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.
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.
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:
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:
где
- t0 = 6479 ч.
Статистическое и теоретическое распределения согласовывались по критерию Пирсона:
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.
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.
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 %.
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:
(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:
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:
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
Время безотказной работы между повреждениями, требующими проведения восстановительных работ, имеет экспоненциальное и Вейбулла-Гнеденко распределения, а собственно события могут рассматриваться как редкие.
Список литературы
- 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
