Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Задание на курсовую работу введение - файл


скачать (342 kb.)


ОГЛАВЛЕНИЕ
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ…………………………….…..…3

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………...…7

1 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ БЕЗ УЧЕТА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ……………………………………………………………...…. 9

2 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С УЧЕТОМ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ…………………………………………………….…………..22

3 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С УЧЕТОМ ПРЕДНАМЕРЕННЫХ ОТКЛЮЧЕНИЙ……………………………………………..……………29

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ……………….…………..….36

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………..….39

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ

ИСТОЧНИКОВ………………………………………………….……..….40

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ


Для системы электроснабжения, схема которой изображена на рисунке 1, необходимо выполнить:

- рассчитать показатели надежности в десяти точках различных энергетических уровней без учета восстановления элементов;

- рассчитать показатели надежности в десяти точках различных энергетических уровней с учетом восстановления элементов;

- произвести анализ расчетов;

- произвести расчет коэффициентов;

- сделать сводные таблицы.

Схема замещения для расчета показателей надежности схемы электроснабжения представлена на рисунке 2. При составлении схемы замещения учитывалось, что последовательно соединяются элементы, отказ любого из которых вызывает простой всей данной ветви, а параллельно соединяются ветви, отключение любой из которых не приводит к простою других. Основные значения показателей надежности элементов СЭС приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Показатели надежности элементов схемы



Элемент

Условное обозначение

λ, год-1

ТВ, ч

υ, год-1

ТО, ч

1

2

3

4

5

6

ВЛ 110кВ

одноцепная



Л

0,08

8

0,1

8

Ячейка разъединителя

QS

0,005

4

0,25

4

Ячейка отделителя

QR

0,05

4

0,30

5

Ячейка короткозамыкателя

QK

0,05

4

0,30

5

Трансформатор 110 кВ

Т

0,03

30

0,40

22

Окончание таблицы 1



1

2

3

4

5

6

Ячейка разъединителя КРУН наружной установки 10 кВ



0,01

3

0,20

3,5

Реактор 10 кВ

P

0,002

10

0,30

3

Ячейка выключателя КРУН наружной установки 6,10 кВ



0,05

5

0,30

5

Ячейка выключателя внутренней установки 6,10 кВ

Q

0,015

6

0,20

6

Кабельная линия 6,10 кВ

К

0,10

25

0,50

3

Шины РУ на 1 присоединение 6,10 кВ

Ш

0,001

4

0,16

5

Синхронный двигатель 6,10 кВ

Д

0,1

50






В таблице 1 приняты обозначения: λ − интенсивность отказов, ; − среднее время восстановления, ч; − интенсивность преднамеренных отключений, ; − среднее время обслуживания, ч.






ВВЕДЕНИЕ
Надежность – это свойство СЭС выполнять заданные функции в заданном объеме при определенных условиях функционирования. Исторически наука о надежности развивалась по двум основным направлениям:

— Математическое направление возникло в радиоэлектронике, связано с развитием математических методов оценки надежности, особенно применительно к сложным системам, с разработкой методов статистической обработки информации о надежности, разработкой структур систем, обеспечивающих высокий уровень надежности. Теоретической базой этого направления являются: теория вероятностей, математическая статистика, теория случайных процессов, теория массового обслуживания, математическое моделирование и другие разделы математики.

— Физическое направление возникло в машиностроении, связано с изучением физики отказов, с разработкой методов расчета на прочность, износостойкость, теплостойкость и др. Теоретической базой этого направления являются естественные науки, изучающие различные аспекты разрушения, старения и изменения свойств материалов: теории упругости, пластичности и ползучести, теория усталостной прочности, механика разрушения, трибология, физико-химическая механика материалов и др.

В настоящий период идет активный процесс взаимного слияния этих направлений, перенесения рациональных идей из одной области в другую и формирование на этой основе единой науки о надежности. Применительно к энергосистемам основные принципы расчета надежности были даны в 30-40-х годах. Первые серьезные работы в области надежности энергосистем были посвящены расчетам резерва. Теория надежности применительно к энергосистемам имеет ряд особенностей и опирается на спецдисциплины («Электрические системы и сети», «Переходные процессы в энергосистемах», «Электрические машины», «Релейную защиту и автоматику»).


Математический аппарат теории надежности основан на применении таких разделов современной математики как теория случайных процессов, теория массового обслуживания, математическая логика, теория графов, теория распознавания образов, теория экспертных оценок, а также теория вероятностей, математическая статистика и теория множеств. Проблема надежности в технике вызвала к жизни новые научные направления: теория надежности, физика отказов, техническая диагностика, статистическая теория прочности, инженерная психология, исследование операций, планирование эксперимента и т.п.

Основной задачей энергосистем является снабжение потребителей электроэнергией в нужном количестве и при необходимом качестве. На это влияют непредвиденные причины — отказы или аварии в энергосистемах, перебои в топливноснабжающей системе, нерегулярное поступление топлива, гидроресурсов и т.п. Известны различные средства, повышающие надежность энергосистем: релейная защита (РЗ) от коротких замыканий (КЗ), автоматические повторные включения (АПВ), автоматический ввод резерва (АВР), автоматическое регулирование возбуждения, автоматическая частотная разгрузка, автоматическое регулирование частоты и мощности, автоматизация генераторов, автоматическое отключение генераторов на гидростанциях. Кроме этого, специальные схемные и режимные мероприятия по повышению надежности (неполнофазные режимы, плавка гололеда, дублирование генераторной мощности, увеличение пропускной способности межсистемных связей, трансформаторных подстанций (ТП), специальное автоматическое отключение нагрузки при системных авариях, резервирование мощности). Деление потребителей на категории по надежности и рекомендации по построению схем способствует обеспечению структурной надежности энергосистем.

1 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ БЕЗ УЧЕТА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ
Согласно схеме замещения на рисунке 2, все элементы системы электроснабжения были заменены элементами с эквивалентными показателями надежности, которые приведены соответственно в таблице 1.

Вероятность безотказной работы элементов и вероятность отказа определим по следующим формулам и сведем в таблицу 2:


(1.1)

(1.2)
где λ – интенсивность отказов, год-1; t – рассматриваемый период времени (в данном случае t=1 год ).
Таблица 2− Вероятность безотказной работы элементов и вероятность отказа элементов схемы

Элемент

Условное обозначение





ВЛ 110кВодноцепная

Л

0,923

0,077

Ячейка разъединителя

QS

0,995

0,005

Ячейка отделителя

QR

0,951

0,049

Ячейка короткозамыкателя

QK

0,951

0,049

Трансформатор 110 кВ

Т

0,97

0,03

Ячейка разъединителя КРУН наружной установки 10 кВ



0,99

0,01

Реактор 10 кВ

P

0,998

0,002

Ячейка выключателя КРУН наружной установки 6,10 кВ



0,951

0,049

Ячейка выключателя внутренней установки 6,10 кВ

Q

0,985

0,015

Шины РУ на 1 присоединение 6,10 кВ

Ш

0,999

0,001

Синхронный двигатель 6,10 кВ

Д

0,905

0,095

Для расчета показателей надежности системы будем использовать следующие формулы.

Для последовательного соединения элементов:


(1.3)
Для параллельного соединения элементов:
(1.4)

Интенсивность отказов можно найти через вероятность безотказной работы как:


. (1.5)
Среднее время безотказной работы:
. (1.6)
Частота отказов:
. (1.7)
Рассчитаем показатели надежности для точки 1 (рисунок 3). Для расчета будем пользоваться формулами (1.3) – (1.7).

Рисунок 3 – Схема замещения до точки 1








;

.
Схема замещения для второй точки приведена на рисунке 4. Рассчитаем показатели надежности работы системы в ней:






;

.

Рисунок 4 – Схема замещения до точки 2


Схема замещения для третьей точки на рисунке 5. Рассчитаем показатели надежности работы системы в ней:

Рисунок 5 – Схема замещения до точки 3








;

.
Схема замещения для четвертой точки на рисунке 6. Рассчитаем показатели надежности работы системы в ней:

Рисунок 6 – Схема замещения до точки 4








;

.
Составим схему замещения для пятой точки (рисунок 7) и

рассчитаем показатели надежности работы системы в ней:



Рисунок 7 – Схема замещения до точки 5









;

.
Составим схему замещения для шестой точки (рисунок 8) и

рассчитаем показатели надежности работы системы в ней:


Рисунок 8 – Схема замещения до точки 6








;

.
Составим схему замещения для седьмой точки (рисунок 9) и

рассчитаем показатели надежности работы системы в ней:



Рисунок 9 – Схема замещения до точки 7









;


Схема замещения для восьмой точки на рисунке 10. Рассчитаем показатели надежности работы системы в ней:

Рисунок 10 – Схема замещения до точки 8









;


Схема замещения для расчета показателей надежности в девятой точке изображена на рисунке 11. Показатели рассчитаны ниже.






;




Рисунок 11 – Схема замещения до точки 9


Схема замещения для расчета показателей надежности в десятой точке изображена на рисунке 12. Расчеты приведены ниже.






;


Рисунок 12 – Схема замещения до точки 10


Сведем результаты расчета по десяти точкам в одну таблицу 3.
Таблица 3 – Значения показателей надежности для десяти точек

№ точки

Вероятность безотказной работы ,

Вероятность отказа,

Интенсивность отказов системы, ,

Средняя наработка на отказ системы, , лет

Частота отказов системы, ,

1

0,874

0,126

0,135

7,407

0,118

2

0,799

0,201

0,225

4,444

0,179

3

0,758

0,242

0,277

3,610

0,210

4

0,918

0,082

0,086

11,628

0,079

5

0,847

0,153

0,166

6,024

0,141

6

0,796

0,208

0,2228

4,386

0,182

7

0,943

0,057

0,059

16,949

0,057

8

0,894

0,106

0,112

8,954

0,099

9

0,894

0,106

0,112

8,954

0,099

10

0,879

0,121

0,129

7,771

0,113

2 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ С УЧЕТОМ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ


Рассчитаем показатели надежности схемы с учетом возможности восстановления элементов для десяти точек, которые обозначены на расчетной схеме (рисунок 1). Схема замещения представлена на рисунке 2. Необходимые справочные данные для расчета возьмем из таблицы 1. Расчетный период времени выберем t = 2ч.

Вероятность восстановления и вероятность невосстановления элементов схемы найдем по формулам (2.1) и (2.2) и сведем в таблицу 4.:


(2.1)

(2.2)
Таблица 4− Вероятность восстановления элементов и вероятность невосстановления элементов схемы

Элемент

Условное обозначение





ВЛ 110кВодноцепная

Л

0,221

0,779

Ячейка разъединителя

QS

0,393

0,607

Ячейка отделителя

QR

0,393

0,607

Ячейка короткозамыкателя

QK

0,393

0,607

Трансформатор 110 кВ

Т

0,064

0,936

Ячейка разъединителя КРУН наружной установки 10 кВ



0,487

0,513

Реактор 10 кВ

P

0,181

0,819

Ячейка выключателя КРУН наружной установки 6,10 кВ



0,330

0,670

Ячейка выключателя внутренней установки 6,10 кВ

Q

0,283

0,717

Шины РУ на 1 присоединение 6,10 кВ

Ш

0,393

0,607

Синхронный двигатель 6,10 кВ

Д

0,039

0,961

Показатели надежности системы с учетом восстановления элементов найдем по формулам:











где G – вероятность невосстановления системы; μ – интенсивность восстановления; ТВ – среднее время восстановления; α – частота восстановления.

Показатели надежности с учетом восстановления системы в первой точке (рисунок 3):



Показатели надежности с учетом восстановления системы во второй точке (рисунок 4):

Показатели надежности с учетом восстановления системы в третьей точке (рисунок 5):



Показатели надежности с учетом восстановления системы в четвертой точке (рисунок 6):

Показатели надежности с учетом восстановления системы в пятой точке (рисунок 7):

Показатели надежности с учетом восстановления системы в шестой точке (рисунок 8):

Показатели надежности с учетом восстановления системы в седьмой точке (рисунок 9):

Показатели надежности с учетом восстановления системы в восьмой точке (рисунок 10):



Рассчитаем показатели надежности с учетом восстановления системы в девятой точке (рисунок 11):

Рассчитаем показатели надежности с учетом восстановления системы в десятой точке (рисунок 12):

Результаты расчета показателей надежности приведены в таблице 3.

Таблица 3– Значения показателей надежности для десяти точек



№ точки

Вероятность невосстановления,

Вероятность восстановления,

Интенсивность восстановления системы , ч-1

Среднее время восстановления системы Тв, ч

Частота восстановления системы , ч-1

1

2

3

4

5

6

1

0,287

0,713

0,625

1,6

0,179

2

0,083

0,917

1,242

0,805

0,104

3

0,046

0,954

1,542

0,649

0,071

4

0,473

0,527

0,375

2,667

0,177

5

0,289

0,731

0,657

1,522

0,177

6

0,076

0,924

1,289

0,776

0,098

7

0,008

0,992

2,414

0,414

0,019

8

0,021

0,979

1,927

0,519

0,041

9

0,021

0,979

1,927

0,519

0,041

10

0,006

0,994

2,594

0,386

0,014

Результаты расчетов показателей надежности без учета и с учетом восстановления элементов системы, полученные ранее, сведем в таблицу 4.


Таблица 4 – Сводная таблица результатов расчета показателей надежности

№ точки

Вероятность безотказной работы, Рсi

Вероятность отказа,

Вероятность невосстановления,

Вероятность восстановления,

1

0,874

0,126

0,287

0,713

2

0,799

0,201

0,083

0,917

3

0,758

0,242

0,046

0,954

4

0,918

0,082

0,473

0,527

5

0,847

0,153

0,289

0,731

6

0,796

0,208

0,076

0,924

7

0,943

0,057

0,008

0,992

8

0,894

0,106

0,021

0,979

9

0,894

0,106

0,021

0,979

10

0,879

0,121

0,006

0,994

3 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ С УЧЕТОМ ПРЕДНАМЕРЕННЫХ ОТКЛЮЧЕНИЙ


Для расчета показателей преднамеренного отключения необходимо знать интенсивности преднамеренных отключений и среднее время обслуживания всех элементов системы электроснабжения. Эти показатели приведены в таблице 1.

Для последовательного соединения элементов интенсивность отказов и среднее время восстановления определяются по формулам:



где υБ, ТОБ – интенсивность преднамеренных отключений и среднее время обслуживания базового элемента; υmax, ТОmax – интенсивность преднамеренных отключений и среднее время обслуживания элемента, у которого максимальное время обслуживания; gi – коэффициент совпадения.

При ремонте оборудования обычно отключаются одновременно несколько взаимосвязанных элементов, поэтому суммарная интенсивность преднамеренных отключений цепочки будет меньше суммы интенсивностей частот отдельных элементов.

Для расчета с учетом взаимосвязанных элементов один элемент берется за базовый, который чаще отключается, а относительная частота преднамеренных отключений остальных элементов по отношению к базовому − коэффициентом совпадения (g).

За базовый элемент выберем ВЛ 110 кВ:


υБ=0,1, ;

ТОБ =8,ч.


Как видно из таблицы 1 максимальные величины интенсивности преднамеренных отключений и времени обслуживания соответствуют трансформатору, то есть максимальные величины равны:
υmax=0,4, ;

ТОmax =22,ч.


Значения коэффициента совпадения схемы базового элемента: gQR = 0,8; gЛ = 1; gQS = 0,8; gQK = 0,8; gT = 0,6; gQSн = 0,3; gP = 0,3; gQн = 0,8; gК = 0,6. Расчет показателей надежности с учетом преднамеренных отключений для точки 1:

Расчет показателей надежности с учетом преднамеренных отключений для точки 2:




Расчет показателей надежности с учетом преднамеренных отключений для точки 3:



Расчет показателей надежности с учетом преднамеренных отключений для точки 4:

Расчет показателей надежности с учетом преднамеренных отключений для точки 5:

Расчет показателей надежности с учетом преднамеренных отключений для точки 6:



Расчет показателей надежности с учетом преднамеренных отключений для точки 7:



Далее для точек 8,9 и 10 расчет будем вести по кротчайшему пути. Расчет для точки 8:

Расчет показателей надежности с учетом преднамеренных отключений для точки 9:

Расчет показателей надежности с учетом преднамеренных отключений для точки 10:



Сведем полученные значения в главе 3 в таблицу 6.
Таблица 6 – Показатели надежности системы с учетом преднамеренных отключений

№ точки

Интенсивность преднамеренных отключений, ,

Среднее время обслуживания, ,

1

0,21

32,86

2

0,57

19,67

3

0,84

14,45

4

0,15

6,67

5

0,21

10,42

6

0,84

10,44

7

1,14

10,66

8

1,34

12,53

9

1,34

12,53

10

1,7

9,5

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ


В случае, когда требуется оценить надежность работы элемента безотносительно к времени его работы, используются следующие показатели.

Коэффициент готовности Кг – вероятность того, что элемент работоспособен в произвольный момент времени, определяется по формуле:


.
Коэффициент готовности имеет смысл надежностного коэффициента полезного действия, так как числитель представляет собой полезную составляющую, а знаменатель – общие затраты времени. Коэффициент готовности является важным показателем надежности, так как характеризует готовность элемента к работе и позволяет также оценить эксплуатационные качества и требуемую квалификацию обслуживающего персонала.

Коэффициент простоя Кп – вероятность того, что элемент неработоспособен в любой момент времени, определяется по формуле:


.
Относительный коэффициент простоя Кпо – отношение коэффициента простоя к коэффициенту готовности:
.
Коэффициент технического использования Кти – учитывает дополнительные преднамеренные отключения элемента, необходимые для проведения планово-предупредительных ремонтов [2]:
.
Рассчитаем коэффициенты надежности для точки 1. Коэффициент готовности:

Коэффициент простоя:

Коэффициент готовности и простоя должны в сумме давать единицу:

Относительный коэффициент простоя:

Коэффициент технического использования:

Для остальных точек проведем расчет аналогично. Сведем полученные результаты в таблицу 7.
Таблица 7 – Результаты расчетов коэффициентов надежности

Номер точки













1

1

0,000025

0,000025

1

2

1

0,000021

0,000021

1

3

1

0,000021

0,000021

1

4

1

0,000026

0,000026

1

5

1

0,000029

0,000029

1

6

1

0,000020

0,000020

1

7

1

0,000003

0,000003

1

8

1

0,000007

0,000007

1

9

1

0,000007

0,000007

1

10

1

0,000006

0,000006

1

ЗАКЛЮЧЕНИЕ


В данной работе был проведен расчет надежности системы электроснабжения, схема которой приведена на рисунке 1, а схема замещения для расчета приведена на рисунке 2. Были выбраны 10 точек на разных энергетических уровнях, для которых и был произведен расчет. Расчет проводился без учета восстановления элементов системы, с учетом восстановления элементов системы, а также рассчитаны показатели надежности с учетом преднамеренных отключений. Также были рассчитаны коэффициенты. В конце каждой главы были сделаны сводные таблицы, в которые внесены результаты вычислений.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ

ИСТОЧНИКОВ
1. Анищенко, В. А. Надежность систем электроснабжения [Текст] / В.А. Анищенко. – Мн.: УП «Технопринт», 2001. – 160 с.

2. Гук, Ю.Б. Анализ надежности электрических установок [Текст] / Ю.Б. Гук. – Л.: Энергопромиздат, 1988. – 224 с.

3. Конюхова Е.А. Надежность электроснабжения промышленных предприятий [Текст] / Е.А. Конюхова, Э.А. Киреева. – М.: НТФ «Энергопрогресс», 2001. – 92 с.

4. Кудрин, Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий / Б.И. Кудрин. – М.: Интермет Инжиниринг, 2005. – 672 с.



5. Шпиганович, А.Н. Методические указания к оформлению учебно-техниче­ской документации [Текст] / А.Н Шпиганович, В.И Бойчевский. – Липецк: ЛГТУ, 1997. – 32 с.




Скачать файл (342 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации