ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ В РАСПРЕДУСТРОЙСТВАХ СЭС ОБЪЕКТОВ МО
Современные военные объекты в большинстве своем представляют собой сложные комплексы сооружений, насыщенные специальным оборудованием, которое обеспечивает их повседневную и боевую работу. Успешное функционирование таких комплексов зависит от бесперебойной работы обеспечивающих инженерных систем, важнейшей из которых является система электроснабжения. На СЭС в период ее работы воздействует целый ряд внешних и внутренних факторов, приводящих к изменению ее состояния. Эти изменения могут стать причиной частичной или полной потери системой ее работоспособности, что приведет к невыполнению поставленной перед комплексом сооружений боевой задачи. К факторам, воздействующим на СЭС, относятся: 1. случайные факторы (обрывы и короткие замыкания в линиях электропередачи, заводские дефекты изготовления аппаратуры, направленные действия обслуживающего персонала и т. п.); 2. факторы влияния времени (старение изоляции, коррозия и усталость металла, износ, разрегулированное оборудования и т.п.). СЭС должна противостоять этим воздействиям, сохранять свою работоспособность в течении заданного интервала, времени. С этой целью система электроснабжения строится как многократно резервированная система со сложными функционально-логическими связями между составляющими ее элементами. При этом возникает практическая задача по оценке степени соответствия системы предъявляемым к ней требованиям в отношении обеспечения бесперебойного питания потребителей и сохранения основных технологических характеристик (частоты, уровня напряжения и т.п.) в заданных пределах. Соответствие системы предъявляемым требованиям оценивается несколькими характеристиками, важнейшей из этих характеристик является надежность СЭС. Оценка надежности СЭС должна осуществляться с помощью количественных показателей. Наличие количественных показателей позволяет производить инженерные расчеты уровней надежности, на основании которых можно: 1. сравнивать варианты проектируемых систем; 2. улучшать схемные и конструктивные решения; 3. определять рациональную степень резервирования элементов системы; 4. задавать требования по надежности к разрабатываемому в промышленности энергетическому оборудованию; 5. использовать показатели при оценке надежности всего комплекса сооружений в целом. В настоящей работе автор не ставит задачу расчета надежности СЭС сооружения в целом. На основании известных методик расчета надежности, в том числе "Методики по расчету надежности систем электроснабжения", разработанной на кафедре электроснабжения ВИТУ [5], автором предпринята попытка оценить надежность выключателей на напряжение 6(10) кВ. Преимущества вакуумных выключателей, рассмотренные в предыдущем разделе и анализ применения ВВ за рубежом, позволяют рассматривать этот тип выключателей на напряжение 6(10) кВ как перспективный для систем распределения электроэнергии на объектах МО. Высоковольтный выключатель – один из самых ответственных элементов коммутационных узлов любой энергосистемы [2]. Надежность его работы при отключении токов коротких замыканий во многом определяет локализацию отказов и восстановление нормального режима работы СЭС. С помощью типовых стендовых испытаний невозможно непосредственно оценить вероятность безотказной работы выключателя, так как на испытание ставится всего лишь головной образец, а испытательные центры не могут длительно испытывать выключатель в условиях, близких к реальной эксплуатации. Поэтому для прогнозирования надежности выключателей используются различные математические модели. Рассмотрим простейшую из моделей, позволяющую делать выводы в отношении надежности высоковольтных выключателей. В данной работе произведена оценка надежности выключателей на напряжение 6(10) кВ различных типов согласно модели отказов оборудования [2]. Расчет надежности произведем для механического коммутационного ресурса маломасляного выключателя ВМП-10 и для вакуумного выключателя типа ВВ/TEL при токе отключения 10% от номинального. Для этого зафиксируем параметр потока коммутаций на уровне l1=100 год-1. Ресурс маломасляного выключателя составляет N =1000 циклов включения-отключения, для ВВ – N =50000. Оценим вероятность безотказной работы выключателей в течение времени их службы (25 лет) с интервалом в 1год при условии отсутствия профилактических ремонтов. Результаты расчета представлены в виде графика зависимости вероятности безотказной работы от времени эксплуатации для выключателей ВМП-10 и ВВ/TEL (см. рис.2.1).
Рис.2.1. Зависимость вероятности безотказной работы выключателей на напряжение 6(10) кВ от времени эксплуатации при их механическом износе.
Известно, что современные выключатели на напряжение 6(10) кВ выдерживают определенное количество отключений токов короткого замыкания. Поэтому определим вероятность безотказной работы с учетом отключений выключателями токов короткого замыкания. Из литературных источников [2] известно, что параметр потока коммутаций токов КЗ на различных присоединениях колеблется от 0,2 до 15 год-1, а в грозовой сезон может быть от 2 до 10 мес-1. Поэтому анализ надежности проведем для различных значений интенсивности потока коммутаций токов КЗ при фиксированном значении интенсивности внезапных отказов. Маломасляный выключатель ВМП-10 выдерживает 6 коротких замыканий [3], вакуумный выключатель типа ВВ/TEL – 100. На рис.2.2 приведены зависимости, полученные для маломасляных (а) и вакуумных (б) выключателей на напряжение 6(10) кВ при различных параметрах потока коммутаций токов КЗ. Анализируя кривые, представленные на рис.2.2 можно сказать, что для маломасляных выключателей только при интенсивности потока коммутаций номинальных токов отключения l1=2 можно ожидать достаточно высокой степени безотказной работы в течении года при наличии ресурса N =6. Для вакуумных выключателей ресурса отключения номинальных токов отключения достаточно для безотказной работы не менее семи лет при интенсивности потока коммутаций l1=10, и более при меньших значения потока. Очевидны преимущества вакуумных выключателей над наиболее широко применяемыми в настоящее время маломасляными выключателями, для эксплуатации которых с достаточно высокой степенью надежности необходимы частые ревизии и ремонты. Таким образом, с точки зрения надежности вакуумные выключатели превосходят маломасляные, что определяет их выбор для перспективных блочно-модульных КРУ для систем электроснабжения специальных сооружений МО.
Рис.2.2. Вероятность безотказной работы выключателей в зависимости от времени при равномерном износе и интенсивности потока коммутаций номинальных токов отключения: а) маломасляного выключателя ВМП-10; б) вакуумного выключателя ВВ/TEL
|
