8.8. Выбор схем и способов электроснабжения потребителей при известной величине удельного ущерба

Если для какого-либо потребителя известна точная оценка величины ущерба от прекращения его электроснабжения, то рациональное техническое решение выбирается сопоставлением величин приведенных затрат (включая и ожидаемый ущерб) для намеченных вариантов электроснабжения. Для этого рассчитываются приведенные затраты, которые для сопоставимых вариантов неодинаковы. Определяется величина ожидаемого недоотпуска, а при необходимости отключенной нагрузки. Выбирается вариант с наименьшими суммарными затратами.

Для сопоставления вариантов технических решений в случае, если неизвестны точная оценка величины ущерба, используется интервальная оценка ущерба. Определяются приведенные затраты по вариантам решений, а также величины ожидаемого недоотпуска электроэнергии. Затем приведенные затраты по вариантам попарно сравниваются между собой

З₁ + УW₁ ≥ (≤) З₂ + У·W₂. (8.20)

Приравнивая суммарные приведенные затраты, определяют граничное значение величины ущерба

У_гр = (З₁ – З₂)/(W₂ – W₁). (8.21)

Затем сравнивают интервалы фактического удельного ущерба с величиной граничного удельного ущерба. Если У_гр > У_Фmax, то рациональным является более дешевый, но менее надежный вариант, поскольку дополнительные затраты на повышение надежности не компенсируют снижение ущерба от недоотпуска и, наоборот, при У_гр < У_Фmax выбирается более дорогой и более надежный вариант.

В случае, если

У_Фmin < У_гр < У_Фmax , (8.22)

решение находится в зоне неопределенности и для выбора рационального решения требуются дополнительные обоснования.

Изложенный подход позволяет оценивать несколько вариантов решения, систематизируя их по затратам, и получать ряд интервалов удельного ущерба, в которых вариант будет иметь свою зону экономичности.

8.9. Преднамеренные отключения

Элемент системы может быть выведен из работы не только из-за потери работоспособности, но и для выполнения каких-либо работ, то ли на самом элементе, то ли на элементах с ним взаимосвязанных. Например, при проведении планово-предупредительных ремонтов на оборудовании, устранение дефектов, увеличивающих опасность отказа, выполнение работ вблизи элемента, находящегося под высоким напряжением. Такие отключения называются преднамеренными, поскольку они выполняются направленными действиями персонала, обслуживающего оборудование.

Преднамеренные отключения СЭС влияют на надежность электроснабжения потребителей. С одной стороны, при преднамеренных отключениях выполняются, как сказано выше, планово-предупредительные работы, например, направленные на повышение надежности СЭС, а с другой,– преднамеренные отключения понижают надежность электроснабжения потребителей, так как создают нерезервированные схемы.

Преднамеренные отключения создают поток событий, не являющихся случайными, поскольку они вызываются направленным действием обслуживающего персонала. При определении надежности на короткий период времени, например, при решении в сетях оперативных задач, связанных с изменением режимов, преднамеренные отключения считаются детерминированными событиями, и надежность рассчитывается для различных режимов работы СЭС, соответствующих преднамеренным отключениям элементов.

Если надежность анализируется за длительный промежуток времени, например, при проектировании СЭС, то заранее предусмотреть число и длительность преднамеренных отключений сложно. В этом случае последние рассматриваются как поток случайных событий и используются положения теории вероятностей и математической статистики. Анализ большого объема статистических данных показал, что преднамеренные отключения можно считать случайными событиями, если временной период решения задачи составляет не менее года.

Полагая преднамеренные отключения независимыми случайными событиями расчет показателей надежности будем вести аналогично показателям интенсивности отказов и среднему времени восстановления.

Интенсивность преднамеренных отключений последовательно соединенных n элементов рассчитывается по формуле

, (8.23)

где ν_i – интенсивность преднамеренных отключений i-го элемента.

Среднее время обслуживания данной схемы после преднамеренного отключения, т.е. продолжительности планово-предупредительного ремонта

, (8.24)

где Т_обсi – продолжительность планово-предупредительного ремонта i-го элемента.

Однако при ремонте электрооборудования обычно отключаются одновременно несколько взаимосвязанных элементов, например, ЛЭП и понижающая подстанция, питающая по данной линии, трансформатор и шины распредустройства. Поэтому суммарная интенсивность преднамеренных отключений меньше суммы интенсивностей частот отдельных элементов.

Один из элементов цепочки, который чаще отключается, называется базовым, а относительная частота преднамеренных отключений остальных элементов по отношению к базовому – коэффициентом совпадения. Статистически он определяется как

(8.25)

где m_i(t) – число преднамеренных отключений i-го элемента, произведенных совместно с преднамеренным отключением базового элемента за период t; M_i(t) – общее число преднамеренных отключений i-го элемента за тот же период времени.

Ориентировочные значения коэффициентов совпадения основных элементов электрической сети приведены в табл. 8.4.

Таблица 8.4

Значения коэффициентов совпадения

№ элемента	Условное обозначение	Базовые элементы
		ВЛ(КЛ) 35,110 кВ	ВЛ(КЛ) 6,10 кВ	Тр-р 35/10 кВ	Тр-р 10/0,4 кВ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	Воздушная линия (ВЛ) 6, 10 кВ Кабельная линия (КЛ) 6, 10 кВ Ячейка распредустройства (РУ), 6,10 кВ Ячейка РУ 35,110 кВ Ячейка выключателя 6, 10 кВ Трансформатор 35, 110/10 кВ Трансформатор 6, 10/0,4 кВ Шины 35,110 кВ Шины 6, 10 кВ Сборка НН ТП	0,7 0,6 0,3 0,8 0,8 0,6 0,3 0,6 0,75 –	1 1 0,6 – 0,8 – 0,6 – – 0,4	0,6 0,5 0,4 0,6 0,7 1 0,4 0,8 0,7 –	– – 1 – – – 1 – 0,8 0,8

С учетом коэффициента совпадения формулы (8.23), (8.24) для определения показателей преднамеренных отключений последовательно включенных элементов принимают вид:

• для интенсивности преднамеренных отключений

; (8.26)

• для среднего времени восстановления после преднамеренного отключения

, (8.27)

где ν_Б , Т_ОББ – интенсивность преднамеренных отключений и среднее время обслуживания базового элемента; ν_max , Т_ОБmax – то же для элемента цепочки, у которого время обслуживания максимальное.

Формулами (8.26) и (8.27) пользуются, когда система не эквивалентирована. После эквивалентирования элементов преднамеренные отключения считаются независимыми событиями, и применяются формулы (8.23) и (8.24).

Пример 8.1. Определить пока­за­тели надежности участка электро­сети (рис. 8.5). Длина ВЛ 110 кВ составляет l=15 км.

Решение. Составляем схему замещения участка по надежности (рис. 8.6).

Исходные данные о надежности элементов взяты из табл. 2.2, коэффициенты совпадения преднамеренных отключений – из табл. 8.4. Все данные сведены в табл. 8.5.

Таблица 8.5

Исходные данные надежности и коэффициентов совпадения

№ элемента	Условное обозначение	λ, год-1	ТВ, ч	ν, год-1	Тоб, ч	g
1 2 3 4 5 6 7	Л110 Ш110 QK QR Т110 В10 Ш10	0,08·15=1,2 0,001 0,05 0,05 0,03 0,05 0,001	8 5 4 4 30 5 4	0,15·15=2,25 0,15 0,3 0,3 0,4 0,3 0,16	8 6 5 5 11 5 5	1 0,6 0,8 0,8 0,6 0,8 0,6

Определяем по формулам (3.9) и (3.13) интенсивность отказов и среднее время восстановления схемы

, λ_с = 1,382 год^–1; .

Для рассматриваемого участка сети преднамеренные отключения – зависимые события. Поэтому интенсивность преднамеренных отключений рассчитываем по формуле (8.26) (за базовый принимаем элемент 1)

.

Среднее время обслуживания, т.е. время восстановления данного участка сети после преднамеренного отключения, определяем по формуле (8.27)

.

Если не учитывать взаимного влияния преднамеренных отключений элементов, то интенсивность преднамеренных отключений определяем по формуле (8.23)

,

а среднее время обслуживания – по формуле (8.24)

.

Как видим, зависимость преднамеренных отключений отдельных элементов может привести к существенному уменьшению интенсивности преднамеренных отключений и увеличению среднего времени обслуживания системы в целом.