ГЛАВА 2
МОДЕЛИ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА И ОПТИМИЗАЦИИ НАДЕЖНОСТИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ 10КВ
2.1. Показатели надежности в распределительных сетях 10кВ
При выборе показателей надежности электроснабжения потребителей в качестве объекта рассматривается совокупность системы электроснабжения и потребителя, обладающая следующими свойствами:
- надежность электроснабжения потребителя определяется надежностью питания наиболее ответственного электроприемника;
- отказы и преднамеренные отключения СЭС оказывают влияние на эффективность функционирования электроприемников;
- поток отказов (преднамеренных отключений) СЭС не зависит от режима функционирования электроприемников;
- система электроснабжения находится в двух состояниях: работоспособном и неработоспособном.
В основу выбора показателей надежности положена методика оценки функционирования объекта по общему выходному эффекту от его использования [51]. Этот эффект является случайной величиной, поэтому для его оценки используется среднее значение за наблюдаемый период времени. Оценку выходного эффекта удобно производить по величине ущерба от прекращения питания, которая будет зависеть как от назначения самого потребителя, так и от характеристик перерывов в его питании.
Для оценки надежности СЭС в целом или ее самостоятельной части в соответствии с [52] используется комплексный показатель, характеризующий снижение уровня функционирования системы из-за ее ненадежности.
Для электроэнергетических систем уровень функционирования определяется количеством отпущенной потребителям электроэнергии с учетом различных последствий от прекращения их питания. Поэтому мерой снижения уровня функционирования для систем электроснабжения будет количество электроэнергии, недоотпущенной потребителям [24].
Величина недоотпуска электроэнергии потребителям в общем случае определяется по формуле:
, (2.1)
где - мощность потребителей, кВт;
- суммарная частота отказов потребителей, год-1;
- среднее время восстановления электроснабжения потребителям, ч.
Как видно из выражения (2.1), сокращение недоотпуска электроэнергии может быть достигнуто за счет уменьшения частоты отказа и времени восстановления применением различных СПН. Для уменьшения частоты отказов целесообразно применять такие меры:
- усиление изоляции;
- использование опор с повышенным запасом прочности;
- использование воздушных изолированных и самонесущих проводов;
- прокладка кабелей в тоннелях.
Для сокращения времени восстановления применимы такие мероприятия:
- установка КА;
- сооружение резервных перемычек;
- применение устройств для дистанционного определения расстояния до места повреждения;
- правильная организация процесса восстановления работоспособности линии.
Для выбора наиболее эффективных мероприятий по повышению надежности необходимо выбрать подходящую методику определения показателей надежности электроснабжения.
2.2. Выбор показателей надежности
Переход к договорным отношениям между энергоснабжающей организацией и потребителем требует изменения методологического подхода в определении показателей надежности, поскольку в данной ситуации потребитель вправе требовать необходимый уровень надежности. Поэтому, в первую очередь необходимо выбрать систему показателей надежности, которые могут быть положены в основу договорных отношений между потребителями и поставщиками электроэнергии. В [53] автором был обоснован выбор таких показателей надежности.
Для выбора системы показателей надежности необходимо оценить влияние отказов в электроснабжении на изменение так называемой функции полезности потребителя. С этой точки зрения, все потребители могут быть разбиты на три вида.
К первому виду можно отнести тех потребителей, на функцию полезности которых оказывает влияние сам факт отказа независимо от длительности отключения. К таким электроприемникам относятся, например, компьютеры. В данном случае, наиболее полно характеризующим последствия отказов будет показатель частоты отказов за определенный период времени (для СЭС обычно принимается равным 1год) - .
Ко второму виду относятся потребители, у которых последствия от прекращения питания пропорциональны длительности простоя (примером может быть завод по переработке продукции). Здесь в качестве показателя надежности логично принять суммарную продолжительность простоя потребителя за год:
, (2.2)
где - время простоя потребителя после і-го отказа;
- количество отказов за определенный интервал времени (за 1год).
Третий вид потребителей характеризуется такой реакцией на прекращение питания, при которой вначале последствия будут незначительны, но после некоторого "критического" момента времени объем отрицательных последствий (ущерба) будет нарастать (рис.2.1).
Рис.2.1. Зависимость ущерба от длительности простоя потребителя
В этом случае показателем, наиболее полно отражающим влияние надежности на "полезность" функционирования потребителя, будет частота отказов со временем простоя больше критического -.
Кроме того, потребители могут дифференцировать свои требования к надежности по времени суток (сезона) в зависимости от возможности попадания отказа на время действия ответственного технологического процесса.
В этой связи представляется целесообразным, чтобы в ведомственных нормативных документах (типа ПУЭ, Правил пользования электрической энергией) были зафиксированы наименования показателей надежности, а их выбор и численные значения устанавливались в договорах на поставку электроэнергии, заключаемых под контролем НКРЭ. Там же должна устанавливаться и величина штрафов, выплачиваемых электроснабжающими организациями за нарушение договорных обязательств по надежности электроснабжения.
Успешное решение задач учета надежности во взаимоотношениях между поставщиками и потребителями электроэнергии базируется на возможности ее количественной оценки. Поэтому первоочередной задачей этого направления является пересмотр ранее разр