей или могут привести к взрывам и разрушениям основного технологического обо- рудования. Для электроснабжения потребителей этой груп- пы должен предусматриваться третий (аварийный) взаим- но резервирующий независимый источник, мощность кото- рого достаточна для безаварийной остановки производства и который автоматически включается при исчезновении на- пряжения на основных источниках.

Электроприемники II категории– электроприемники, перерыв электроснабжения которых связан с массовым не- доотпуском продукции, простоем рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушением нормальной де- ятельности значительного количества городских и сельских жителей. Эти электроприемники рекомендуется обеспечи- вать электроэнергией от двух независимых взаимно резер- вирующих источников питания, при этом допустим перерыв электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания дежурным персоналом или выездной бригадой. Допускается питание электроприемников II ка- тегории по одной воздушной линии, а также по одной ка- бельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному аппарату, или от одного транс- форматора, если обеспечена возможность проведения ре- монта линии или замены поврежденного трансформатора в течение суток.

Электроприемники III категории–все остальные элек- троприемники. Электроснабжение этих электроприемников может выполняться от одного источника питания при ус- ловии, что перерыв электроснабжения, необходимый для ремонта или замены поврежденного элемента сети, не пре- вышает суток.

Требования к надежности питающих и распределитель- ных сетей энергосистем, а также распределительных про- мышленных, городских и сельских сетей регламентированы в нормативных документах, указанных в [10]. В этих до- кументах приведены требования по резервированию, коли- честву цепей и трансформаторов на подстанциях, схемам присоединения подстанций к сети, допустимости использо- вания двухцепных воздушных линий.

Для потребителей I категории перерыв в электроснаб- жении связан с последствиями, ущерб от которых не мо- жет быть выражен в виде экономического эквивалента. В качестве критериев оценки надежности схемы сетей, пи- тающих потребителей I и II категорий, принимаются сле- дующие технические показатели надежности: параметр по- тока отказов (среднее количество отказов в год) , отка- зов/год; среднее время восстановления электроснабжения , лет/отказ; вероятность безотказной работы в течение года , отн. ед.

Сравнивать по приведенным затратам можно только такие варианты сети, питающей потребителей I категории, для которых технические показатели надежности удовлет- воряют требованиям, регламентированным в соответству- ющих нормативных документах.

Поясним подробнее указанные выше технические пока- затели надежности. В теории надежности используются следующие понятия: работоспособность–способность си- стемы выполнять заданные функции с требуемыми ре- жимными параметрами; отказ–нарушение работоспособ- ности; безотказность–свойство системы сохранять рабо- тоспособность в течение заданного интервала времени без вынужденных перерывов.

Важное значение имеет вероятностный показатель на- дежности –вероятность безотказной работы. Если обозначить время безотказной работы , то –вероятность того, что время безотказной работы больше, чем t. Зависимость называют законом надеж- ности. Вероятность отказа означает вероятность то- го, что в заданном интервале времени произойдет хотя бы один отказ, при этом . При изменении t от 0 до изменяется от 0 до 1.

Рис. 6.3. Варианты сети:

а — одна линия; б — две па- раллельные линии; в — блок линия — трансформатор

ля восстанавливаемых (ремонтируемых) элементов электрической сети представляет интерес средняя вероят- ность отказа за длительный период наблюдения. Эту величину называют также коэффициентом вы- нужденного простоя .

Параметр потока отказов восстанавливаемого элемента – это среднее количество отказов элемента в едини- цу времени. Величина рассчитывается наиболее про- сто по данным эксплуатации:

где – количество отказавших за время эле- ментов; п–число элементов в испытании при условии за- мены неисправных элементов.

Процессы восстановления (аварийного простоя) отка- завших элементов для практических расчетов наиболее ча- сто характеризуются средним временем восстановления (временем аварийного простоя), которое обозначим .

Для потребителей II категории перерыв в электроснаб- жении приводит к последствиям, которые могут быть вы- ражены в виде экономического эквивалента–ожидаемого среднегодового народнохозяйственного ущерба от наруше- ния электроснабжения У, тыс. руб/год. Ущерб У из-за не- доотпуска электроэнергии включается в состав приведен- ных затрат [см. (6.9)] и учитывается при выборе варианта сети, питающей потребителей II категории в случае, если сравниваемые варианты сети существенно различаются по надежности. Выбирают вариант сети, в котором приведен- ные затраты, включая ущерб из-за нарушения электро- снабжения, наименьшие.

Чтобы выбрать один из вариантов на рис. 6.3, а и б с учетом надежности, в расчетные затраты для каждого варианта включают среднегодовой ущерб из-за недоотпус- ка электроэнергии

, (6.19)