CC BY
720
4. Бабанов Н. Ю., Ларцов С. В.// Необходимые характеристики для описания пространственных свойств простых нелинейных рассеивателей // Радиотехника. 2009. № 5. С. 34-39.
5. Франческетти Д., Пинто И. Антенны с нелинейной нагрузкой // В кн. Нелинейные электромагнитные волны: М. : Мир. 1983. С. 223-249.
6. Бабанов Н. Ю., Клюев А. В., Ларцов С. В., Самарин В. П. Моделирование процессов переиз-лучения на частоте половинной субгармоники сигнала накачки в одноконтурном параметрическом рассеивателе // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 2015. Т. 58. № 4. С. 326-337.
7. Калман Р., Фалб П., Арбиб М. Очерки по математической теории систем. М. : Мир. 1971. 400 с.
8. Кашин А. В. Системный подход к проектированию бортовых антенно-фидерных систем СВЧ и КВЧ-диапазонов // Антенны. 2009. Вып. 9 (148). С. 59-66.
9. Литвинов А. М. Радиокомплекс розыска маркеров // Патент Российской Федерации № 2108596, дата подачи заявки 11.10.1994 г., опубликован 10.04.1998 г.
10. Ларцов С. В. Нелинейный пассивный маркер-параметрический рассеиватель // Патент Российской Федерации на изобретение № 2336538 C 2, дата подачи заявки 28.06.2006 г., опубликован 20.10.2008 г., Бюллетень № 29 от 20.10.2008.
11. Долуханов М. П. Распространение радиоволн. М. : Связь, 1972. 336 с.
12. Бабанов Н. Ю., Ларцов С. В. Маркерсубгармонический параметрический рассеиватель // Патент Российской Федерации на изобретение № 2496123 по заявке № 2012111796 от 27.03.12. Бюллетень № 29 от 20.10.13.
13. Ротхаммель К. Антенны. М. : Энергия, 1979. 656 с.
ABOUT OPTIMIZATION OF PASSIVE NONLINEAR TRANSPONDERS
© 2015
N. Ju. Babanov, the candidate of technical sciences, the associate professor S. V. Lartsov, doctor of technical sciences, professor, chief project engineer of AO «Giprogaztsentr», leading researcher of department of research and innovative work
Nizhny Novgorod state technical university im. R. E. Alekseev, N. Novgorod (Russia)
Annotation. This article is devoted to a description of methods of analysis and constrictions of passive nonlinear transponders on the base of the using their processing model and systems analysis. Combination of them take the possibility of the structural optimization of the passive nonlinear transponders. The results of structural optimization of the bridge parametric scatterer are submitted.
Keywords: passive nonlinear transponder, nonlinear scatterer, parametric scatterer, harmonics, subharmonics, challenging signal, response signal, processing model, systems analysis.
УДК 621.311.1.004.63-044.963+621.3.019.3](470.319)
АНАЛИЗ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ И ОБОСНОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
© 2015
А. В. Виноградов, кандидат технических наук, доцент кафедры «Электроснабжение»
Орловский государственный аграрный университет, Орел (Россия) Р. А. Перьков, заместитель главного инженера,
АО «Орелоблэнерго», Орел (Россия)
Аннотация. Статья посвящена оценке надежности электрооборудования и электрических сетей, применяемых для электроснабжения потребителей. Рассмотрены, на примере электрических сетей, находящихся на балансе АО «Орелоблэнерго», основные причины повреждений воздушных и кабельных линий, трансформаторных подстанций и распределительных пунктов. Выявлено, что кабельные линии всех классов напряжения повреждаются из-за дефектов прокладки (до 10,5 %), старения защитных покровов, брони, оболочки и, как следствие, ухудшения изоляционных свойств бумажной изоляции (увлажнение, усыхание,
12
потеря эластичности и др.) кабеля (до 11,1 %), механических повреждений (до 34,6 %), заводских дефектов (до 3,9 %), почвенной коррозии (до 11 %) и по иным причинам (до 13,7 %). Показано соотношение причин повреждения между кабельными линиями разных классов напряжения. Основными видами повреждения оборудования ТП являются перекрытия рубильников РУ 0,4 кВ (42,4 %), перегорание и перекрытие высоковольтных предохранителей (21,2 %), пробой проходных изоляторов (12,1 %), попадание воды в оборудование из-за протекания крыш ТП (3 %) и иные причины (6 %). Определены такие показатели надежности, как частота отказов, время восстановления и другие. Произведена оценка ущерба от недоотпуска электроэнергии потребителям. Выполнено сравнение показателей надежности рассматриваемых электрических сетей с данными из литературных источников. Сравнение показало, что частота отказов в рассматриваемых сетях выше данных из литературных источников, а время восстановления - ниже. Произведен расчет показателей надежности при использовании современного оборудования как линий электропередачи, так и трансформаторных подстанций. Приведены основные мероприятия по повышению надежности электроснабжения потребителей за счет снижения количества отказов электрооборудования.
Ключевые слова: анализ причин повреждения электрических сетей, показатели надежности электрических сетей, сравнение показателей надежности, ущерб от недоотпуска электроэнергии, частота отказов электрооборудования, электроснабжение потребителей.
Устойчивое функционирование электросетевого комплекса невозможно без надежной и качественной работы распределительных электрических сетей 6-10/0,4 кВ, которые являются завершающим звеном в системе обеспечения потребителей электрической энергией и находятся в непосредственном взаимодействии с конкретным потребителем [20]. В Орловской области составной частью этих распределительных сетей являются электрические сети АО «Орёлоблэнерго», расположенные на территории областного центра (г. Орёл) и на территориях поселений районных центров области [2, с. 5]. Результатами работы сетей АО «Орёлоблэнерго», в определённой мере, предопределяется качество, надежность и эффективность работы электросетевого комплекса области в целом [2, с. 7].
На балансе ОАО «Орёлоблэнерго» в г. Орел на 2014 год находились: 12 воздушных линий напряжением 6 кВ, протяженностью 8,046 км; 1 046 воздушных линий напряжением 0,38 кВ, протяженностью 916,862 км (из них 470,763 км сетей наружного освещения); 1 062 линии напряжением 6-10 кВ, протяженностью 512,697 км; 3 315 линий напряжением 0,38 кВ протяженностью 493,691 км; 467 трансформаторных подстанций установленной мощностью 499621 МВА, из них 96 с одним трансформатором напряжением 6 кВ, 12 с одним трансформатором напряжением 10 кВ, 248 с двумя трансформаторами напряжением 6кВ, 111 с двумя трансформаторами напряжением 10 кВ; 19 распределительных пунктов напряжением 6 кВ и 15 распределительных пунктов напряжением 10 кВ; 592 силовых трансформатора напряжением 6 кВ; 243 трансформатора напряжением 10 кВ.
Кабельные сети 6-10 кВ построены по петлевой смешанной схеме питания ТП, или в виде 2-х
лучевых, кольцевых схем питания двухсекционных, двухтрансформаторных подстанций (микрорайоны новой застройки). В качестве силовых кабелей проложены в основном бронированные кабели с бумажной изоляцией с алюминиевыми жилами.
Воздушные линии 6 кВ имеют смешанные схемы, с преобладанием петлевых, закольцованных схем питания трансформаторных подстанций 6-10/0,4 кВ. Линии (ВЛЗ) протяженностью 2,1 км выполнены изолированным проводом СИП-3, что составляет 25 % от общего количества.
Воздушные линии (ВЛ) 0,38 кВ построены по радиальному принципу. На воздушных линиях использованы, в основном, алюминиевые провода малых сечений, деревянные и железобетонные опоры с механической прочностью не более 27 кН м. Сети проектировались по критерию минимума затрат на расчетные нагрузки 5-10 лет [2, с. 8]. Линии ВЛИ протяженностью 259,5 км выполнены самонесущим изолированным проводом, в основном типа СИП-2, что составляет 30 % от общей протяженности [2, с. 8].
Трансформаторные подстанции 6-10/0,4 кВ, одно и двухтрансформаторные с трансформаторами мощностью от 0,63 до 1 000 кВА, масляным охлаждением типов ТМ и ТМГ, большей частью кирпичные, построенные по типовым проектам. Имеются металлические КТП киоскового типа, меньше - КТП мачтовые. В последнее время практикуется строительство БКТП [2, с. 9].
Распределительные пункты 6-10 кВ, кирпичные, большей частью совмещённые с двухтрансформаторными ТП 6-10/0,4 кВ. Продолжается эксплуатация маломасляных выключателей. В настоящее время производится замена маломасляных выключателей на вакуумные.
13
По данным технических отчетов АО «Оре-лоблэнерго» за 2014 год произведен анализ основных показателей аварийности и повреждаемости. Общее количество недоотпуска электроэнергии вследствии повреждаемости сетей за 2014 г. составило 62 740 кВтч [3, 13]. Суммарное время длительности восстановления повреждений составляет 588,44 часа.
В электрических сетях 6-10 кВ АО «Оре-лоблэнерго» происходит ежегодно в среднем 400 аварийных отключений с суммарным недоотпус-ком электроэнергии 62 740 кВтч [3]. В общее количество отключений включены, как и в [4, с. 40], потребительские отключения, отключения из-за повреждения ВЛ и КЛ, трансформаторов, оборудования ТП и РП.
Самым ненадежным элементом системы электроснабжения являются ЛЭП из-за их большой протяженности и влияния на них большого числа различных внешних воздействий. За исследуемый период около 91,5 % отключений пришлось на долю ЛЭП [3].
Причинами повреждения КЛ являются: нарушение их механической прочности строитель-
ными машинами и механизмами при производстве земляных работ, старение межфазной и поясной изоляции, электрическая и механическая коррозия покрытия, перегрузка кабеля, попадание влаги в кабель, дефект монтажа соединительных муфт и др. В результате повреждения 105-ти КЛ 6-10 кВ в 2014 году в г. Орел произошло 99 отключений и 54 аварийных отключения были связаны с повреждением КЛ 0,38 кВ. Их причины приведены в таблице 1.
Проведенный анализ показал, что повреждения КЛ в целом месте составляют 49,1 % (без учета механического повреждения), на соединительных муфтах и концевых разделках - 16,3 %. Кабельные линии всех классов напряжения повреждаются из-за дефектов прокладки (до 10,5 %), старения защитных покровов, брони, оболочки и, как следствие, ухудшения изоляционных свойств бумажной изоляции (увлажнение, усыхание, потеря эластичности и др.) кабеля (до 11,1 %), механических повреждений (до 34,6 %), заводских дефектов
(до 3,9 %), почвенной коррозии (до 11 %) и по иным причинам (до 13,7 %).
Таблица 1 - Причины повреждения кабельных линий 0,38 кВ и 6-10 кВ
Причина повреждения Количество от общего числа повреждений, шт. Отношение к общему числу повреждений, %
КЛ 6-10 кВ
Механическое повреждение 39 37,2
Дефект прокладки 10 9,5
Почвенная коррозия 8 7,6
Заводской брак 4 3,8
Старение изоляции 6 5,7
Перенапряжение 7 6,7
Неисправность соединительной муфты 12 11,4
Неисправность концевой муфты 5 4,8
Иные причины 14 13,3
КЛ 0,38 кВ
Механическое повреждение 14 25,9
Дефект прокладки 6 11,1
Почвенная коррозия 9 16,7
Заводской брак 2 3,7
Старение изоляции 11 20,3
Перенапряжение 0 0
Неисправность соединительной муфты 3 5,6
Неисправность концевой муфты 5 9,2
Иные причины 7 13
14
Рисунок 1 - Соотношение причин повреждения кабельных линий 6-10 и 0,38 кВ
На рисунке 1 показано соотношение причин повреждения КЛ 6-10 и 0,38 кВ.
Сравнение наглядно демонстрирует, что КЛ 6-10 кВ намного чаще, чем КЛ 0,38 кВ, повреждаются механически. В то же время КЛ 6-10 кВ имеют меньшую долю повреждений из-за старения изоляции и почвенной коррозии. Повреждений КЛ 0,4 кВ вследствие перенапряжений не наблюдалось, в то время как КЛ 6-10 кВ за 2014 год были повреждены по этой причине 7 раз (6,7 % от общего количества повреждений).
На ВЛ 6 кВ за 2014 год произошло 2 аварийных отключения, связанных с замыканием на зем-
лю и срабатыванием разрядников. Такое малое количество отключений обусловлено небольшим количеством и протяженностью ВЛ 6 кВ, расположенных в г. Орел. В связи с этим нет возможности дать объективную оценку повреждений ВЛ за анализируемый период.
Стабильность электроснабжения во многом определяется надежностью работы ВЛ 0,38 кВ. В сетях АО «Орелоблэнерго» за исследуемый период зафиксировано 211 повреждений ВЛ 0,38 кВ. Их причины указаны в таблице 2.
Таблица 2 - Анализ причин повреждений воздушных линий напряжением 0,38 кВ
Причины повреждения Количество от общего числа повреждений, шт. Отношение к общему числу повреждений, %
Сгорание предохранителей 147 69,7
Обрыв провода автотранспортом 19 9
Повреждение опор автотранспортом 16 7,6
Обрыв провода 14 6,6
Падение деревьев 8 3,8
Иные причины 7 3,3
На долю отказов электрооборудования РУ ТП и РП приходится всего 8,25 % [3] от общего количества отказов, но они приводят к большим материальным затратам и наносят большой экономический ущерб предприятию вследствие нарушения электроснабжения значительного числа потребителей. Перегорание предохранителей также от-
несено к повреждениям ВЛ 0,38 кВ, так как приводит к отключениям ВЛ и ущербу от них. При этом выяснение конкретных причин их перегорания не всегда возможно. Часть причин связана с неустойчивыми короткими замыканиями, в том числе при неправильном выборе защитных аппаратов у потребителя.
15
Таблица 3 - Причины повреждений ТП и РП напряжением 6-10/0,4 кВ
Причина повреждения Количество от общего числа повреждений, шт. Отношение к общему числу повреждений, %
Перекрытие рубильника 14 42,4
Перегорание высоковольтных предохранителей 7 21,2
Пробой проходных изоляторов 4 12,1
Попадание воды на оборудование 1 3
Повреждение контактных соединений на шпильках трансформатора 4 12,1
Замыкание в обмотках трансформатора 1 3
Иные причины 2 6
Одним из самых дорогостоящих элементов электрооборудования ТП является силовой трансформатор. Его восстановление в случае повреждения связано с большими затратами труда и денежных средств [4, с. 41].
Основными причинами повреждения силовых трансформаторов являются повреждение шпилек, переключателей, сгоревшие обмотки. Большинство отказов в работе трансформаторов связано с повреждением контактных соединений, возникающих из-за нарушения целостности и плотности контакта, что приводит к перегоранию шины, наконечника кабеля, шпильки трансформатора (12,1 %) [3]. Исходя из полученных в ходе анализа данных повреждаемости элементов электрических сетей АО «Орелоблэнерго» произведен расчет некоторых показателей надежности.
Частота отказов основных элементов электрической сети, то есть ВЛ и КЛ, а также оборудования ТП (РП), рассчитывался из следующего соотношения: [1, с. 19; 12 с. 12] с учетом того, что для ЛЭП обычно данный показатель рассчитывается на 100 км в год [12, с. 268; 5, с. 40; 18, с. 58-63]:
а = n-100 (год-1/100 км),
1 N
где al - частота отказа КЛ или ВЛ (на 100 км линии), nl - число отказов для линий (шт./год),
Nl - протяженность линий (км).
Частота отказов оборудования ТП (РП):
аоб = П°б - 100 (год-1/100 шт.),
Nоб
где аоб - индекс отказа оборудования ТП, РП (на 100 шт.); поб - число отказов оборудования ТП, РП (шт.); No6 - общее количество ТП, РП (км),
Среднее время восстановления оборудования рассчитывалось из следующего соотношения:
T = N (ч)'
N 0
где Тр - среднее время восстановления элемента сети (ч) (принималось согласно [3]; te - общая длительность восстановления элементов сети (ч); No - количество поврежденных элементов сети (шт.).
Анализировались также показатели надежности, приведенные в литературных источниках [11, с. 125-130; 5, с. 40-41; 10, 16, 18, с. 58-63; 19]. Это позволяет более рационально подобрать мероприятия по повышению надежности исследуемых электрических сетей. В таблице 4 приведены результаты сравнения фактических и расчетных показателей.
Таблица 4 - Сравнение фактических и литературных показателей надежности электрических сетей
Наименование элементов сети Частота отказов, -1 (год /100 км/шт.) Ср. время восстановления, (ч) Недоотпуск электроэнергии, (кВт-ч)
Фактические данные Данные из литературных источников Фактические данные Данные из литературных источников
Кабельные линии 6-10 кВ 19,3 4,5-7 1,5/6 25 55 942
Кабельные линии 0,38 кВ 10,9 5 2,2 15 1 690
Воздушные линии 0,38 кВ 23 20 0,58 4 878
Оборудование ТП (РП) 7 1,5 1,27 8 4 182
Силовые трансформаторы 0,12 3,5
16
Были рассмотрены мероприятия [5, с. 44-50; 2, с. 44-45; 14; 15; 19, с. 16-20; 21, с. 4-6] по повышению надежности электрических сетей г. Орел и среди них выбраны и рассчитаны следующие основные: замена кабеля 6-10 кВ с бумажной изоляцией на кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ); замена неизолированного провода на ВЛ 0,38 кВ на СИП; замена трансформаторов ТМ на трансформаторы ТМГ; замена маломасляных выключателей на вакуумные.
Поскольку собственных данных по количеству отказов нового оборудования в электрических сетях АО «Орелоблэнерго» недостаточно, брались данные по другим организациям, в частности Мосэнерго и МОЭСК, а также данные производителей оборудования [6, 10, 8, 17]. Так, например, кабели СПЭ, находящиеся на
балансе АО «Орелоблэнерго», за анализируемый период времени не имели отказов, поэтому взяты з начения отказов из опыта МКС «Мосэнерго», где в результате анализа установлено, что повреждаемость кабелей СПЭ ориентировочно в 10-15 раз меньше [8, с. 48-51].
При реконструкции сетей выбирается уровень надежности электроснабжения
потребителей и производится техникоэкономическое сравнение различных типов оборудования. При сравнении вариантов типов кабеля определялось ожидаемое значение ущерба при возможных перерывах электроснабжения. Проанализирована (табл. 5, 6) экономическая эффективность кабельных линий по частоте аварийных отказов, недоотпуску электроэнергии в аварийных режимах и по ущербу от недоотпуска электроэнергии потребителям.
Таблица 5 - Оценка показателей экономической эффективности КЛ 6-10 кВ
Показатель надежности Кабель (БПИ) Кабель (СПЭ) Снижение показателей
Частота аварийных отключений в год, шт. / на 100 км 20,6 1,5 19,1
Недоотпуск электроэнергии в аварийном режиме, кВт-час 123 000 7 500 115 500
Ущерб от недоотпуска электроэнергии потребителям, руб ./год 1 525 200 93 000 1 432 200
Экономическая эффективность КЛ также зависит и от трудозатрат на их эксплуатацию и ремонт. Определены (табл. 6) трудозатраты на вы-
полнение некоторых видов работ на основании норм и расценок на выполнение работ АО «Оре-лоблэнерго» [9].
Таблица 6 - Трудозат
заты на эксплуатацию и ремонт КЛ 6-10 кВ
Наименование работ Трудозатраты, чел. - час Снижение трудозатрат чел.-час Стоимость работ, руб. Экономия, руб.
Кабель (БПИ) Кабель (СПЭ) Кабель (БПИ) Кабель (СПЭ)
Прокладка 1 м кабеля в траншее 1,16 0,92 0,24 333,87 265,12 68,75
Монтаж одной соединительной муфты 5 3,2 1,8 1 529,79 979,07 550,72
Монтаж одной концевой муфты 3,3 1,2 2,1 1 009,66 367,16 642,5
Из расчетов следует, что КЛ СПЭ позволяют значительно сократить недоотпуск электроэнергии в аварийных режимах и экономят трудозатраты на эксплуатацию и ремонт КЛ.
Проанализирована (табл. 7, 8, 9) экономическая эффективность ТП с одним трансформатором
и потребителем с различными схемами оборудования: вариант 1 (масляный выключатель, силовой трансформатор ТМ, выключатель 0,4кВ); вариант 2 (вакуумный выключатель, силовой трансформатор ТМГ, выключатель 0,4кВ).
17
Таблица 7 - Ущерб от недоотпуска электроэнергии при использовании разных вариантов оборудования ТП
Показатель надежности Вариант 1 Вариант 2 Снижение
Суммарная частота аварийных отключений в 1/год, на 100 ТП 2 0,74 1,26
Недоотпуск электроэнергии в аварийном режиме, кВт-час 127 561 23 507 104 054
Ущерб от недоотпуска электроэнергии потребителям, руб/год 15 817 564 2 914 868 12 902 696
Экономическая эффективность исследуемого Как и в предыдущем расчете, определим тру-
оборудования зависит и от трудозатрат на эксплуа- дозатраты на выполнение некоторых видов работ
тацию и ремонт оборудования ТП. на основании норм и расценок на выполнение ра-
бот АО «Орелоблэнерго» [9].
Таблица 8 - Трудозатраты на эксплуатацию и ремонт выключателей
Наименование работ Трудозатраты, чел.-час / год Сниже- ние трудо- затрат чел.-час Стоимость работ, руб. Экономия, руб.
Маслян. выкл. Вакуум. выкл. Маслян. выкл. Вакуум. выкл.
Текущий ремонт одного выключателя 7,15 - 7,15 1 863,27 - 1 863,27
Капитальный ремонт одного выключателя 19,9 10,16 9,74 4 871,18 2 324,39 2 546,79
Таблица 9 - Трудозатраты на эксплуатацию и ремонт силовых трансформаторов ТМ и ТМГ
Наименование работы Трудозатраты, чел. -час Снижение трудозатрат чел.-час Стоимость работ, руб. Экономия, руб.
Тр-р ТМ Тр-р ТМГ Тр-р ТМ Тр-р ТМГ
Тек. ремонт одного силового трансформат. 6,98 - 6,98 2 512,65 - 2 512,65
Кап. ремонт Одного силового трансформат. 40,6 38,3 2,3 5 476,37 5 166,13 310,24
Испытание тр-ного масла 0,5 - 0,5 159,68 - 159,68
Замена силикагеля 5,81 - 5,81 1 503,11 - 1 503,11
Из расчета недоотпуска и трудозатрат на эксплуатацию и ремонт высоковольтных выключателей и силовых трансформаторов видно, что использование в сетях вакуумных выключателей и герметичных силовых масляных трансформаторов повышает надежность сетей и снижает недоотпуск электроэнергии. Поскольку в сетях АО «Орелобл-энерго» в большем количестве используются трансформаторы ТМ и маломасляные выключатели нагрузки, то эффект экономии будет значительным.
На сегодняшний день часть воздушных линии АО «Орелоблэнерго» требует модернизации или замены. Одной из основных причин такого
состояния являются недостатки традиционных ВЛ с неизолированными проводами, которые приводят к высоким эксплуатационным расходам, требуют необходимости постоянной разработки мероприятий по предотвращению аварийных отключений и по устранению дефектов, определяемых их технологией монтажа, изготовления и возрастной структурой сетей.
Проанализируем экономическую эффективность эксплуатации ВЛ по частоте аварийных отказов, недоотпуску электроэнергии в аварийных режимах и по ущербу от недоотпуска электроэнергии потребителям (табл. 10, 11).
18
Таблица 10 - Ущерб от недоотпуска электроэнергии при использовании неизолированных
и изолированных проводов ВЛ 0,38 кВ
Показатель надежности Провод (АС) Провод (СИП) Снижение показателей
Частота аварийных отключений в год, шт/на 100 км 31 2,7 28,3
Недоотпуск электроэнергии в аварийном режиме, кВт-ч 4 650 135 4 515
Ущерб от недоотпуска электроэнергии потребителям, руб/год 576 600 16 740 559 860
Экономическая эффективность ВЛ рассмот- траты на выполнение некоторых видов работ на рена со стороны трудозатрат на некоторые виды основании норм и расценок на выполнение работ работ, непосредственно связанных с эксплуатаци- АО «Орелоблэнерго». ей и ремонтом. В таблице 11 приведены трудоза-
Таблица 11 - Трудозатраты на эксплуатацию и ремонт ВЛ с использованием неизолированных
и изолированных проводов
Наименование работ Трудозатраты, чел. час Снижение трудо -затрат чел.-час Стоимость работ Экономия, руб.
Провод (А) Провод (СИП) Провод (А) Провод (СИП)
Прокладка 1км провода 21 18 3 5 631,56 5 444,57 186,99
Подвеска 1км провода 42,25 22,71 19,54 1 1828,4 6 287,79 5 540,61
Из расчетных данных видно, что ВЛ с СИП имеют высокую надежность, качество, убедительные сокращения затрат на монтаж и обслуживание по сравнению с голым алюминиевым проводом
(А).
На основании проведенных расчетов, а также после рассмотрения ряда других мероприятий по повышению надежности электроснабжения была составлена программа повышения надежности электроснабжения потребителей г. Орел до 2019 г., суммарные затраты на которую составляют 397,034 млн рублей в оптимистичном варианте (при реализации всех запланированных мероприятий) и 173,337 млн рублей в пессимистичном (при проведении работ в соответствии с существующей инвестиционной программой).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Анищенко В. А., Колосова И. В. Основы надежности систем электроснабжения. Мн. : БИТУ, 2007 г.
2. Положение о технической политике в распределительном электросетевом комплексе АО « Орелоблэнерго». 2014 г.
3. Технические отчеты АО «Орелоблэнер-го» за 2014 г.
4. Гутов А. И. Электроснабжение промышленных и сельскохозяйственных предприятий. Ползуновский альманах. № 1. 2004.
5. Лещинская Т. Б., Наумов И. В. Электроснабжение сельского хозяйства. Москва. : КолосС, 2008. 655 с. : ил. (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений).
6. Преимущества трансформаторов ТМГ -2008. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://eltkom.ru, (дата обращения 22.11.2015).
7. Владислав Воротницкий, Екатерина Кваша. Распределительные сети 6 (10) кВ - модернизация или автоматизация? // Энергетика. 2011. № 3 (38). Электронный ресурс. Режим доступа: http://kazenergy.kz /arhiv/38/40.htm, (дата обращения 23.11.15).
8. Кадомская К. П., Качесов В. Е., Лавров Ю. А., Овсянников А. Г., Сахно В. В. Диагностика и мониторинг кабельных сетей среднего напряжения // Электротехника. 2000. № 11. Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 10, 20, 35 кВ. Технические условия. ТУ 16.К71-335-2004. (ОАО ВНИИКП), С. 48-51.
9. Нормы и расценки на выполнение работ по ремонту и реконструкции ЛЭП и оборудования ТП (РП) по состоянию на 2014 г.
10 Лавров Ю. Кабели 6-35 кв с пластмассовой изоляцией Факторы эксплуатационной надежности. Новости электротехники № 4 (94). 2015. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.news.elteh.ru /arh/2006/42/15.php (дата обращения 22.11.2015).
19
11. Шеметов А. Н. Надежность электроснабжения: учебное пособие для студентов специальности 140211 «Электроснабжение». Магнитогорск : ГОУ ВПО «МГТУ им. Г. И. Носова», 2006.
12. Папков Б. В., Осокин В. Л. Вероятностные и статистические методы оценки надёжности элементов и систем электроэнергетики: теория, примеры, задачи: учеб. пособие. НГИЭУ. Княгинино, 2015. 356 с.
13. Сайт Орелоблэнерго, раскрытие информации. Электронный ресурс. Режим входа: http: //www .oreloblenergo.ru/category/raskrytie_infy/in fo_work/nedopostalarm, (дата обращения 22.11.2015)
14. Горюнов В. Н., Бубенчиков А. А., Гир-шин С. С., Петрова Е. В., Левченко А. А. Эффективность применения самонесущих изолированных проводов в современных электроэнергетических системах. Электронный ресурс. Режим доступа: http://cyberleninka.ru/article/n/effektivnost-primene-niya-samonesuschih-izolirovannyh-provodov-v-sov-remennyh-elektroenergeticheskih-sistemah.
15. Гуль В. И., Нижевский В. И., Хоменко
И. В., Шевченко С. Ю., Чевычелов В. А. Координация изоляции и перенапряжения в электрических высоковольтных сетях. Электронный ресурс. Режим доступа: http://bib.convdocs.org/v14251
/?download=file#5. (Дата обращения 23.11.2015).
16. Лопатин Е. И. Совершенствование технического состояния сельских электрических распределительных сетей напряжением 0,38-10 кВ (на примере рязанского региона) Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве (по техническим наукам) Автореферат диссертации на соискание ученой
степени кандидата технических наук, Москва 2012. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.dissers.ru/avtoreferati-kandidatskih-dissertatsii1/a76.php.
17. Привалов И. Н. Современные методы и
технические средства для испытаний и диагностики силовых кабельных линий номинальным напряжением до 35 кВ включительно. Санкт-Петербург : Петербургский энергетический институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов, 2008. 94 с. Электронный ресурс. Режим доступа: http://lib.convdocs.org /docs/index-66814.
html?page=9.
18. Кашеваров С. Г. Повреждения линий электропередачи и обзор новых технических и организационных решений по их ограничению // Современное состояние и перспективы развития технических наук: Сборник статей Международной научно-практической конференции (23 мая 2015. Уфа). Уфа : РИО МЦИИ Омега Сайнс, 2015. С.58-63.
19. Виноградов А. В., Кашеваров С. Г., Па-велко Н. Ю. Проблема, задачи и решения по осуществлению контроля состояния электросетевого оборудования // Международный научный журнал «Инновационная наука», 2015. № 7. т. 1. С. 16-20.
20. Положение ОАО «Россети» о единой технической политике в электросетевом комплексе. М. : ОАО «Россети», 2013. 196 с.
21. Виноградов А. В., Виноградова А. В. Секционирующий пункт для линий электропередач 0,38 кВ. // Техника в сельском хозяйстве. № 5. 2014. С.4-6.
ANALYSIS OF THE FAILURE OF ELECTRICAL NETWORK EQUIPMENT AND JUSTIFICATION OF ACTIONS FOR IMPROVEMENT OF POWER SUPPLY RELIABILITY FOR THE OREL CITY CONSUMERS
© 2015
Vinogradov A., Ph. D., associate professor of power supply department
Orel state Agrarian university, Orel (Russia)
Perkov R., Deputy Chief Engineer,
PLC «Oreloblenergo», Orel (Russia)
Abstract. The article focuses on evaluating of the reliability of electrical equipment and network used for consumers power supply. The main causes of failures of overhead and underground power lines, transformer substations and power distribution stations are considered at the premises of PLC «Oreloblenergo» power networks. It is found out that underground power lines of all voltage types are damaged by the defects of cable routing (up to 10,5 %), cable sheath aging (up to 11,1 %), mechanical damages (up to 34,6 %), manufacturing defects (up to 3,9 %), soil corrosion (up to 11 %) and other reasons (up to 13,7 %). The failure reasons correlation between underground power lines of all voltage types is shown. The main transformer substations equipment failure reasons are the faults of power distribution station cut-off switches (up to 42,4 %), blowing of high voltage fuses (up to 21,2 %), wire holder punctures (up to 12,1 %), water penetration to equipment due to roof leaks of power distribution stations (up to 3 %) and other reasons (up to 6 %). Reliability indexes such as failure rate, recovery time, etc. are determined. The losses due to undersupply of energy are evaluated. The reliability indexes of the electrical net-
20
works are compared with various sources. The comparison shows that the failure rate of the networks is higher than that of the sources, data in the literature, but recovery time is lower. Reliability indexes were calculated using modern equipment such as power lines and transformer substations. The main procedures for improving consumers power supply reliability are enumerate at the expense of reducing electrical equipment failure rate.
Key words: Analysis of failure causes of electrical networks, reliability indexes of electrical networks, comparison of electrical networks, losses due to undersupply of energy, failure rate of electrical equipment, consumers power supply.
УДК 612.048.35
ПРЕИМУЩЕСТВА ТЕРМОСИЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ МАЛОЖЕСТКИХ ДЕТАЛЕЙ ТИПА «ВАЛ» НАД СУЩЕСТВУЮЩИМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ
© 2015
Д. Ю. Воронов, кандидат технических наук, доцент кафедры «Оборудование и технологии машиностроительного производства»
О. И. Драчев, доктор технических наук,
профессор кафедры «Оборудование и технологии машиностроительного производства»
К. А. Репин, аспирант
Тольяттинский государственный университет, Тольятти (Россия)
Аннотация. Проанализированы причины необходимости применения технологий совершенствования технологического процесса изготовления маложестких длинномерных валов, а также сравнительный анализ существующих технологий изготовления такого типа деталей и перспективных технологических процессов. Проанализированы проблемы, возникающие при изготовлении маложестких длинномерных валов и их взаимосвязь с различными аспектами технологического процесса изготовления детали, а также факторами, управляя которыми возможно решить проблему, возникающую при изготовлении такого типа деталей, а именно коробление. Описано влияние различных стадий технологического процесса изготовления маложестких длинномерных валов на возможное возникновение коробления готового изделия, основной причиной которого служит неравномерное распределение остаточных напряжений, полученное на различных стадиях технологического процесса изготовления маложестких длинномерных деталей. Обоснованы преимущества применения термосиловой обработки и выявлены параметры, оперируя которыми удается равномерно распределить остаточные напряжения в маложестких длинномерных валах, а именно температура, величина осевого усилия, скорость и величина пластической деформации, осуществляя контроль над которыми возможно стабилизировать внутреннюю структуру маложесткого длинномерного вала и избежать коробления не только после изготовления, но и в процессе эксплуатации в дальнейшем по своему назначению.
Описано устройство экспериментальной установки для термосиловой обработки маложестких длинномерных валов и принцип ее работы. Приведен пример использования такой установки на одном из предприятий города Тольятти. Приведен результат эксперимента, позволяющий сделать вывод о том, что применение термосиловой обработки позволяет стабилизировать внутреннюю структуру материала, тем самым повышая качество и эксплуатационную надежность маложестких длинномерных валов.
Обосновано дальнейшее совершенствование данных технологий на базе термосиловой обработки.
Ключевые слова: деформация, коробление, напряжения, технология.
Постоянное повышение требований к качеству, надёжности и долговечности технических изделий становится ключевой задачей современного машиностроения. Вследствие создания всё более прочных и технологичных конструкций узлов и агрегатов в современном машиностроении происходит естественное снижение металлоёмкости продукции и, как результат, формирование значительного класса маложестких деталей (МЖД): валы, оси, ходовые винты, шпиндели станков, гребные
винты и т. д. Такие МЖД зачастую лимитируют межремонтные, межсервисные и ресурсные интервалы изделий. Производство подобных деталей в нашей стране постоянно увеличивается, что обусловлено все возрастающей потребностью в прецизионных машинах, ростом скоростей вращения технологического оборудования в нефтяной, газовой, автомобильной, судостроительной и авиационной промышленности. Поэтому задачи разработки технологий изготовления деталей данного клас-
21
