You are currently viewing Эксплуатационная надежность стационарных электрических сетей угольных разрезов Кузбасса

Эксплуатационная надежность стационарных электрических сетей угольных разрезов Кузбасса

Как известно, к стационарным электросетям относятся воздушные линии электропередач (ВЛ), питающие подстанции разрезов, отдельных участков или распределительные пункты (РП), электрооборудование этих подстанций, а также комплектные стационарные трансформаторные подстанции 110/35/6 кВ и 35/6 кВ.

Стационарные линии электропередачи разрезов (СЛЭПР) выполняются в одно- или двухцепном исполнении с ответвлениями к подстанциям или РП.

Основные характеристики стационарных ВЛ угольных разрезов, входящих в состав ОАО «УК» «Кузбассразрезуголь», приведены в табл. 1.

Эксплуатационная надежность стационарных электрических сетей угольных разрезов Кузбасса 1
Таблица 1 – Основные характеристики стационарных ВЛ угольных разрезов Кузбасса

На надежность стационарных ВЛ разрезов оказывают влияние в основном погодные условия и некоторые факторы горного производства: запыленность воздуха, случайные повреждения опор и проводов большегрузными самосвалами, бульдозерами и экскаваторами при перемещении в пределах горного отвода, а также автотранспортом при перевозке крупногабаритных грузов — стрел мехлопат и драглайнов, больших ковшей и др. Для получения статистической информации анализировались журналы учета работ по нарядам и распоряжениям, которые ведутся на подстанциях в качестве обязательной документации, журналы телефонограмм и оперативные журналы производства работ в электроустановках, заполняемые энергодиспетчером и сменными механиками разрезов. В табл. 2 приведено распределение наиболее характерных отказов стационарных ВЛ 6 кВ.

Эксплуатационная надежность стационарных электрических сетей угольных разрезов Кузбасса 2
Таблица 2 – Распределение отказов стационарных ВЛ

Очевидно предположить, что основная причина отказов — погодные условия и случайные повреждения средствами транспорта.

Для определения показателей надежности стационарных ВЛ в ОАО «КузбассЭлектро» получена статистическая информация о времени наработки на отказ с 2005 по 2007 гг. СЛЭПР напряжением 35 и 6 кВ на подстанциях четырех разрезов:

  • «Краснобродский»
  • «Кедровский»,
  • «Сартакинский»
  • «Осинниковский»

Для СЛЭПР напряжением 110 кВ за 3 года зарегистрировано всего 5 отказов. В двух случаях отказы были вызваны случайными факторами (падение веток деревьев на ВЛ), один отказ вызван разрушением изолятора, и в остальных случаях осуществлялось успешное автоматическое повторное включение (АПВ) при неустановленной причине. Ни одно из этих отключений не привело к простою потребителей. Установить законы распределения времени безотказной работы стационарных В Л 110 кВ в связи с повреждениями не представляется возможным.

По стационарным В Л напряжением 35 и 6 кВ было зарегистрировано соответственно 7 и 30 отключений, вызванных разными причинами. В результате обработки статистических данных по стандартным программам для ПК было установлено, что распределение наработки на отказ СЛЭПР 6 кВ наиболее хорошо согласуется с законом Вейбулла-Гнеденко с функцией плотности распределения вида:

Эксплуатационная надежность стационарных электрических сетей угольных разрезов Кузбасса 3

где

  • a = 4161,649
  • b = 1,2.

Для выявления закона распределения ВЛ 35 кВ использовался метод малых выборок [1].

Распределение наработки на отказ ВЛ 35 кВ соответствует экспоненциальному закону с функцией плотности распределения вида:

Эксплуатационная надежность стационарных электрических сетей угольных разрезов Кузбасса 4

где

  • t0 = 6479 ч.

Статистическое и теоретическое распределения согласовывались по критерию Пирсона:

Эксплуатационная надежность стационарных электрических сетей угольных разрезов Кузбасса 5

где

  • k — число разрядов статистического ряда
  • Pi*, Pi— статистическая и теоретическая частости i- го разряда.

На рис. 1 (а, б) приведены гистограммы распределения наработки на отказ.

Эксплуатационная надежность стационарных электрических сетей угольных разрезов Кузбасса 6
Рис. 1,а – Гистограмма распределения наработки на отказ стационарных ВЛ 6 кВ
Эксплуатационная надежность стационарных электрических сетей угольных разрезов Кузбасса 7
Рис. 1,б – Гистограмма распределения наработки на отказ стационарных ВЛ 35 кВ

В табл. 3 приведены показатели надежности СЛЭПР 6 и 35 кВ. При этом относительная ошибка ẟ не превышает 11 %.

Следует отметить, что наработка на отказ и интенсивность отказов ВЛ здесь отнесены к 1 км длины.

Эксплуатационная надежность стационарных электрических сетей угольных разрезов Кузбасса 8
Таблица 3 – Показатели надежности стационарных ВЛ разрезов 6 и 35 кВ

Из полученных распределений следует, что наибольшая вероятность приходится на относительно небольшие продолжительности безотказной работы в следующих пределах:

  • 5289-6534 ч для ВЛ 35 кВ
  • 1835-5505 ч — для 6 кВ

Длительность перерывов электроснабжения разрезов определяется характером повреждения элементов сети и возможностями эксплуатационного персонала по поиску и ликвидации повреждения. Определенный вывод о преобладании тех или иных причин отказов можно сделать из анализа времени восстановления напряжения на линии после ее отключения. Очевидно, что при разрушении изоляторов, обрыве проводов, падении опор и других отказах, приведенных в табл. 3, длительность простоев линии в отключенном состоянии не может быть менее 2 ч. Это объясняется сложившимся характером ликвидации последствий подобных отказов. Обычно много времени затрачивается на выяснение причин отключения линии, вызов бригады ремонтников, оформление наряда и допуска к работе, наложения заземления и его снятие перед началом работ и после окончания соответственно и, наконец, требуется время на восстановление отказавшего устройства. С учетом этих замечаний были проанализированы временные ряды длительности отключения стационарных ВЛ 35 и 6 кВ по статистическим данным. Эти результаты приведены в табл. 4, откуда следует, что вероятность длительных простоев стационарных ВЛ 6 кВ более чем в 30 раз выше, чем при напряжении 35 кВ. Одним из объяснений этого может служить замена на В Л 35 кВ фарфоровых и стеклянных изоляторов на полимерные. При этом исчезла причина — раскол изолятора, тогда как в ВЛ 6 кВ на долю простоев по этой причине приходится почти 22 %.

Эксплуатационная надежность стационарных электрических сетей угольных разрезов Кузбасса 9
Таблица 4 – Удельный вес отключений по длительности стационарных ВЛ 35 и 6 кВ

С помощью данных табл. 4 можно ориентировочно оценить среднюю наработку на одно повреждение, требующее проведения восстановительных работ. Расчеты показали, что в стационарных В Л 35 кВ одно повреждение может возникнуть через 13140 ч, а в сетях 6 кВ через 4380 ч.

Такие события можно считать редкими, вероятность появления которых может быть определена по формуле Пуассона:

Эксплуатационная надежность стационарных электрических сетей угольных разрезов Кузбасса 10

(1)

где

  • Р(τ) — вероятность появления числа отказов в заданном интервале времени τ
  • а — среднее число отказов, приходящееся на интервал времени τ

Из (1) можно получить вероятность того, что ни одно повреждение не произойдет, то есть вероятность безотказной работы:

Эксплуатационная надежность стационарных электрических сетей угольных разрезов Кузбасса 11

На рис. 2 приведены кривые вероятности безотказной работы стационарных ВЛ 35 и 6 кВ, построенные с учетом приведенных выше результатов исследований.

Таким образом, на основе выполненных исследований можно сделать следующие выводы:

  1. Основная часть отключений стационарных В Л 35 вызвана повреждениями, не требующими восстановительных работ. Напряжение на линиях восстанавливается после отключения неисправных потребителей или за счет действия АПВ
  2. Время безотказной работы между повреждениями, требующими проведения восстановительных работ, имеет экспоненциальное и Вейбулла-Гнеденко распределения, а собственно события могут рассматриваться как редкие.

Список литературы

  1. Капур К, Ламберсон Л. Надежность и проектирование систем. — М.: Мир, 1980. — 604 с.

Источник: Эксплуатационная надежность стационарных электрических сетей угольных разрезов Кузбасса / А.Г. Захарова, Н.М. Шаулева // Вестник КузГТУ. — 2008. — №4. — C. 56-58

Добавить комментарий

Gekoms LLC

Коллектив экспертов большая часть опыта и знаний которых востребованы в области промышленной автоматизации, разработке технически сложного оборудования, программировании АСУТП, управлении электроприводом. Телефон: +7(812) 317-00-87 Email: info@gekoms.com Сайт: https://gekoms.org