В. Блок, включенный между i-м отказавшим выключателем и j-м выключателем, находящемся в ремонте, вводится в работу после завершения ремонта одного из них

При этом могут быть два случая:

- если время восстановления i -го отказавшего элемента окажется меньше времени планово-предупредительного ремонта j -го элемента (T _{в i} < T _{р j}), то среднее время простоя блока до момента его пуска определяется по формуле

(5.34)

и с учетом времени пуска блока T _{пуск ij} = 1 ч после простоя время восстановления нормального режима работы блока равно

;

(5.35)

- если время восстановления i -го отказавшего элемента окажется больше времени планово-предупредительного ремонта j -го элемента (T _{в i} ³ T _{р j}), то среднее время простоя блока до момента его пуска определяется по формуле

,

(5.36)

а время восстановления нормального режима работы блока равно

.

(5.37)

Пояснение к пункту В дается на основе схемы «Американка» (см. рис. 5.22). При наложении отказа Q 5 на планово-предупредительного ремонта Q 2 происходит останов блока G 1- T 1 на время

, если T в Q 5 < T р Q 2,

(5.38)

или

, если T в Q 5 ³ T р Q 2.

(5.39)

Далее представлен вывод формул (5.34) и (5.36) для определения среднего времени простоя блока до момента его пуска [11].

Средняя продолжительность одновременного простоя элементов 1 и 2 при наложении отказа элемента 2 на планово-предупредительный ремонт элемента 1 зависит от соотношения средних продолжительностей планово-предупредительного ремонта элемента 1 (T _р1) и аварийного ремонта элемента 2 (T _в2).

Если T _в2 ³ T _р1, то независимо от момента отказа элемента 2 в пределах времени T _р1 одновременный простой заканчивается с окончанием планового ремонта (рис. 5.26). При равномерном законе распределения отказов в пределах времени T _р1 среднее время одновременного простоя равно

.

(5.40)

Рис. 5.26. Временные диаграммы состояний для 1-го и 2-го элементов при T в2 ³ T р1 (S 0 – работоспособное состояние, S 1 – состояние АР, S 2 – состояние ППР)

Если T _в2 < T _р1, то при отказах в пределах времени T _р1 – T _в2, считая от начала планово-предупредительного ремонта, длительность одновременного простоя равна времени восстановления (аварийного ремонта) второго элемента (рис. 5.27, а), а при отказах в пределах остальной части T _р1 (равной T _в2) одновременный простой заканчивается с окончанием планово-предупредительного ремонта (рис. 5.27, б) и его средняя продолжительность равна 0,5× T _в2.

а)

б)

Рис. 5.27. Временные диаграммы состояний для первого и второго элементов при T в2 < T р1 (S 0 – работоспособное состояние, S 1 – состояние аварийного ремонта, S 2 – состояние планово-предупредительного ремонта): а – случай, когда восстановление (аварийный ремонт) начинается на интервале АВ; б – случай, когда восстановление (аварийный ремонт) начинается на интервале ВС

Учитывая вероятности попадания отказа на первую и вторую части T _р1, равные соответственно и , получаем среднее время одновременного простоя:

.

(5.41)

Если T _в2 << T _р1, то из формулы (5.41) получаем .

5.2.6. Определение ущерба от ненадежной работы элементов распределительного устройства

Ущерб от недоотпуска электроэнергии электростанцией в систему (единица измерения – руб/год) складывается в общем случае из трех составляющих: системного ущерба в энергосистеме У _с, ущерба, нанесенного потребителю от понижения частоты, У_f и ущерба, нанесенного потребителю из-за внезапного нарушения их электроснабжения, У _потр:

.

(5.42)

При выполнении условия

,

(5.43)

где D P_Gij – отключившаяся генерирующая мощность (одного, двух и т. д. генераторов) в ij -й аварийной ситуации, МВт; P _рез – резерв мощности в системе, МВт,

.

(5.44)

Это условие, как правило, всегда выполняется.

Системный ущерб определяется из выражения

,

(5.45)

где y _0с – удельный системный ущерб, руб/(кВт∙ч); T _{уст G} – время использования установленной мощности генераторов электростанции, ч/год; k – число расчетных аварийных ситуаций, связанных с отключением генерирующих мощностей; D P_i – снижение мощности электростанции из условия обеспечения устойчивости, МВт; n – число расчетных аварийных ситуаций, связанных с отключением линий электропередач.

Так как предполагается, что отключение линии электропередач не приводит к ограничению мощности, выдаваемой с шин электростанции (см. п. 5.2.2), то D P_i = 0 и

.

(5.46)

Чем меньше ущерб, тем надежнее схема распределительного устройства.

Пример. 1. Составить таблицу отказов для схем распределительных устройств, представленных на рис. 5.28, определить ущербы от недоотпуска электроэнергии электростанцией в систему из-за отказов элементов распределительных устройств, выбрать наиболее надежную схему.

а)	б)
Рис. 5.28. Схема «Американка» (а) и «Четырехугольник» (б)

Исходные данные:

- в распределительном устройстве применяются однотипные выключатели;

- линии электропередач имеют одинаковую длину;

- номинальная мощность турбогенератора P _{ном G} = 200 МВт;

- время использования установленной мощности генератора T _{уст G} = 6000 ч;

- удельный системный ущерб y _0с=0,15 руб/(кВт×ч);

- справочные данные элементов схемы приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1. Исходные данные для примера 1

Примечания: 1) для сборных шин параметры ω, μ и Т _р приведены на одно присоединение; 2) для линий параметр ω приведен на 100 км длины.

Решение:

1. Расчет ущерба для схемы «Американка».

Составление таблицы отказов (табл. 5.2).

Согласно разделу 5.2.2 к учитываемым элементам относятся как элементы, входящие в состав схемы распределительного устройства (восемь выключателей Q 1- Q 8 и две системы шин A 1 и A 2), так и внешние элементы (три линии W 1- W 3), к ремонтным – выключатели Q 1- Q 8 и системы шин A 1 и A 2, к расчетным – генератор G, который входит в состав блока «генератор-трансформатор. Линии можно не рассматривать в качестве расчетных элементов, так как по одной линии, может передаваться вся генерирующая мощность электростанции.

В первый столбец таблицы помещаются те элементы, которые могут отказать. К ним относятся выше перечисленные учитываемые элементы (в разделе 5.2.5. они обозначены как i -ые элементы), во второй заносятся параметры потоков отказов соответствующего учитываемого элемента. Далее идет столбец, ячейки которого относятся к нормальному режиму работы схемы, когда все ее элементы (сборные шины A 1 и A 2 и выключатели Q 1- Q 8) находятся в работе, то есть не выведены в ремонт. Последующие колонки относятся к режимам работы схемы, когда один из ремонтных элементов выведен в аварийный или планово-предупредительный ремонт (в разделе 5.2.5. ремонтные элементы обозначены как j -ые элементы).

В результате каждая из ячеек таблицы может быть проиндексирована, как клетки на шахматной доске. В то же время каждая ячейка характеризует определенное аварийное событие, заключающееся в наложении отказа учитываемого элемента на нормальный или ремонтные режимы схемы распределительного устройства. Например, индекс ячейки Q 1НР (НР – нормальный режим) обозначает наложение отказа выключателя Q 1 на нормальный режим работы схемы, индекс Q 1 Q 5 – наложение отказа выключателя Q 1 на ремонтный режим схемы, когда в ней производятся ремонтные работы над выключателем Q 5, индекс Q 1 A 1 – наложение отказа выключателя Q 1 на ремонтный режим схемы, когда в ней выведена в ремонт система шин A 1, индекс A 2 Q 3 – наложение отказа системы шин A 2 на ремонтный режим схемы, когда в ней выведен в ремонт выключатель Q 3 и т.д.

Особо следует выделить аварийные события, заключающиеся в наложении короткого замыкания на одной из линий (например, W 1) на отказ одного из смежных с ней выключателя (например, Q 6) в нормальном режиме работы схемы. Ячейка такого конкретного события обозначается как (W 1+ Q 6)НР Ремонтные режимы в данном случае не рассматриваются по причине малой вероятности таких аварийных событий. Здесь под отказом выключателя понимается его несрабатывание при автоматическом отключении линий, на которых произошло короткое замыкания (см. раздел 5.2.3). Во всех остальных случаях отказом является возникновение на выводах выключателя короткого замыкания в обе стороны в его статическом положении и при произведении на нем оперативных переключений.

Все аварийные события можно подразделить на три типа. При возникновении событий первого типа происходит отключение блока, а значит возникает ущерб. В этом случае в соответствующую клетку заносятся три величины:

– мощность отключившегося блока в аварийной расчетной ij -й ситуации ∆ P_ij;

– частота аварийного события w_ij;

– время, необходимое для ввода в работу отключившегося блока T _{в ij}.

К таким событиям относятся события Q 1НР, Q 1 Q 2 и т.д.

При возникновении событий второго типа не происходит отключение блока от системы, а значит, ущерб не возникает и в соответствующей ячейке таблицы ставиться прочерк (Q 2НР, Q 3 Q 4 и т.д.).

К третьему типу относятся события, которые произойти не могут (Q 1 Q 1, Q 2 Q 2 и т.д.).

Рассмотрим более подробно процесс возникновения и ликвидации аварийных событий каждого типа (для этого необходимо знать раздел 5.2.3).