Надежность систем электроснабжения

Правильное определение необходимой степени надежности питания предприятия в целом и отдельных его цехов и электроприемников является одним из важных условий, оказывающих решающее влияние на выбор рациональной системы электроснабжения. Степень надежности должна определяться в зависимости от назначения электроустановки, ее мощности, перспектив развития и т.п. Надежность в общем, виде может быть охарактеризована как способность системы электроснабжения и отдельных ее элементов обеспечивать выполнение поставленных перед ними задач по бесперебойному питанию электроэнергией данного предприятия и отдельных его объектов, не приводящему к срыву плана производства и к недопустимым авариям в электрической и технологической частях. Надежность может быть охарактеризовано повреждаемостью, ожидаемой продолжительностью бесперебойной работы, математическим ожиданием длительности перерыва питания электроэнергией, а также ожидаемым ущербом от перерыва питания и другими факторами. Величина или степень повреждаемости элементов системы электроснабжения определяются числом отказов в год от выполнения этими элементами нормальных функций, предусмотренных их назначением в рассматриваемой точке. Повреждаемость системы слагается из повреждаемости заводского электрооборудования (машин, аппаратов, кабелей и т.п.), повреждаемости из-за нарушений правильной эксплуатации, некачественной или несвоевременной ревизии и профилактики, из-за ошибочных действий персонала, неблагоприятных условий окружающей среды и наконец, из-за перерыва питания от энергосистемы. При расчете надежности объекта обычно оцениваются два наиболее важных фактора: безотказность и ремонтопригодность. Под безотказностью понимается свойство сохранения непрерывной работоспособности в течение определенного времени при нормальных условиях эксплуатации. Показателями безотказности могут служить, например, вероятность безотказной работы, интенсивность отказов для изделий, неремонтируемых или заменяемых после первого отказа. Для ремонтируемых изделий показателями безотказности могут служить, например, наработка на отказ, параметр потока отказов. Наработкой на отказ называется среднее значение времени между соседними отказами, т.е. среднее время безотказной работы. Под ремонтопригодностью понимается свойство системы, заключающееся в ее приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения и ремонтов. Показателями ремонтопригодности могут служить, например, среднее время восстановления, вероятность выполнения ремонта в заданное время и др. Под бесперебойной работой следует понимать такой режим, при котором возможные кратковременные перерывы питания по своей продолжительности не приводят к расстройству технологического процесса и существенному ущербу производства. В данной главе рассматриваются лишь основные принципы определения надежности систем электроснабжения предприятий. Конкретные указания и практические рекомендации приведены в последующих главах при рассмотрении схемных и конструктивных решений отдельных элементов системы электроснабжения. Чтобы обеспечить надежную работу ответственных электроприемников при нормальном и послеаварийном режимах, необходимо: 1. Свести к минимуму число и продолжительность перерывов их электроснабжения. 2. Обеспечить надлежащее качество электроэнергии для создания устойчивой работы ответственных технологических агрегатов при нарушениях режима электроснабжения. В первую очередь надежность системы электроснабжения определяется схемным и конструктивным построениями системы, разумным объемом заложенных в нее резервов, а также надежностью входящих в нее основных составных элементов, в частности электрооборудования. Последнее часто является решающим , но оно, к сожалению, в минимальной степени зависит от проектировщика. Оптимальное решение задачи не может быть выполнено без хорошего знания и надлежащего учета особенностей технологии проектируемого предприятия. В некоторых предприятиях брак продукции, расстройство технологического процесса и порча оборудования происходит при перерыве питания до ½ ч, а других предприятиях это может иметь лишь при более длительных перерывах питания ( до 2-3 ч и более). Величина дополнительного времени, необходимого для восстановления нормального технологического процесса после возобновления питания, также зависит от особенностей технологического процесса и колеблется в широких пределах (от 5 мин до 2ч). В ряде случаев даже кратковременные перерывы питания приводят к длительным простоям. При рассмотрении вариантов электроснабжения проводится количественная оценка надежности. Линия или присоединения рассматривается в трех состояниях : работа, отказ и плановый ремонт. При параллельном включении в плановый ремонт может вводиться только одна линия или присоединение. Оценка надежности производиться на основании статистических данных о повреждаемости элементов электроснабжения, ожидаемого числа отключений для планового ремонта и времени, необходимого для восстановления после аварий и для проведения планового ремонта. При последовательном включении элементов электроснабжения оценка надежности производиться на основании следующих выражений : Параметр потока отказов линии или присоединения 6.1 Среднее время восстановления после отказа одной линии или присоединения 6.2 Коэффициент аварийного простоя 6.3 Коэффициент планового простоя kn= 1,2knimax 6.4 kni=λni Tni 6.5 Коэффициент готовности kг=1-(ka-kп)/ 1- kп 6.6 Среднегодовое время перерыва электроснабжение Та.п.= (ka+kп) 6.7 где λai - параметр потока отказов одного элемента СЭС, 1/год Твi -среднее время восстановления элемента после отказа , лет λa - параметр потока отказов одной линии или присоединения , 1/год ka- коэффициент аварийного простоя линии или присоединения kп- коэффициент планового простоя линии Тв- время восстановления после отказа одной линии или присоединения , лет Та.п- средне годовое время перерыва ЭС, час/год λпi- число отключений элемента ЭС для планового ремонта, 1/год Тпi среднее время планового ремонта элемента ЭС, лет kг- коэффициент готовности При параллельном включении двух линий или присоединений оценка надежности производиться на основании следующего: параметр потока отказов линии 6.8 где λа (2) - параметр потока отказов двух линий или присоединений, 1/год При одинаковых параметрах надежности линий или присоединений 6.9 Коэффициент аварийного постоя, когда первая линия отключена для планового ремонта и в это время вторая отключается из- за повреждения, соответственно для второй линии 6.10 при k1п≤Т2в 6.11 при k1п ›Т2в Коэффициент аварийного простоя двух линий ka(2)=k1a k2a+ k1a,2п+ k2a,1п 11.12 При одинаковых параметрах надежности линии ka(2)= ka2 +ka,п 6.13 Средне годовое время перерыва электроснабжения Та(2)= ka(2) 8760 6.14 где k2a,1п - коэффициент аварийного простоя, когда первая линия отключена для планового ремонта, а вторая в это время отключается из за повреждения Перерыв электроснабжения может нанести ущерб промышленному предприятию. При выборе варианта электроснабжения или ее отдельных элементов, имеющих не одинаковую надежность, следует учитывать вероятный ущерб. В этом случае приведенные затраты определяется по формуле З=РномК+Uном+У 6.15 где У – стоимость вероятного ущерба в год При оценке надежности и ущерба следует учитывать, что не всякий перерыв электроснабжения наносит ущерб производству. Возможны перерывы длительности Тг < То , которые не отражаются на производстве. Ущерб от перерыва электроснабжения складывается из двух составляющих : ущерба Уа, связанного с самим фактом перерыва электроснабжения, и ущерба Ув , связанного с длительностью перерыва электроснабжения. Ущерб Уа- ущерб от выхода из строя оборудования и инструмента, брака продукции, расстройства технологического процесса ; Ущерб Ув – ущерб от простоя рабочих, порчи сырья и материалов, не до выработки продукции . У = Уа + Ув Тг 6.16 Литература 1.1. Федоров А.А. Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М. ЭАИ 1984. Стр 340-254 1.2. Ермилов А.А. Электроснабжение промышленных предприятий. М. Э 1990г 1.3. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок М.ВШ 1990стр 354-381 1.4. Ю. Л. Мукосеев Электроснабжение промышленных предприятий, М. Энергия 1.5. Э. М. Ристхейн Электроснабжение промышленных установок, М. ЭАИ, 1991 стр 335-340 1.6. А. А. Федоров, Э.М. Ристхейн Электроснабжение промышленных предприятий, М. Энергия, 1981 стр 317-332 Контрольные вопросы 1. Методы достижения заданного уровня надежности 2. Параметры, характеризующие надежность СЭС 3. Как определяют количество недополученной электроэнергии 4. Перечислите способы повышения надежности СЭС 5. Перечислите способы резервирования