Г лава четвертая
НАДЕЖНОСТЬ ПОДСТАНЦИЙ 4-1.
Общие положения
Функциями подстанции являются: трансформация электроэнергии с одного уровня на другой, распределение электроэнергии между присоединителями на всех уровнях напряжения.
Нарушение первой функции сопровождается погашением секции сборных шин. Нарушение второй функции на стороне питания приводит к погашению всей или части подстанции либо разрыву транзита (если он предусмотрен). Нарушение второй функции на стороне выдачи мощности приводит к погашению одного из присоединений или всех присоединений секции шин.
Таблица 4-1
Показатели надежности сборных шин
В состав подстанции как установки входит следующее оборудование: силовые трансформаторы, выключатели, разъединители, отделители и сборные шины с измерительной и защитной аппаратурой.
Повреждения сборных шин могут быть вызваны перекрытием и разрушениями опорной изоляции, повреждениями измерительной аппаратуры, нарушением контактов, ошибочными действиями эксплуатационного персонала и рядом других причин. Интенсивность отказов сборных шин 500—110 кВ относительно невелика (табл. 4-1).
Таблица 4-2
Отказы разъединителей 110 кВ
Отказами разъединителей являются электрические и механические повреждения, вызывающие к. з. в ячейке, а также другие повреждения и неисправности, требующие немедленного вывода в ремонт. К отказам короткозамыкателя, кроме того, относятся самопроизвольные включения и отказ во включении, а к отказам отделителя — отказ в отключении в бестоковую паузу. Подавляющее большинство отказов этой аппаратуры вызывает к. з. в месте их установки. Предохранители высокого напряжения помимо повреждения отказывают еще и в случае неселективного и ложного срабатывания (табл. 4-2 — табл. 4-6).
Таблица 4-3
Интенсивность отказов отделителей и короткозамыкателей [Л.14]
Наиболее частые ошибки персонала, которые приводят и к авариям на подстанциях, заключаются в ошибочном отключении или включении оборудования (26% случаев); в подаче напряжения на неснятые заземлители (31%); во включении заземляющих ножей на напряжение (12%); в отключении разъединителей под нагрузкой (28%). Среднее время ликвидации последствий ошибки равно 50 мин.
Таблица 4-4
Надежность предохранителей ПСН-35
Показателями надежности подстанций являются: средние числа погашений сборных шин, отдельных, секций и присоединений и разрыва транзита за рассматриваемый промежуток временя, н средние длительности восстановления электроснабжения и транзита.
Отказы подстанций в функционировании наступают вследствие отказов трансформаторов, коммутационной аппаратуры, ошибочных действий персонала и отказов устройств регулирования напряжения и реактивной мощности, а также устройств релейной защиты и автоматики.
Таблица 4-5
Отказы отделителей
Причины отказов | Климатические районы | |||
I-I I | III-IV | |||
Доля различных исходов, % | Средняя длительность ликвидации повреждений, ч | Доля различных исходов, % | . Средняя длительность ликвидации повреждения, ч | |
Гололед | 10,7 | 4,50 | 10,5 | 0,50 |
Замерзание смазки | 7,8 | 1,50 | 10,5 | 6,70 |
Деформация отключающей (включающей) пружины | 21,4 | 1,33 | 14,5 | 1,03 |
Отказ в работе привода | 24,3 | 1,60 | 30,4 | 2,20 |
Отказ в работе релейной защиты | 8,7 | 1,45 | 6,6 | 0,70 |
Нарушение изоляции | 13,6 | 2,03 | 7,9 | 5,00 |
Некачественное заводское изготовление | 4,9 | 1,78 | 5,2 | 1,05 |
Некачественный ремонт | 5,9 | 4,84 | 10,5 | 1,50 , |
Ошибки эксплуатации | 2,7 | 1,20 | 3,9 | 0,30 |
Итого . . . | 100 | — | 100 | -- |
Таблица 4-6
Отказы короткозамыкателей
Причины отказов | Климатические районы | |||
I-II | III-IV | |||
Доля различных исходов, % | Средняя» длительность ликвидации повреждений, ч | Доля различных исходов, % | Средняя длительность ликвидации повреждений, ч | |
Гололед | 3,9 |
|
|
|
Замерзание смазки | 1,3 | 0,03 | 6,7 | 0,30 |
Деформация отключающей (включающей) пружины | 2,6 | 1,50 | 7,7 | 0,25 |
Отказ в работе привода | 10,4 | 4,20 | 11,5 | 0,33 |
Отказ в работе релейной защиты | 14,6 | 0,90 | 3,8 | 0,17 |
Нарушение изоляции | 65,9 | 3,70 | 53,9 | 2,20 |
Некачественный ремонт | 1,3 | 3,70 | 15,4 | 2,00 |
Итого . . . | 100 | — | 100 | — |
Таблица 4-7
Средние показатели надежности устройств РЗА
При исследованиях надежности подстанция может рассматриваться как элемент электропередачи в качестве концевого или переключательного устройства либо как элемент системы электроснабжения. При этом сопоставление вариантов главных схем электрических соединений подстанций не может производиться без учета надежности линий. Следует также учитывать, что восстановление функционирования зависит от возможности быстрых оперативных переключений.
Надежность подстанций как элемента системы электроснабжения зависит от быстроты и безотказности действия устройств релейной защиты, автоматического повторного включения линий и трансформаторов. Устройства релейной защиты в ходе эксплуатации могут быть в нескольких состояниях: 1) полной работоспособности с включением во вторичные цепи измерительных трансформаторов и в оперативные цепи аппаратуры, 2) полной работоспособности, но выведены из работы по вторичным и оперативным цепям, 3) нечувствительности к повреждениям в зоне действия, 4) чувствительности к повреждениям вне зоны действия, 5) подачи ложного сигнала в оперативные цепи при отсутствии каких-либо возмущений в первичной цепи. Последние три состояния вызывают соответственно три вида отказов устройств РЗА:
- отказы в срабатывании при появлении повреждения или ненормального режима;
- неселективные срабатывания при повреждениях на соседнем участке;
- ложные срабатывания при отсутствии повреждений и ненормальных режимов.
В табл. 4-7 приведены средние оценки показателей надежности основных видов устройств защиты и автоматики, полученные в ЛПИ на основе статистики нескольких энергосистем за ряд лет. В [Л. 26] приводятся и интервальные оценки этих показателей.
Организация системы ремонтов и профилактики также значительно влияет на надежность подстанций как элемента электроснабжения.
Оценка надежности подстанций необходима при выборе схемы подключения к энергосистеме различных потребителей, электростанций и линий электропередачи. При этом выбирается и схема электрических соединений подстанций. Оценка надежности также необходима при выборе числа и мощности трансформаторов, выборе формы обслуживания для подстанций рассматриваемого участка сети высокого напряжения.
