Оценка надежности элементов схемы единичного и укрупненного блока

При выборе оптимального варианта структурной схемы ГЭС в рамках курсового проекта учитываем надежность только «отличающихся» элементов:

1 выключатели;

2 разъединители;

При этом в сравнении не учитываем одинаковые по вариантам элементы (генераторы с генераторными коммутационными аппаратами и трансформаторы). Так как во всех вариантах схем сторона ВН одинакова, то произведём лишь оценку надежности элементов схемы единичного блока.

По данным таблицы 2.1 определим вероятность аварийного простоя элементов электрической схемы ГЭС в течение года по формуле:

где - параметр потока отказов, 1/год;

- среднее время восстановления, лет.

Таблица 2.1 - Показатели надежности работы элементов блока 330 кВ и их аварийные отказы

Элемент блока	Параметр потока отказов , 1/год	Среднее время восстановления	Вероятность аварийного простоя о.е.
Выключатель 110кВ	0,020	2,28	4,56
Разъединитель 110кВ	0,010	1,26	1,26
Выключатель 330кВ	0,030	5,48	16,44
Разъединитель 330кВ	0,010	1,14	1,14

Примечание: Показатели надежности приняты по данным таблиц П9.2, П9.3, П9.4 1.

Рисунок 2.1 - Вариант структурной схемы ГЭС с единичными укрупнеными блоками:

а,в) принципиальная схема; б,г) расчетная схема.

Вероятности простоя элементов схемы станции вследствие ремонтов (плановых) единичного блока определим по формуле:

где - частота ремонтов, 1/год;

- продолжительность ремонтов, лет/рем.

Таблица 2.2 - Показатели надежности работы элементов блока 110 кВ и их плановые отказы

Элемент блока	Частота ремонтов , 1/год	Продолжительность ремонтов	Вероятность планового простоя о.е.
Выключатель 110кВ	0,2	5,14	102,8
Разъединитель 110кВ	0,166	0,91	15,1
Выключатель 330кВ	0,2	18,38	367,6
Разъединитель 330кВ	0,166	2,05	34,03

Примечание: Показатели надежности приняты по данным таблиц П9.2, П9.3, П9.4 1.

Вероятность недоотпуска ЭЭ при применении в схеме ГЭС единичных блоков 110кВ в случае полного отключения генерирующей мощности может быть определена как произведение вероятностей простоя элементов, составляющих схему:

А так как вероятность простоя элемента схемы определяется суммой вероятностей событий, состоящих в наступлении аварийного или планового ремонтов, то перепишем выражение в следующем виде:

Исключим из последнего выражении события, состоящие в наступлении планово-предупредительных ремонтов обоих блоков 110 кВ, тогда формула примет вид:

Подставляя в последнюю формулу расчетные значения вероятностей, в системе компьютерной алгебры из класса систем автоматизированного проектирования программы Mathcad получим:

Математическое ожидание среднегодового недоотпуска ЭЭ W_нд в связи с прекращением электроснабжения в результате простоя блока или аварийного простоя одного или плановом ремонте другого составит:

где - вероятность перерыва электроснабжения при рассматриваемой схеме, о.е.;

- продолжительность использования установленной мощности генераторов ГЭС, ч;

;

- максимальная активная мощность генератора блока, определенная по формуле , МВт;

- номинальная активная мощность генератора, МВт;

- количество генераторов блока.

Тогда:

Математическое ожидание ущерба вследствие надежности схемы определим по формуле:

где - математическое ожидание ущерба от ненадежности, руб./год;

- удельный ущерб, руб. кВт·ч.

Величину удельного ущерба найдем по графику зависимости от величины средней теряемой мощности Р_ав (рис. 1) при Р_ав=396 МВт:

Значение ущерба, полученное в последнем расчете, не включает в себя составляющую ущерба от ненадежности вследствие отключения одного из двух единичных блоков, следовательно, полученное значение не в полной мере характеризует надежность схемы и, очевидно, является заниженным из-за неучета всей совокупности возможных событий.

Таким образом, выполним расчет второй составляющей математического ожидания ущерба , определяемой вероятностью события, имеющего место при аварийном или плановом простое одного из последовательных элементов единичных блоков:

Подставляя данные в последнюю формулу, получим:

Тогда, значение ущерба от ненадежности для схемы единичного блока с учетом двух составляющих:

Расчет укрупненного блока.

Вероятность недоотпуска ЭЭ вследствие ненадежности элементов укрупненного блока (вариант 2) равна сумме вероятностей аварийных и плановых ремонтов последовательных элементов схемы блока: