CC BY
37
УДК 621.316.925
ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ 10 кВ ПУТЕМ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ
A.И. Гавриченко, д.т.н (ФГОУ ВПО Орел ГА У)
B.А. Чернышов (ФГОУ ВПО Орел ГАУ)
Для энергетических предприятий и других организаций, обслуживающих распределительные сети 10 кВ обеспечение их надежной и безопасной работы является актуальной задачей.
Наиболее частым видом повреждений в сетях являются однофазные замыкания на землю, которые неред о приводят серьезным авариям, а та же создают повышенную опасность для людей и животных.
Любой опытный работник распределительных сетей может привести множество примеров несчастных случаев, явившихся результатом работы сети с однофазным замы анием на землю.
Показатель аварийности ВЛ 10 кВ в расчете на 100 км линий составляет 6-7 аварий в год для районов с умеренным лиматом и 20-30 аварий в год для районов со сложными климатическими условиями [1].
При этом стоит отметить, что любая распределительная сеть в лючает в себя линии эле тропередачи 10 кВ разной длины, отличающихся при этом друг от друга техничес им состоянием, и соответственно о-личеством повреждений. Также необходимо принять во внимание и тот фа т, что распределение замы а-ний на землю в течение года неравномерно и определяется степенью влияния погодно- лиматичес их фа торов, зависящих от времени года, месяца и даже де ады.
Таким образом, существующий показатель аварийности сети в расчете на 100 км линий в год не позволяет энергетичес им предприятиям онтролиро-вать аварийность отдельных атегорий линий и обеспечивать их надежную и безопасную работу в течение года.
На основании вышеизложенного, перед авторами данной публикации была поставлена задача - разра ботать метод прогнозирования однофазных замы а-ний на землю, оторый позволил бы энергетичес им предприятиям, осуществлять поде адный мониторинг аварийности распределительной сети и планировать целенаправленное распределение сил и средств для разных атегорий линий, обеспечивая при этом их надежную и безопасную работу.
Для решения поставленной задачи на основании метода э спертных оцено , проведенного среди специалистов Орловских электрических сетей ВЛ 10 кВ были лассифицированы на следующие атегории, по длине - до 25 м, от 25 до 50 м и более 50 м, по техничес ому состоянию - хорошее, удовлетворительное, неудовлетворительное.
Для каждой категории линий был осуществлен сбор информации о оличестве однофазных замы а-ний на землю по де адам в течении трех лет.
На рис. 1 в качестве примера представлена гистограмма распределения однофазных замы аний на землю на 100 км по декадам для 2004-2006 г. для линий 10 кВ Орловских электрических сетей, длиной до 25 м, находящихся в хорошем техничес ом состоянии.
Гистограмме свойственны два ярко выраженных периода, хара теризующихся плавным ростом числа замы аний и последующим их снижением, это период с апреля по вторую де аду о тября в лючительно, а та же период с третьей де ады о тября по март включительно. Данное обстоятельство объясняется, действием разных погодно- лиматичес их фа торов, свойственных каждому периоду. Необходимо отметить то, что и техничес ое состояние и длинна, та же определяют оличество замы аний, возни ающих на линии, это объясняется тем, что линии, находящиеся в плохом техничес ом состоянии более уязвимы в отношении возни новения однофазных замы аний на землю, а протяженные линии имеют большой ем ост-ный то замы ания на землю, поэтому они испытывают на себе более высо ие перенапряжения.
0,25
5
месяцы (декады)
■ 2004 г. □ 2005 г. □ 2006 г.
Рис. 1.-Гистограмма распределения однофазных замыканий на землю (РУР_!1000 км по декадам за 20042006гг. для линий длиной до 25 м, находящихся в хорошем техничес ом состоянии
На основании вышеизложенного следует, что количество замыканий на землю воздушных линий 10 кВ, имеющих разные длину и техническое состояние, находится в определенной зависимости от погодноклиматических факторов, что позволяет для каждой категории линий применить методы вероятного прогнозирования, основанные на применении элементов регрессионного анализа [2].
В ачестве основных погодно- лиматичес их фа торов, влияющих на оличество замы аний на землю, были выбраны следующие:
Теплый период (с апреля по вторую декаду о к-тября включительно):
Х1 - средняя декадная температура поверхности
(°С);
Х2 - средняя декадная скорость ветра (м/с);
Х3 - количество осадков за декаду (мм);
Х4 - количество часов грозовой деятельности за де аду (ч).
Холодный период (с третьей де ады о тября по март в лючительно)
Х1 - средняя де адная температура воздуха (0С);
Х2 - средняя де адная с орость ветра (м/с);
Х3 - количество осадков за декаду (мм);
Х4 - оличество дней с гололедной нагруз ой за де аду (дней).
На основании данных метеостанции г. Курска, а также справочных данных [3] был произведен выбор уровней и интервалов варьирования выбранных фа -торов, натуральные значения уровней фа торов переводили в одовые безразмерные величины ( одирова-ли) по формуле:
Л; - X
І0
АХ;
(1)
где Xг- - кодовое значение I -го фактора; х^ - натуральное текущее значение I -го фактора; х^0 - основной уровень фактора; Ах;- - интервал (полуинтервал)
варьирования I -го фактора.
Рассчитанные кодированные значения факторов для нижнего и верхнего уровней варьирования соответственно равны:
хНУ = -1; хВУ = 1 .
Для описания зависимости количества замыканий на землю (У) от четырех влияющих факторов (X!, Х2, Х3, X), использовалось математическое уравнение первого поряд а:
У = ^0 + ^1Х1 + &2 X 2 + Ьз X з + Ь 4 X 4 + Ь2 Х1X 2 +
+ Ь з Xl X з + Ь14 Xl X 4 + Ь2з X 2 X 3 + Ь24 X 2 X 4 +
+ Ь34 X 3 X 4 + Ь123 X1X 2 X 3 + Ь124 X1X 2 X 4 + (2)
+ Ь134 х1х 3 х 4 + Ь234х 2 х 3 X 4 +
+ Ь1234 х1х 2 х 3 х 4
Коэффициенты уравнения регрессии определяют-
ся с использованием зависимостей:
N N
2 х о • ^ ■ Упг
, и =1 0 ис , и =1 1 ис
Ь0 = „ , Ьі =
N
N
N
ъи =
хі • х і -уис
и =1
N
N
ЪЧк
Ь хі • хі • хк • Уис
и =1
N
N
ЪуЫ =
и:=1 хі'хі • хк •х/ • Уис
N
(3)
где Уис - среднее за три года значение количества
замыканий за декаду.
После нахождения коэффициентов уравнения для разных атегорий и периодов года, и провер и их статической значимости с помощью критерия Стьюден-та, уравнения принимают завершенный вид.
В качестве примера представим полученные уравнения для ранее рассмотренной атегории линий - длиной до 25 м, находящихся в хорошем техниче-с ом состоянии для теплого и холодного периодов года.
Уравнение регрессии для линий длиною от 0 до 25 м, находящихся в хорошем техничес ом состоянии для теплого периода года:
У=0,1017438+0,0042429Х1+0,0018000Х2+
+0,0042858Х4-0,0018964Х1Х2- (4)
-0,0023036Х1Х4+0,0017464Х1Х2Х3Х4
Уравнение регрессии для линий длиною от 0 до 25 м, находящихся в хорошем техничес ом состоянии для холодного периода года.
У=0,0857563+0,0059305Х1+0,0015076Х2+ +0,0036476Х4-0,0020935Х1Х2--0,0018399Х1Х4+0,0020971Х1Х2Х4+ (5)
+0,0017005Х2Х3Х4
Проверка адекватности полученных уравнений по Р-критерию (критерию Фишера) доказывает то, что они достаточно точно хара теризуют влияние рассматриваемых фа торов на возни новение замы аний на землю.
На основании полученных результатов и анализа уравнения регрессии можно сделать следующие выводы.
Наибольшее влияние на возникновение замыканий на землю за де аду, а в теплый, та и в холодный период о азывает средняя де адная температура. Существенное воздействие на возникновение замыканий на землю о азывает оличество часов грозовой деятельности за де аду, особенно сильное воздействие грозы с азывается при относительно низ их летних температурах, примерно та ое же воздействие
оказывает количество дней с гололедной нагрузкой за декаду. Менее значительное влияние в течение теплого и холодного периодов года оказывает средняя де-
адная с орость ветра, причем влияние ветра усиливается при снижении средней декадной температуры. Отдельного влияния количества осадков за декаду в течение года, практически не наблюдается, однако совместное влияние осад ов с другими погодными факторами оказывает незначительное воздействие на возни новение замы аний на землю.
Для автоматической обработки большого количества данных при прогнозировании однофазных замы-аний на землю, разработано программное обеспечение 8ЕАМ - синоптик замыканий, рабочее окно программы представлено на рисун е 2.
В
И нформация
Теплый период Холодный период
(ноябрь-март)
Климатические факторы
Среднедекадная температура воздуха (“С) Среднедекадная Сумма осадков скорость ветра (м/с] за декаду (мм) Количество дней с гололедом
П пгз |ГЦ
Классификация линий по длинне до 25 км от 25 до 50 км от 50 км и более
(і С С
Сумарная протяженность линий (км), находящихся
В хорошем техническом В удовлетворительном В неудовлетворительном
состоянии техническом состоянии техническом состоянии
¡3500 [2000 ]1500
| Прогнозирование количества замыканий на землю за декаду |
13,111331 |3,2Є0124 14,010742
Итого 10,382247 замыканий или 0,148317814285714 замыканий /100 км
Рисунок 2 - Рабочее окно программы 8ЕАМ
та им образом, предложенный метод прогнозирования однофазных замы аний на землю в распределительных сетях 10 В позволит энергетичес им
предприятиям (на основании имеющихся у них данных по разным атегориям линий, а та же на основании поступающих сводо прогноза погоды) своевременно осуществлять ремонтно-восстановительные работы на наиболее уязвимых линиях, что позволит предотвратить массовое возни новение замы аний на землю, а следовательно повысит безопасность распределительной сети.
Литер атур а
1. Арцишевский, Я. Л. Определение мест повреждения линий эле тропередачи в сетях с изолированной нейтралью: Учеб. пособие для ПТУ / Я.Л. Арцишевский - М.: Высш. шк., 1989. - 87с.
2. Гмурман, В.Е.Теория вероятностей и математическая статистика: Учеб. пособие для вузов / В.Е Гмурман. - М.: Высш. шк., 2003. - 479 с.
3. ГОСТ 16350-80. Климат ССР. Районирование и статистичес ие параметры лиматичес их фа торов для технических целей. - М.: Издательство стандартов, 1986. - 140 с.
УДК 697.34
ПОКАЗАТЕЛИ ДЛЯ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
В.П. Горшенин, к.т.н. (ФГОУВПО Орел ГАУ)
Повышение энергетической эффективности отдельных элементов системы централизованного теплоснабжения ( отлов, тепловой сети, теплообменни-ов, систем водяного отопления, зданий) направлено на снижение потребления и потерь ими энергетиче-с их ресурсов: топлива, тепловой и эле тричес ой энергии.
В рамках проводимых исследований система теплоснабжения рассматривается в виде системы, состоящей из двух основных цир уляционных олец и сово упности сопутствующих олец.
Порядковый номер основных колец возрастает от источника теплоты к потребителю. Первое циркуляционное кольцо (к=1), представляет собой совокупность газоходов котла (его газовый тракт) и замыкается на о ружающую среду; оно обеспечивает нагрев проду тами сгорания теплоносителя (воды) при его движении по трубам водяного тракта котла.
Второе кольцо (к=2) включает в себя водяной тракт котла, трубопроводы тепловой сети и замыкается или на один из аналов наиболее удаленного теп-лообменни а или на онтур наиболее удаленной системы отопления, под люченной по зависимой схеме. Отмеченное кольцо представляет собой расчетный онтур тепловой сети.
К сопутствующим кольцам относятся кольца 3 (к=3). Эти кольца включают в себя главный стояк, магистрали систем отопления и их последний стоя и начинаются они с канала теплообменника. Кольца 3 представляют собой расчетный контур систем отопления, подсоединенных тепловой сети по независимой схеме (через теплообменни ).
Кроме того, в рамках кольца 2 выделяются промежуточные (рядовые) кольца 2 , в которых замыкающими элементами (к=3 , 4) являются, соответственно, зависимо подсоединенные системы отопления и теплообменни и, предшествующие замы ающему элементу кольца 2. В кольцах 2 и 2 их начальные участки до замыкающих элементов 3 и 4 являются общими.
Энергетичес ая эффе тивность теплообменного оборудования ( отлов и теплообменни ов, систем отопления) хара теризуется полнотой использования в нем подведенной теплоты. Чем меньше конечное значение 12гк температуры греющего теплоносителя при заданном ее начальном значении 11гк, т.е. чем больше перепад его температуры Д1гк при заданном значении его расхода вк, тем больше значение теплового пото а, переданного от греющего теплоносителя нагреваемому, тем выше энергетичес ая эффе тив-ность теплообменного оборудования.
Оценка энергетической эффективности котлов (к=1), как известно, осуществляется с использованием коэффициента полезного действия (КПД) [1]:
<к = Оис^ОрпЪ (1)
