6-5. ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРИ ОБЕСПЕЧЕННОМ И НЕОБЕСПЕЧЕННОМ САМОЗАПУСКЕ.
В настоящее время все большее распространение получают методы количественной оценки надежности электроснабжения, основанные на положениях теории вероятностей и математической статистики [Л. 9]. Показатели надежности должны соответствовать требованиям ГОСТ 13377-67.
Выбор показателей надежности для систем электроснабжения выполняется согласно [Л. 21] и зависит от категории потребителей, характера технологического процесса промышленного предприятия, а так же от обеспеченности самозапуска ответственных потребителей. Наиболее часто используются следующие критерии оценки надежности систем электроснабжения:
- среднее число аварийных перерывов электроснабжения потребителей за определенный промежуток времени n;
- средняя длительность восстановления питания τcp;
- вероятность того, что время перерыва питания превысит заданное время;
- длительность плановых ремонтов, связанных с отключением потребителей τпл.
При плановых ремонтах электрооборудования могут отключаться только неответственные потребители, как правило, третьей категории. Отключение производится при наличии одного ввода. При наличии двух вводов и плановом ремонте одного из них отключение части неответственных потребителей производится в том случае, если оставшийся в работе ввод не может обеспечить питание всей нагрузки. Таким образом, длительность плановых ремонтов, связанных с отключением потребителей, используется для оценки надежности электроснабжения малоответственных потребителей, для которых самозапуска не требуется. При ответственных потребителях плановый ремонт выполняется одновременно с плановым ремонтом основного технологического оборудования. Следовательно, использование этого критерия не связано с обеспеченностью самозапуска электродвигателей.
Для потребителей с необеспеченным самозапуском двигателей могут применяться три первых показателя надежности.
Если электрооборудование не связано единым технологическим циклом и после перерыва питания может быть сразу пущено, что обеспечит выдачу продукции (на металлообрабатывающих предприятиях, сборочных заводах и т. д.), основным критерием оценки надежности системы электроснабжения служит средняя длительность восстановления питания. Среднее время восстановления представляет собой математическое ожидание времени отыскания и устранения имеющейся неисправности. Учитывается среднее время ремонтных работ и среднее время, необходимое для проведения оперативных переключений по восстановлению электроснабжения.
В условиях эксплуатации среднее время восстановления питания определяется из опыта:
(6-9)
где tвi — время, необходимое для восстановления питания, ч; п — число случаев отказов данной установки.
При проектировании сложных систем электроснабжения применение формулы (6-9) вызывает значительные трудности. Можно воспользоваться приближенными расчетами. Для каждого элемента системы электроснабжения известны среднестатистические величины количества отказов, отнесенного к одному году (параметр потока отказов — ωэл), и времени восстановления этого элемента (в том числе и при замене его резервным). Тогда математическое ожидание длительности аварийного простоя каждого элемента в течение года, выраженное в относительных единицах, составит:
Например, если на тысяче масляных выключателей за 10 лет произошло 100 аварий, то — 0,01.
=
Тогда для выключателя среднее время восстановления 20 ч. Для приближенной оценки надежности системы электроснабжения по средней длительности восстановления питания можно принять величины эквивалентными вероятности отказа элемента в течение года и результирующие вероятности отказов схемы определять по правилам приведения вероятностей: при параллельном соединении элементов — по правилу умножения, при последовательном — по правилу сложения:
Определяется суммарное математическое ожидание длительности аварийного простоя потребителей в относительных единицах и в часах: 
Расчет ущерба в этом случае может быть выполнен по величине недоотпуска электроэнергии.
В описанном случае не имеют большого значения количество отключений в год и длительность каждого отключения. Важно лишь суммарное время отключения за год.
В тех случаях, когда самозапуск электродвигателей не обеспечен, но при перерыве электроснабжения не более tдоп не произойдет расстройства технологического цикла, помимо τср, необходим учет вероятности того, что время перерыва питания не превысит tдоп. Допустимое время перерыва питания может быть обусловлено запасом воды в резервной емкости, теплоемкостью нагревательного устройства и составляет от нескольких минут до нескольких часов. В этом случае важен не только суммарный перерыв питания за год, а длительность каждого отключения. При длительности каждого отключения не более tдоп перерывы электроснабжения не приводят к нарушению технологического процесса, и надежность системы электроснабжения может оцениваться по τср. Если длительность какого-то отключения превысила tдоп, возможно расстройство единого технологического цикла (например, в химическом производстве) или авария (например, прекращение водоснабжения и погасание доменной печи). Оценка ущерба по недоотпуску электроэнергии потребителю здесь практически невозможна. После восстановления напряжения потребуются длительное время и расход электроэнергии на ремонтные работы, восстановление и отладку технологического цикла. Для каждого предприятия ущерб при отключении, превышающем tдоп, определяется индивидуально совместно с технологами.
Для описанного случая величина τср и соответствующий ущерб определяются в обычном порядке. Если вероятность того, что время перерыва питания не превысит tдоп составляет
, то вероятность более длительного перерыва питания равна 
и при общем количестве отключений потребителя Ω в год вероятное количество отключений с длительностью более tдоп составит:
Величина Ω определяется через параметры потока отказов каждого элемента ωэл.
Вероятность того, что какой-то элемент проработает 1 год без отказа, составляет:
(6-11) вероятность отказа элемента в течение года
(6-11а)
если ωэл достаточно малая величина (до 0,1).
Используя правило сложения и правило умножения вероятностей, по формуле (6-10) определяем вероятность безотказного электроснабжения потребителя в течение года Р и вероятность отказа Q = 1—Р. Параметр потока отказов электроснабжения данного потребителя
(6-116)
Если самозапуск электродвигателей не обеспечен, а остановка его немедленно приводит к длительному расстройству технологического цикла, то среднее время перерыва электроснабжения за год вообще не имеет значения. Например, при прекращении питания химического комбината на время 6 с (время срабатывания устройства автоматизации электроснабжения) и при отсутствии самозапуска произойдет расстройство технологического цикла на 12 ч и более. Здесь важно общее количество отключений за год Ω, определяемое по (6-11) с учетом (6-10). Среднее время безаварийной работы потребителя (лет) составит:
(6-12)
Если самозапуск электродвигателей ответственных механизмов обеспечен по всем показателям, в том числе и по достаточности мощности одного источника питания при выходе из строя второго и после срабатывания АВР, количество отключений потребителя в течение года теряет свое значение. Оценка надежности электроснабжения может быть произведена по величине тср. Ущерб будет значительно меньшим, чем при отсутствии самозапуска, так как не произойдет длительного расстройства технологического цикла или аварии. В ряде случаев ущерб может определяться по недоотпуску электроэнергии.
Например, при кратковременном отключении обогатительной фабрики и отсутствии самозапуска ответственных механизмов ущерб составляет 8—8,5 тыс. руб.
[Л. 12]. При обеспечении самозапуска этого ущерба не наблюдается (источники питания имеют резерв 100%).
Осуществление самозапуска ответственных шахтных агрегатов после кратковременного перерыва питания и глубокого снижения напряжения позволяет сократить их простои в среднем за год на 40—70%.
