Показатели надежности и их нормирование

Выбор показателей надежности при проектировании развития электрических систем и сетей производится с учетом точки системы, для которой оценивается надежность, и периода времени, на который ведется проектирование.
Если рассматривается электрическая система в целом, то основное внимание уделяется выбору рациональных резервов мощности, а для систем электроснабжения задача заключается
в обеспечении электроснабжения потребителей с рациональной степенью надежности.
При оценке надежности возможны два подхода. Первый заключается в определении минимума приведенных затрат с учетом математического ожидания ущербов от перерывов в электроснабжении и расходов, связанных с резервированием в электрической системе или сети. Очевидно, что с увеличением резерва Пред (например, резервной мощности на электростанциях, числа питающих линий и т. п.) ущерб У от перерывов в электроснабжении уменьшается, а затраты на резервирование Зрез увеличиваются (рис. 4.1,а). Оптимальной будет та величина резерва п0пт, при которой сумма Зрез+У минимальна. Нормирование надежности таким путем вызывается затруднениями, связанными с определением ущерба. Поэтому зависимости иногда строят не для одной какой-то величины удельного ущерба, а для его возможных предельных значений У и У". В результате получается некоторая зона п'—п" оптимальных значений показателя надежности.
Второй подход к оценке надежности основывается на установлении конкретных нормируемых критериев. Численные значения таких критериев устанавливаются на основе специальных экспериментальных исследовательских расчетов либо на основе прошлого опыта. Очевидно, что умеренное увеличение приведенных затрат на резервирование Зрез будет происходить лишь до некоторого определенного значения п' показателя надежности Лрез. Дальнейшее увеличение затрат уже не приведет к заметному увеличению показателя надежности. Тогда зона п'—п" может быть принята в качестве нормируемого показателя.
При рассмотрении электрической системы в целом за нормируемый показатель надежности принимают обычно величину резерва мощности в процентах от максимальной нагрузки энерго системы либо индекс надежности, где Э — энергия, необходимая потребителям для их нормальной работы в течение года; Эа — математическое ожидание не до отпуска энергии за год.
Если проектируется система электроснабжения какого-либо узла нагрузки, то обычно нормируют суммарную допустимую продолжительность отключений потребителей за год. При этом продолжительность отключений устанавливают в зависимости от категории потребителей.
При планировании развития энергосистемы на 10—20 лет, а также на 5—7 лет достоверность исходной информации невысокая. Поэтому здесь целесообразно ориентироваться на нормативные требования.
Для систем электроснабжения с потребителями I категории также должны приниматься нормативные требования надежности, т. е. должна обеспечиваться бесперебойность электроснабжения. В этом случае задача заключается в том, чтобы из ряда вариантов развития сети, обеспечивающих нормативные требования, выбрать вариант с наименьшими приведенными затратами.
Для схем электрических сетей, к которым подключаются потребители II и III категорий, более обоснованным является подход, при котором оптимальная степень надежности определяется на основе технико-экономических расчетов с учетом ущербов от перерывов в электроснабжении.
Рассмотрим основные технические характеристики, используемые для оценки надежности схем электрических сетей и их элементов.
Под частотой отказов (параметром потока отказов), или удельной повреждаемостью, понимают среднее количество отказов k-то элемента электрической системы за год:
где п — число однотипных элементов, подвергавшихся наблюдению; m — число отказов п элементов за Т лет.
Среднее время одного аварийного простоя (время восстановления) k-ro типа элемента сети, выраженное в долях года.
Вероятное время нахождения k-ro элемента сети в аварийном простое вычисляется по формуле [47]:
Для линий электропередачи обычно задается параметр Хк на 100 км линии. Тогда при длине /
Для сборных шин подстанций частота отказов вычисляется с учетом общего количества выключателей П\ъ и количества выключателей, присоединяемых к одному пролету шин П2в- для шин 110 кВ и выше я2в = 2; для шин 35 кВ и ниже п2в —- 3; Яш — удельная повреждаемость шин.
Для оценки надежности электрической сети необходимо знать также показатели плановых ремонтов сети: частоту плановых ремонтов (периодичность), (1/год) и среднюю продолжительность планового ремонта (время простоя) (1/год).
Количественные значения показателей надежности различных элементов электрических систем приведены в работе.