Изменение эксплуатации высоковольтных распределительных электрических сетей (от поддержания работоспособности к эффективному использованию).
Уженцев А.Д., Филиппов H.B., Фишов В.А.
(НГТУ, Новосибирск)
В данной работе относительно диагностики электрооборудования задается более широкая рамка - диагностика эксплуатации электрооборудования. Актуальность и необходимость более общей постановки задачи обусловлены значительными изменениями в условиях эксплуатации многих энергетических объектов: работа электростанций и электрических сетей с малой загрузкой, перераспределение нагрузки в электрических сетях, расхищение неиспользуемого оборудования, необходимость снижения эксплуатационных затрат и т.д. Так, на рис. 1 и рис. 2 представлена ситуация с уменьшением нагрузки трансформаторов 110/35/10 кВ и 10/0,4 высоковольтной электрической сети одного из предприятий по эксплуатации электрических сетей АО Энерго.
Ряд 1-1991 г.
Ряд 2 - 1998 г.
Рис. 1. Загрузка трансформаторов 110-35/10 кВ и в Черепановских сетях по результатам зимних (декабрь) контрольных замеров.
Если в 1991 году основная часть трансформаторов имела нагрузку 30- 70% от номинальной мощности, то 1998 году 10-50%. При этом постоянная часть затрат на эксплуатацию оборудования, связанная с его поддержанием в работоспособном и рабочем состояниях, остается неизменной пока не изменится сама модель эксплуатации.
Ряд 1 - 1991 г.
Ряд 2 - 1999 г.
Рис. 2. Загрузка трансформаторов 10/0,4 кВ в Черепановских сетях по результатам зимних (январь) контрольных замеров.
Здесь под эксплуатацией понимается [1] использование технического устройства по назначению с поддержанием его работоспособности и развитием по мере изменения внешних условий. Существующая в настоящее время модель организации эксплуатации базируется на применении, так называемых, условных единиц обслуживаемого оборудования и нормативных по объему и срокам ремонтно-регламентных работ. Технико-экономически эта модель оправдана при достаточно полной загрузке оборудования и приемлемом его физическом износе. Недоиспользование оборудования (несение малых нагрузок) и/или высокий физический износ определяют необходимость изменения модели. Можно говорить о задаче перехода от поддержания работоспособности оборудования к его эффективному использованию. Для ее решения необходимо изменить основу планирования эксплуатации, заменив и дополнив единицу обслуживаемого оборудования единицей эксплуатируемого оборудования, учитывающую его действительную загрузку, т.е. степень использования и «морально»-физическое состояние:
где ly.e. (о.о.) - условная единица обслуживаемого оборудования; р
Кисп = — коэффициент использования оборудования;
Fном
Кс - коэффициент «морально»-физического состояния оборудования (0<К<1)*.
Использование единиц обслуживаемого и эксплуатируемого оборудования позволяет иначе (структурировано) «увидеть» (продиагностировать) ситуацию с эксплуатацией энергетических объектов и изменить сам подход к эксплуатации в условиях снижения загрузки (недоиспользования установленных мощностей). В частности, был разработан вариант переорганизации эксплуатации высоковольтной распределительной электрической сети (110/35/10 кВ), осуществляющей электроснабжение значительной сельскохозяйственной части Новосибирской области. Все оборудование электросети (как технического устройства) было разделено на две группы:
- эксплуатируемое;
- обслуживаемое.
Это означало, что часть оборудования (имеющего малую загрузку) в резервированных схемах следовало вывести из эксплуатации и утилизировать или перевести в режим складского хранения с поддержанием работоспособности, а для оставшейся части при этом обеспечить повышенную загрузку и, тем самым, приблизить их эксплуатационные показатели к оптимальным. Формализовав эту задачу ее можно представить следующим образом
при условии A=B+C+D
XcF
где 3Σкспл - эксплуатационные затраты для оборудования, оставляемого в работе;
3Σобсл ~ эксплуатационные затраты для выведенного из эксплуатации оборудования и переведенного для поддержания работоспособности в режим обслуживания;
ЗΣутил - затраты на утилизацию выведенного из эксплуатации оборудования (прим. утилизация может принести и прибыль, т.е. ЗΣэкспл может быть и отрицательным);
‘возможности определения Кс представлены в следующем докладе
ЗΣперег - затраты на перегруппировку оборудования (ввод-вывод в работу, демонтаж-монтаж, перевозка);
А - полное множество оборудования;
В, С, D - подмножества А, образованные группами оборудования остающегося в эксплуатации, в обслуживании и подлежащего утилизации;
X - эксплуатационные параметры электрической сети;
F - допустимая область эксплуатационных параметров электрической сети.
Минимизация целевой функции 1 осуществляется за счет разбиения А на подмножества В, С, D.
Применительно к указанной выше сети изменение ситуации с загрузкой трансформаторов после решения задачи 1 показано на рис. 3. Их средняя загрузка возросла с 29% до 43%.
Ряд 1 - после демонтажа. Ряд 2- 1998 г.
Рис. 3. Загрузка трансформаторов 110-35/10 кВ, 110/10 кВ, 35/10 кВ
Экономический эффект в виде снижения приведенных к одному году эксплуатационных затрат на предприятии по трансформаторам для групп
С, D составил для первого года эксплуатации 783-171=612 тыс.руб., для последующих лет 783-34=749 тыс. руб.
Литература:
- Горевой В.Г. Развитие функциональной адаптивности высоковольтных распределительных электрических сетей к изменяющимся условиям эксплуатации/автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Новосибирск. 1998.