CC BY
54
Шатова1Ю.А. , Лучинкин^А. ВКривощапов1А.А. , Алешина1 Н. Н.
г- Пензенский государственный университет, 2 - филиал ОАО «СО ЕЭС» - Пензенское РДУ
АНАЛИЗ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ ПО АВАРИЙНЫМ ОТКЛЮЧЕНИЯМ ЛЭП-220 кВ ПЕНЗЕНСКОЙ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАКОНА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОТКЛЮЧЕНИЙ
Расчет и анализ показателей надежности любого объекта возможен либо по некоторым усредненным параметрам, либо с использованием статистической информации. Как правило, при решении задач надежности предпочтение отдается именно статистическим методикам. Особенно важное значение приобретает статистическая информация при исследовании надежности объектов с особыми условиями эксплуатации, т.е. в случаях, когда использование усредненных параметров в расчетах привело бы к значительным искажениям результата.
В связи с этим, авторами была обработана информация по аварийным отключениям воздушных линий электропередачи (ЛЭП) напряжением 220 кВ, относящихся к Пензенской энергосистеме. ЛЭП-220 кВ были выбраны в качестве объекта исследования в связи со своей чрезвычайно высокой значимостью для Пензенской энергосистемы, а также для уточнения показателей потока отказов, функции вероятности безотказной работы и др.
Под аварийными отключениями принято понимать отключения ЛЭП, не связанные с проведением плановых ремонтных операций или технического обслуживания, произошедшие автоматически под воздействием сигналов релейной защиты и автоматики.
Анализу подверглись аварийные отключения воздушных ЛЭП напряжением 220 кВ, произошедшие в период 2000-2010 гг. Перечень отключений содержал также информацию о возможной причине, благодаря чему стало возможным выделить отдельные группы отключений.
Общая динамика количества аварийных отключений в соответствии с вызвавшими их причинами и распределением по годам представлена в таблице 1. Отдельной графой выделены отключения, которые не были восстановлены посредством автоматического или ручного повторного включения (АПВ или РПВ).
Таблица 1
№ п/ п Причина отключения 2000 г. 2001 г. 2002 г. 2003 г. 2004 г. 2005 г. 2006 г. 2007 г. 2008 г. 2009 г. 2010 г.
с неусп. АПВ с неусп. АПВ с неусп. АПВ с неусп. АПВ с неусп. АПВ с неусп. АПВ с неусп. АПВ с неусп. АПВ с неусп. АПВ с неусп. АПВ с неусп. АПВ
Не установлена 3 3 11 ■ 3 8 13 2 5 6 4 3 6 ■
2 Ошибка персонала 1
3 Погодные условия 2 12 4 б 3 1 3 3 1 9 2 4 5 4 1
4 Перекрытие деревьями 2 3 2 5 2 б 3 б 3 б 4 2 2 3 2 4 2 5 4 6 4
5 Поврежде- ние элементов ЛЭП 4 4 2 4 1 1 1 3 1
6 Набросы посторонних предметов 2 1 2
7 Пожар - - 1 2 - 1 2 -
8 Отказы оборудования ПС 5 3 2 4 3 3
Всего 8 23 7 27 7 11 3 19 3 34 8 14 4 20 5 18 5 20 6 23 9
За указанный период в оперативных журналах диспетчерского персонала всего было зафиксировано 211 аварийных отключений ВЛ-220 кВ. Из них 65 (30,8 % от общего числа) по причинам, оставшимся неустановленными; 1 отключение (0,5 %), вызванное ошибочными действиями персонала; 50 отключений (23,7 %) было связано с неблагоприятными погодными условиями - сильный ветер, гроза, гололедные отложения на проводах; 43 (20,4 %) были вызваны падением крупных веток и сухих деревьев на провода в условиях тихой безветренной погоды; 19 отключений (9 %) произошли по причине повреждения элементов самой ЛЭП; 17 (8 %) - из-за повреждений или отказов соответствующего оборудования подстанции; также были зафиксированы отключения из-за преднамеренных набросов предметов на провода ЛЭП - 7 (3,3 %) и связанных с пожарами в зоне прохождения трассы ВЛ - 9 (4,3 %).
Как следует из данных, приведенных в таблице 1, основными факторами, приводящими к аварийным отключениям ВЛ-220 кВ, являются неблагоприятные погодные условия и падение деревьев на провода. Рассмотрим эти явления более подробно.
В процессе проектирования ЛЭП на выбор ее элементов огромное влияние оказывают географическое и климатическое месторасположение будущего объекта. Соответствующие карты районов по ветровой, гололедной нагрузке, количеству грозовых часов в году и др. были составлены в период существования СССР. В последнее время во всем мире наблюдается тенденция к изменению климата, в связи с чем карты, составленные ранее, утрачивают свою актуальность в некоторых регионах. Например, зимой 2010-2011 и 2011-2012 гг. на территории Пензенской и других соседних областей наблюдалось атмосферное явление, совершенно не характерное для средних широт Русской равнины и вызвавшее массовую аварийность электрических сетей всех напряжений. Оно получило название «ледяной дождь».
Таким образом, можно предположить, что большое число аварийных отключений ВЛ по погодным причинам может быть снижено при пересмотре климатических карт для новых проектируемых ЛЭП. Существующие ЛЭП должны пройти процесс усиления конструкции.
Как известно, ВЛ имеет охранную зону, внутри которой вырубается вся крупная растительность, -просеку. Её ширина зависит от напряжения ВЛ и для 220 кВ составляет 4-6 м. При этом взрослые деревья иногда в высоту достигают 30 м и более. Это означает, что если на границе просеки ВЛ имеются старые сухие деревья, их падение в сторону ВЛ наверняка будет сопровождаться обрывом проводов или другими аварийными повреждениями. В связи с этим, можно рекомендовать в процессе вырубки просеки ВЛ, проводимой ежегодно, контролировать состояние близко растущих высоких деревьев и своевременно их ликвидировать.
Одной из частых причин аварийных отключений ВЛ принято считать их перекрытие птицами в весенний период гнездования. Однако, как следует из полученных статистических данных, для ВЛ-220 кВ эта причина не является решающей.
К собственным отключениям ВЛ-220 кВ относятся только отключения, вызванные повреждениями оборудования и элементов ЛЭП, а не внешними причинами различного характера. Процентное содержание таких отключений от общего числа сравнительно невелико, однако эти причины наряду с отказами и
повреждениями соответствующего подстанционного оборудования являются единственными причинами, подверженными прогнозированию с последующей ликвидацией или снижением их влияния.
У большого количества отключений (30,8 %) причины, их вызвавшие, так и остались неустановленными. В этих случаях оперативно-выездная бригада не обнаружила на ЛЭП никаких следов повреждений или перекрытия. Их можно отнести к отключениям, вызванным погодными явлениями, как например, выпадение сильной росы, значительный перепад температур и т. д.
Наглядное представление о вкладе каждого из перечисленных факторов в общее число аварийных отключений даёт диаграмма на рисунке 1.
17
19
1
50
■ 1
S2
□ 3
□ 4
□ 5
□ 6 В 7 □ 8
Рисунок 1 - Распределение общего числа аварийных отключений в зависимости от вызвавших их причин: 1- причина не установлена; 2 - ошибка персонала; 3 - неблагоприятные погодные условия; 4 - перекрытие деревьями; 5 - повреждение элементов ЛЭП; 6 - набросы посторонних предметов; 7 - пожар; 8
- отказы оборудования подстанции
Распределение аварийных отключений по годам анализируемого периода представлено на графике рисунка 2.
Количество отключений 35 30 25 20 15 10 5 0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Рисунок 2 - График распределения аварийных отключений за анализируемый период времени
Как следует из данного графика, общее количество аварийных отключений состоит из двух слагаемых: постоянной и переменнойчастей. Причём переменная составляющая часть изменяется циклически и имеет максимальное значение в 2002 и 2005 гг., а минимальное в 2003 и 2006 гг.В период 2009-2010 гг. также наблюдается планомерный рост числа аварийных отключений.
Разбивка общего количества аварийных отключений ВЛ-220 кВ по месяцам анализируемого периода представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 -
Полученное распределение практически полностью соответствует аналогичному распределению числа повреждений на ЛЭП 220кВ с грозозащитным тросом, приведенном у Ю.Б. Гука в [1] и может быть до некоторой точности представлено с помощью нормального закона распределения.
В этом случае функция распределения аварийных отключений ВЛ-220 кВ записывается следующим образом [1] :
F (X)
Х0 (x-т)2
—1= f e 2s2 dx .
На основании определенной функции распределения аварийных отключений в дальнейшем могут быть проведены все необходимые расчеты показателей надежности, результаты которых необходимы для орга-
низации эффективного процесса управления эксплуатацией электрических сетей. Необходимость учёта влияния надежности уже отмечалась авторами ранее [2].
ЛИТЕРАТУРА
1. Ю.Б. Гук, Н.А. Казак, А.В. Мясников. Теория и расчет надежности систем электроснабжения. Под ред. Р.Я. Федосеенко. М., Энергия, 1970. - 176 с.
2. Ю.А. Шатова, А.А. Кривощапов, Н.Н. Алешина. Необходимость учета надежности электроэнергетических систем. / Международная научно-практическая конференция «Энергосбережение, электромагнит-
ная совместимость и качество в электрических системах». Сборник статей./ Пенза, Приволжский Дом знаний, 2011 г.- с.133-135.
