Выбор средств повышения надежности электроснабжения сельских потребителей на основе ТР
1.2 Анализ схем электроснабжения с точки зрения обеспечения нормируемого уровня надежности
В соответствии с нормами надежности максимальное время перерывов электроснабжения в год для потребителей второй категории, не допускающих перерыв более 0,5 ч равно 1,25 ч/год и ля потребителей выдерживающих перерыв до 4ч равно 9,2 ч/год.
Для оценки фактического уровня надежности существующих СЭС 0,4-110 кВ время перерывов электроснабжения за год из-за вероятных отказов элементов схемы следует сравнивать с нормой (Т=1,25ч/год и 9,2 ч/год).
В качестве примера приведем данные о пределах изменения частоты отказов щ средней длительности аварийных отключений ф, произведения частоты плановых отключений л на среднюю длительность плановых отключений t для некоторых элементов СЭС [16].
Таблица 1
Пределы изменения показателей надежности элементов СЭС
Элемент схемы |
щ, отказ/год |
ф, ч/отказ |
лt, ч/год |
|
ВЛ 110кВ (на 100 км) |
0,5…5 |
10…14 |
40…120 |
|
Выключатель 110кв |
0,015…0,05 |
23…50 |
30…35 |
|
Разъединитель 110кВ |
0,0001…0,015 |
2…4 |
2…8 |
|
Трансформатор 110/10кВ |
0,005…0,03 |
90…200 |
25…30 |
|
Выключатель 10кВ |
0,0004…0,25 |
1,5…10 |
2,4…18 |
|
Разъединитель 10кВ |
0,0001…0,075 |
1,5…4 |
2…8 |
|
Кабель 10кВ (на 100км) |
0,5…5 |
12…40 |
0…8 |
|
ВЛ 10кВ (на 100 км) |
2…2,5 |
4,8…12 |
0…34 |
|
Трансформатор 10/0,4кВ |
0,0015…0,12 |
10…100 |
5…15 |
|
Предохранитель 10кВ |
0,02…0,25 |
2 |
0 |
По данным работы [36].
Таблица 2
Частота отказов ВЛ 0,38
Элемент схемы |
щ, отказ/год |
ф, ч/отказ |
л отказа/год |
t, час/отказ |
|
ВЛ 0,4 кВ |
25 |
1,7 |
0,17 |
- |
|
ВЛ 6-10кВ |
7,64 |
5 |
0,17 |
- |
|
ВЛ 35кВ |
0,72 |
10 |
1,2 |
15 |
|
ВЛ 110кВ |
0,66 |
11 |
1,6 |
15,5 |
Число повреждений в распределительных сетях (РС) зависит от конструкции линий, срока их службы и уровня эксплуатации. Данные о повреждениях в воздушных РС в год на примере распределительной сети имеющей хороший уровень эксплуатации.
Повреждения в сети ВН за год:
Устойчивые повреждения на 100 км линий д, в том числе: изоляторов - 1,5, проводов 0,25, опор - 1.5 ч2, разъединителей - 1.
Повреждения на 100 трансформаторных пунктов - 5, в том числе: трансформаторов -2,25, вентильных разрядников - 0,8, перегорание фаз предохранителей ВН на 100 км линий - 0,1.
Количество повреждений трансформаторов 35-110 кВ не снижается. При этом основными повреждаемыми узлами являются обмотки и изоляция, переключатели ответвлений, ПБВ и устройства РПН, а также выводы 10-35-110кВ.
Повреждения в сети НН за год:
Устойчивые повреждения на 100 км линий - 13;
Повреждения на 100 трансформаторных пунктов - 80;
Повреждения устраняемые заменой предохранителей - 40;
повреждения на 100 км линий - 23.1:
-опор (в бурю) - 48;
-установок НН (на 100 ТП) - 80.
Распределение повреждений в РС
Повреждения вызванные:
-природными воздействиями - 35ч50;
-деятельностью людей - 25ч35;
Повреждения:
-на линиях - 75;
-в ТП -7,4;
-у абонентов - 17,6;
Повреждения:
-в сильную бурю - 33;
-проводов - 22;
-изоляторов - 19;
-крюков изоляторов - 8.
В результате процесса старения сетевых объектов, продолжающегося из-за недостаточных объемов реконструкции и технического перевооружения, надежность электроснабжения не повышается и составляет в сетях 6-10кВ 20 - 25 устойчивых отключений в год в расчете на 100 км воздушных линий, в сетях 0,4 -100 кВ - 120 отключений. Причинами повреждений являются старение электрооборудования (20%); воздействие ветра, гололеда и других факторов выше расчетных значений (18%); горозовые перенапряжения (11%).
Причины отказов основных элементов ЭС
ЛЭП наиболее часто повреждаемые ЭС из-за территориальной рассредоточенности и подверженности влиянию внешних неблагоприятных условий окружающей среды.
Причины повреждения ЛЭП:
-гололёдно-ветровые нагрузки;
-перекрытие изоляции вследствие грозовых разрядов;
-повреждение опор и проводов автотранспортом и другими механизмами;
-дефекты изготовления опор, проводов, изоляторов;
-перекрытие изоляции из-за птиц;
-несоответствие опор, проводов, изоляторов климату;
-неправильный монтаж опор и проводов, не соблюдение сроков ремонта и замены оборудования.
Эти причины приводят в основном:
-к ослаблению или нарушению механической прочности опор, проводов, изоляторов;
-поломке деталей опор;
-коррозии и гниению металлических и деревянных частей;
-из ЛЭП из-за вибрации, «пляски» и обрыва проводов.
Причины отказов силовых трансформаторов:
-нарушение изоляции обмоток из-за внешних и внутренних перенапряжений, сквозных токов к.з., дефектов изготовления, старение вследствие перегрузок;
-повреждение устройств, регулирующих напряжение;
-повреждение контактных соединений;
-повреждение вводов трансформаторов из-за перекрытия изоляции;
-понижение уровня масла.
Коммутационные аппараты (выключатели, отделители с короткозамыкателями, автоматы, разъединители, рубильники):
-несрабатывание приводов;
-обгорание контактов;
-износ дугогасительных камер;
-перекрытие изоляции при перенапряжениях;
-отказы из-за повреждения подшипников и подпятников;
-некачественный монтаж и ремонт (например: отказы выключателей из-за плохой
регулировки передаточных механизмов и приводов);
-неудовлетворительная эксплуатация (например: плохой уход за контактными соединениями, что приводит к их перегреву, разрыву цепи рабочего тока и к.з.);
-дефекты конструкций и технологии изготовления (заводские дефекты);
-старение и износ изоляции;
-грозовые и коммутационные перенапряжения. При этом повреждается изоляция трансформаторов, выключателей, разъединителей;
-чрезмерное загрязнение и увлажнение изоляции;
-однофазные к.з. на землю в сетях 6-35 кВ сопровождаются горением заземляющих дуг (вследствие недостаточной компенсации ёмкостных токов) и приводят к перенапряжениям пробоям изоляции электрических машин, а воздействие заземляющих дуг к разрушению изоляторов, расплавлению шин, выгоранию цепей вторичной коммутации в ячейках КРУ;
-ошибочные действия персонала при выполнении переключений.
Отказы устройств релейной защиты, автоматики, аппаратуры, вторичной коммуникации:
-неисправность электрических и механических частей реле;
-нарушения контактных соединений;
-обрывы жил контрольных кабелей и цепей управления;
-неправильный выбор или несвоевременное изменение уставок и характеристик реле;
-ошибки монтажа и дефекты в схемах релейной защиты и автоматики;
-неправильные действия персонала при обслуживании устройств релейной защиты и автоматики.
Глава 2. Разработка вариантов оснащения средствами повышения надежности