Увеличение парка горнодобывающих машин, особенно мощных экскаваторов и буровых станков, на угольных разрезах Кузбасса обусловливает необходимость обеспечения бесперебойности электроснабжения всех звеньев технологических процессов разрезов. Отказы в системах электроснабжения (СЭС) открытых горных работ снижают эффективность работы горных машин, технологических звеньев и угольного разреза в целом вследствие уменьшения объема добычи, увеличения себестоимости, снижения уровня промышленной безопасности.
Высокий уровень надежности систем электроснабжения и их элементов это один из решающих факторов, обеспечивающих эффективность использования горной техники. На надежность и безопасность функционирования систем электроснабжения и их элементов сильное влияние оказывают факторы горного производства — передвижной характер горных работ, буровзрывные работы, сильная запыленность воздуха, трудность проведения технического обслуживания, влияние погодных условий и др.
В свое время были произведены статистические исследования на разрезах с 2005 по 2007 гг. [1]:
- «Кедровский»
- «Краснобродский»
- «Сартакинский»
На основании сведений видно, что распределение наиболее характерных факторов по степени влияния на надежность систем электроснабжения.
Основными причинами аварийных отключений фидеров являются аварии на воздушных линиях электропередачи (ВЛ), вызванные захлестом (обрывом) проводов, пробоем (обрывом) изоляторов, погодными условиями. Поэтому в системах электроснабжения угольных разрезов Кузбасса основное внимание необходимо уделять анализу надежности ВЛ.
Наиболее удобной формой представления статистических связей между аварийностью и различными факторами, влияющими на работу ВЛ, являются парные регрессионные зависимости [2], которые позволяют установить тесноту связей и получить математические модели (уравнения регрессии), позволяющие с определенной точностью прогнозировать характер изменения аварийности ВЛ в зависимости от исследуемых факторов.
К рассмотрению были приняты конструктивные и технико-эксплуатационные факторы, определённые при помощи метода экспертных оценок. В качестве зависимой переменной, характеризующей аварийность ВЛ, выбрано число отказов на фидере.
Поскольку подавляющее большинство аварий происходит на передвижных ВЛ, то рассматривались только те фидеры, у которых есть и стационарная, и передвижная части.
Учитывая конструктивные особенности стационарных и передвижных ВЛ, для них отдельно подвергались анализу длина, углы встречи с преобладающими ветрами и количество угловых опор.
Угловые опоры рассматривались в качестве фактора, влияющего на надежность, потому что они, по условиям эксплуатации, при нормальных условиях работы должны воспринимать слагающую натяжений проводов смежных пролетов [3]. На практике на разрезах часто требования ПУЭ не выполняются и вместо угловых используют промежуточные опоры. При этом невозможно правильно натянуть провода, что приводит к их захлесту и обрыву.
В таблице 1 приведены эксплуатационные статистические параметры исследуемых ВЛ:
- Условные обозначения
- Выборочные средние
- Среднеквадратические отклонения
- Законы распределения
При проверке закона распределения использовался критерий х2 Пирсона.
На рисунке 1 показаны гистограммы частот распределения для некоторых эксплуатационных факторов.
где
- а) Общие длины ВЛ
- б) Количество стационарных угловых опор
В таблице 2 представлены уравнения регрессии, корреляционные отношения и остаточные среднеквадратические отклонения для рассмотренных конструктивных и технико-эксплуатационных факторов.
На рисунке 2 в качестве примера показаны линии регрессии для общих длин ВЛ и длин передвижных ВЛ.
где
- а) Общие длины ВЛ
- б) Длин передвижных ВЛ
Для всех исследуемых зависимостей значимость коэффициентов корреляции проверялась согласно [2] сравнением их с критическим значением, зависящим от объема выборки n и уровня значимости р.
Для оценки значимости уравнения регрессии в целом использовали F-критерий Фишера, на основании которого можно сделать выводы:
- Величина R2= 0,2313 означает, что на аварийность ВЛ в 23 % случаев от общего числа отказов существенно влияет количество экскаваторов, присоединенных к одному питающему фидеру.
- Относительно большие значения R2 получены для количества отпаек на фидере (R2=0,2294), длин передвижных ВЛ (R2 =0,1814) и числа передвижных угловых опор (R2=0,2171).
- Наиболее низкие корреляционные отношения выявлены для сечения провода (R2=0,0234), длин стационарных ВЛ (R2 =0,00371), количества стационарных угловых опор (R2=0,0196), срока службы стационарных (R2=0,0138), забойных (R2=0,0797), распределительных ВЛ (R2= 0,0672), угла встречи стационарной части ВЛ с преобладающим ветром (R2=0,00007).
- Такие низкие значения R2 для факторов, характеризующих стационарные линии электропередач, говорят о том, что параметры стационарных воздушных линий не оказывают существенного влияния на аварийность.
Результаты проведенного анализа позволяют сделать вывод о том, что среди отказов воздушных линий электропередачи в целом определяющую роль играют отказы их передвижных частей, а с помощью уравнений регрессии, приведенных в таблице, может быть рассчитано число отказов ВЛ в зависимости от влияющих факторов.
Полученные результаты могут быть использованы при проектировании систем электроснабжения, выборе трассировки ВЛ, планировании графиков технического обслуживания и плановопредупредительных ремонтов, для оптимизации структуры и улучшения режимов работы СЭС, при прогнозировании надежности воздушных линий электропередачи и для расчета экономического ущерба от ненадежности СЭС и их элементов.
Список литературы
- Захарова А.Г. Анализ отказов систем электроснабжения угольных разрезов Кузбасса / А.Г. Захарова, Н.М. Шаулева // Промышленная энергетика. — 2008. — № 12. — С. 18-21.
- Сигел Э. Практическая бизнес-статистика.: Пер. с англ. // М.: Издательский дом «Вильямс», 2004. — 1056 с.
- Правила устройства электроустановок: Все действующие разделы ПУЭ-6 и ПУЭ-7. 3-й выпуск. — Новосибирск.: Сиб. унив. изд-во, 2006. — 854 с.
Источник: Влияние конструктивных и технико-эксплуатационных факторов на надежность воздушных линий электропередачи угольных разрезов / А.Г. Захарова, Н.М. Шаулева // Вестник КузГТУ. — 2010. — №1. — C. 110-113
