WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |

На правах рукописи

Абдурахманов

Абдула Мухтарович

РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ

КОММУТАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИЙ

ПО ИХ ПРИМЕНЕНИЮ В ЗАДАЧАХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ

05.14.02 Электростанции и электроэнергетические системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва, 2008 г.

Работа выполнена на кафедре электрических станций Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский энергетический институт (Технический университет)»

Научный руководитель:

Доктор технических наук, профессор

Шунтов Андрей Вячеславович

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор

Назарычев Александр Николаевич

Кандидат технических наук, доцент

Васильев Александр Николаевич

Ведущая организация:

ОАО «Институт «Энергосетьпроект»,

г. Москва

Защита состоится 22 февраля 2008 г. в аудитории Г-200 в 15 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 212.157.03 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский энергетический институт (Технический университет)» по адресу: Москва, ул. Красноказарменная, д. 17, 2 этаж, корпус «Г».

Отзывы и замечания на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим присылать по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый Cовет «МЭИ (ТУ)».

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке «МЭИ (ТУ)».

Автореферат разослан «___»января 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.157.03

к.т.н., доцент Бердник Е.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы исследования.

Проблема обеспечения надежности электроэнергетических систем (далее сокращенно энергосистем или систем) была и остается актуальной. При этом уже долгое время специалисты-электроэнергетики уделяют пристальное внимание моделям отказа коммутационного оборудования. На то имеются веские причины. Так, в общей повреждаемости элементов распределительных устройств (РУ) электростанций и подстанций доля выключателей велика и достигает 3050%. С позиций надежности выключатель – один из наиболее сложных элементов. В его модели отказа требуется учитывать параметры надежности электрических аппаратов (собственно выключателя с приводом, измерительных трансформаторов, разъединителей), устройств релейной защиты и автоматики (РЗА), условия ремонтно-эксплутационного обслуживания, природно-климатические и ряд других факторов.

Моделями надежности коммутационного оборудования необходимо располагать при оценке надежности схем электрических соединений электроустановок, при обосновании и выборе конструкций выключателей, а так же планировании их ремонтно-эксплуатационного обслуживания. В свою очередь в стране существует более десяти методик для оценки надежности схем электрических соединений электроустановок. Основное отличие методик кроется в моделях надежности коммутационного оборудования. Обнаруживается большой разброс в публикуемых значениях соответствующих показателей надежности. Следовательно, возникает проблема обоснованного выбора моделей надежности коммутационного оборудования и рекомендаций по их использованию в задачах электроэнергетики.

Теоретические основы проблемы отражены в многочисленных отечественных и зарубежных публикациях (П.Г. Грудинский, Ю.Б. Гук, Л.И. Двоскин, В.Г. Китушин, В.А. Непомнящий, М.Н. Розанов, И.А. Рябинин, Ф.И. Синьчугов, Р.А. Ферман, Ю.А. Фокин, Б.М. Якуб, Allan R.N., Billinton R., Endrenyi J. и др.). Однако в ранее выполненных работах имеется определенный пробел. Так, не приводятся расчетные условия, при которых получена модель надежности коммутационного оборудования. В итоге за полувековую историю у специалистов так и не сформировалось его общепринятой модели отказа, а по большому счету и доверия к результатам оценки надежности схем электрических соединений электроустановок.

Таким образом, существо научно-технической проблемы, которой была посвящена диссертационная работа, состояла в исследовании структуры отказов коммутационного оборудования в энергосистемах путем обобщения обширных фактических статистических данных, выявлении причинно-следственных связей основных влияющих факторов и на этой основе разработке научно обоснованных рекомендаций по формированию и использованию моделей надежности рассматриваемого оборудования при решении проектно-конструкторских и эксплуатационных задач.

Цель работы и задачи исследований.

Цель работы заключается в создании теоретических и практических положений, связанных с разработкой и уточнением моделей надежности коммутационного оборудования в энергосистемах с учетом фактических эксплуатационных данных одной из крупнейших электросетевых компаний страны, совокупность которых представляет решение научно-технической задачи, имеющей существенное значение для электроэнергетической отрасли.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

– выявлены статистические закономерности в структуре отказов коммутационного оборудования путем обобщения обширного фактического материала и исследования динамики соответствующих параметров надежности в сетях 110–750 кВ энергосистем;

– проанализирована эволюция моделей надежности коммутационного оборудования в схемах коммутации электроустановок, обоснованы причинно-следственные связи в структуре отказов;

– сформированы научно обоснованные рекомендации по применению моделей надежности коммутационного оборудования в схемах коммутации 110 кВ и выше.

Достоверность основных теоретических положений определяется тем, что полученные результаты подтверждены значительными объемами фактических статистических данных, детальным анализом основных влияющих факторов, расчетных условий и причинно-следственных связей, а так же опытом проектирования и эксплуатации электросетевых объектов на современном этапе.

Научная новизна работы и личный вклад автора состоит в решении научно-технической задачи, имеющей существенное значение для электроэнергетической отрасли и заключающейся в разработке научно обоснованных рекомендаций, связанных с выбором моделей надежности коммутационного оборудования в энергосистемах при решения проектно-конструкторских и эксплуатационных задач.

Новое решение этой задачи заключается в исследовании причинно-следственных связей, проявляющихся в структуре, параметрах и динамике отказов коммутационного оборудования сетей 110–750 кВ одной из крупнейших электросетевых компаний. Такая концепция реализована впервые и потребовала привлечения обширных статистических данных. В результате автором диссертационной работы впервые получены следующие новые научные результаты:

1. Реализован комплексный подход к разработке и уточнению моделей надежности коммутационного оборудования в сетях 110–750 кВ, заключающийся в исследовании причинно-следственных связей основных влияющих факторов, а также поиске и учете новых свойств этих моделей. Это позволило предложить в рассматриваемой предметной области новые взгляды на традиционно принимаемые решения, влияющие на надежность и экономичность энергосистем.

2. Доказано, что параметр потока отказов коммутационного оборудования имеет сложную структуру, кроме того, зависящую от срока эксплуатации оборудования, и приводит к многократным разбросам значений рассматриваемого параметра: в 26 раз по компонентам и в 45 раз по сроку эксплуатации. Это принципиально и важно учитывать при совершенствовании конструкций выключателей, планировании их ремонтно-эксплуатационного обслуживания, а так же при обосновании и выборе схем электрических соединений электроустановок.

3. Установлена взаимосвязь между продолжительностью эксплуатации коммутационного оборудования и его надежностью, что позволило сформулировать рекомендации по повышению качества работ в электроустановках и совершенствованию системы учета технологических нарушений в энергосистемах.

4. Уточнены модели надежности коммутационного оборудования в энергосистемах, что дает возможность более обоснованно подойти к решению комплексной задачи обеспечения надежности и экономичности режимов работы электростанций, электрических сетей и энергосистем в целом.

Практическое значение и внедрение.

1. Примененный подход и полученные на его основе рекомендации по моделям надежности коммутационного оборудования в энергосистемах позволяют на практике повысить достоверность и устойчивость принимаемых решений, а также надежность и экономичность электроустановок.

2. Разработанные практические рекомендации, а так же обобщенные статистические данные используются в «Магистральных электрических сетях Центра» (МЭС Центра) - филиале ОАО «ФСК ЕЭС» при решении широкого спектра задач ремонтно-эксплуатационного обслуживания: совершенствования конструкций выключателей, планирования их ремонтов, а также обоснования и выбора схем энергообъектов при новом строительстве, реконструкции и техническом перевооружении.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Применение комплексного подхода к оценке моделей надежности коммутационного оборудования в сетях 110–750 кВ энергосистем.

2. Обоснование структуры и параметров отказов коммутационного оборудования в энергосистемах.

3. Оценка областей применения моделей надежности коммутационного оборудования в схемах коммутации 110 кВ и выше.

Апробация работы.

По результатам исследований сделаны доклады на следующих конференциях: 11-я, 12-я и 13-я международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов (Москва, 2005, 2006, 2007).

В полном объеме диссертация докладывалась на 79-м международном научном семинаре им. Ю.Н.Руденко «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики» (Вологда, 2007) а также на заседании кафедры электрических станций Московского энергетического института (Технического университета) (Москва, 2007).

Публикации по проведенным исследованиям имелись в журналах «Электричество» (2007), «Электрические станции» (2005, 2005, 2007, 2007), в трудах трех конференций. Количество публикаций по теме диссертации составляет девять печатных работ, из них пять в центральных изданиях.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложения (актов внедрения результатов работы).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Во введении показано, что выбор моделей надежности коммутационного оборудования и соответствующих показателей надежности – важная технико-экономическая задача. Обосновано, что параметр потока отказов имеет определенную структуру, которую необходимо в первую очередь согласовать с классом решаемой задачи: проектно-конструкторской или эксплуатационной. Сформулированы цель и задачи исследований.

Глава первая. АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ КОММУТАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Анализу подвергнуты модели отказов коммутационного оборудования и методы оценки надежности схем электрических соединений. Проведен критический обзор публикаций по рассматриваемой проблеме. Выполнена общая постановка задачи. Сформулирована методологическая направленность исследований. Показано, что структура параметра потока отказов коммутационного оборудования должна соответствовать классу решаемой задачи, будь то анализ конструкций электрических аппаратов, планирование их ремонтно-эксплуатационного обслуживания, а так же обоснование и выбор схем электрических соединений электроустановок.

Исследована эволюция моделей отказа выключателей за более чем полувековую историю. Показано, что изначально за основу бралась модель отказа присоединения. Под ним понималось все оборудование, входящее в ячейку РУ, включая системы сборных шин. С позиций надежности различались линейные и прочие присоединения. Позднее для рассматриваемой модели из состава присоединений были выведены сборные шины. В последующем на данную модель опирались практически все авторы, занимающиеся надежностью коммутационного оборудования. Дальнейшее ее развитие пошло по пути непрерывного усложнения, введения новых влияющих факторов, зачастую, не подтвержденных статистическими выкладками.

Как уже отмечалось ранее, в общем случае параметр потока отказов коммутационного оборудования используется при решении относительно разноплановых задач. В литературных источниках не приводятся расчетные условия, при которых получен искомый параметр. Поэтому не представляется возможным соотнести значения параметра потока отказов классу решаемой задачи. Он может иметь многокомпонентную структуру, что требуется принимать во внимание при проектировании и эксплуатации электроустановок;

Модели отказа коммутационного оборудования делятся на полные (уточненные) и упрощенные. Они так же различаются в зависимости от функции присоединения (линейные и прочие), условий возникновения отказа (в статическом состоянии, при отключении КЗ и при оперативных переключениях), последствий отказа («КЗ в обе стороны», «КЗ в одну (каждую) сторону», «разрыв»). Считается, что коммутационное оборудование линейных присоединений отказывают в 2–7 раз чаще, по сравнению с прочими присоединениями, а коэффициент, характеризующий долю отказов, например, «КЗ в обе стороны», оценивается на уровне k=0,6–0,7 и выше.

Получение статистически обоснованных показателей для полных моделей отказов до сих пор представляет трудности. Более того, отсутствуют данные по менее сложным составляющим модели отказа выключателя, например, таким, как доля отказов «КЗ в одну сторону». Заметно расхождение данных по моделям отказа коммутационного оборудования у различных авторов. Таким образом, с учетом важности вопроса представлялось оправданным обратиться в диссертации к составляющим модели отказа коммутационного оборудования с использованием фактических эксплуатационных данных последнего десятилетия.

Глава вторая. ФОРМИРОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ КОММУТАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»