CC BY
71
УДК 621.311.1 И.В. Наумов, Д.В. Чернов
СОСТОЯНИЕ СЕЛЬСКОЙ ЭНЕРГЕТИКИ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ НА ПРИМЕРЕ ЖИГАЛОВСКОГО РАЙОНА ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ
Излагается сложившаяся ситуация в распределительных сетях Жигаловского района. Обсуждаются особенности структуры и эксплуатации данных сетей. Приведены расчетные показатели надежности по данным сетям на основе реальных данных и их сравнение с общероссийскими показателями надежности. Описано применение коэффициента готовности с учетом низкого качества напряжения и его преимущество перед другими коэффициентами надежности.
Ключевые слова: электроснабжение, уровень надежности, коэффициент готовности, параметр потока отказов.
I.V. Naumov, D.V. Chernov MODERN STATE OF THE RURAL POWERENGINEERING IN THE ZHIGALOV REGION, IRKUTSK REGION
The modern situation in the distributive networks of Zhigalovo district is stated. The peculiarities of structure and operation of these networks are discussed. The specified rates of reliability in these networks on the basis of real data and their comparison with common Russian rates of reliability are presented. The application of readiness coefficient with the account of low voltage quality and its advantage against other reliability coefficients is described.
Key words: electric power supply, level of reliability, readiness coefficient, parameter of failure rate.
Протяженность сельских распределительных электрических сетей обусловлена рассредоточенным размещением сельских населенных пунктов и различных производств. Из общего количества находящихся в эксплуатации в Российской Федерации электрических сетей около 65% подстанций и 80% линий электропередачи составляют подстанции и линии напряжением 35 кВ и ниже, именно сельскохозяйственного назначения [1].
Сложившиеся распределительные сети построены по радиальному принципу и, как правило, состоят из ненадежных элементов. Это - алюминиевые провода малых сечений, низкая механическая прочность опор, высокая повреждаемость комплектных трансформаторных подстанций (КТП) 10/0,4 кВ и др. При этом практически отсутствует оборудование для автоматизации. К настоящему времени распределительные сети, в особенности напряжением 10 кВ, не удовлетворяют современным требованиям по критериям надежности электроснабжения и качества электроэнергии.
Надежность электроснабжения сельскохозяйственных потребителей непосредственно связана с аварийными отключениями распределительных сетей, наибольшее число которых приходится на воздушные линии напряжением 10 кВ. Сведения об уровне аварийности ВЛ позволяют не только более эффективно управлять надежностью систем электроснабжения, но и разрабатывать рекомендации по эффективным способам резервирования ответственных потребителей аграрно-промышленного комплекса (АПК).
Для того чтобы оценить реальное состояние распределительных сетей, необходимы знания динамики изменения уровня надежности в этих сетях. Таким образом, возникает потребность статистической информации по перерывам электроснабжения в исследуемых электрических сетях.
Для оценки состояния надежности электроснабжения в качестве примера были взяты исходные данные по Жигаловскому РЭС Восточных электросетей Иркутской области. В качестве источника информации использовались журналы аварийных отключений, журналы преднамеренных отключений, суточные ведомости нагрузок, схемы электроснабжения, схемы подстанций, паспортная документация. Средний срок эксплуатации линий, отходящих от подстанции Жигалово, составляет 27 лет.
По результатам собственных исследований было выявлено, что воздушные линии выполнены в основном на деревянных опорах, что от общего количества опор составляет 97%. И только 3% приходится на железобетонные опоры. Из общего количества распределительных сетей 10, 20, 35 кВ по Жигаловскому району 80% линий находятся в неудовлетворительном состоянии. Если рассмотреть виды и количества от-
ключений, то будет видно, что самое большое количество отказов было вызвано падениями деревьев на линии электропередач (29,8 %) и невыявленными отказами (23,4%), также наиболее частыми причинами отказов были повреждения, вызванные мокрым снегом с дождем (17%), повреждениями у потребителей (10,6 %) и повреждения КТП (6,4 %).
Для распределительных сетей уровень надежности ВЛ 10 кВ оценивался потоком отказов со и средним временем их устранения г . Данные для вычисления этих параметров были взяты из аварийных журналов оперативной диспетчерской службы ООО «Иркутская электросетевая компания».
Результаты расчетов показали, что поток отказов ВЛ 10, 20 кВ за 2002-2004 годы в основном почти по всем направлениям имеет тенденцию к росту и только в единичных случаях динамику к уменьшению.
Также имеют явные тенденции к росту такие показатели, как количество аварийных отключений, аварийный недоотпуск электроэнергии, количество преднамеренных отключений, которые в свою очередь приводят к росту недоотпуска электроэнергии.
Ниже представлена таблица сравнения полученных показателей надежности по Восточным электросетям Иркутской области с общероссийскими показателями надежности [2].
Сравнение полученных показателей надежности по Восточным электросетям Иркутской области
с общероссийскими показателями надежности
Наименование ВЛ Параметр потока отказов на 100 км ы Среднее время восстановления после отказа Тв, ч
1/год. 2002 г. 1 / год. 2003 г. 1/год. 2004 г. 1/год Среднерос- сийские 2002 г. 2003 г. 2004 г. Среднерос- сийские
Жигалово-Г рузновка 24,4 63,2 26,2 7,6 12,4 7,2 7,0 6,0
Жигалово-Петрово 1,42 11,4 18,5 7,6 6 7,2 3,7 6,0
Жигалово-Чикан 4,3 8,6 8,6 7,6 7,0 3,3 3,1 6,0
Знаменка-Тыпта 29,3 3,6 10,9 7,6 7,0 0 3,3 6,0
Знаменка-Н. Слобода 8,1 0 0 7,6 1,5 0 0 6,0
Тимошино- Лукиново 7,0 3,5 7,0 7,6 5,5 4,0 16,0 6,0
Как видно из данных, параметр потока отказов по таким линиям, как Жигалово-Грузновка, Жигалово-Петрово, Жигалово-Чикан, Тимошино-Лукиново во много раз превышает среднероссийский показатель параметра потока отказов. Среднее время восстановления отказа по линиям Жигалово-Грузновка, Жигалово-Петрово, Тимошино-Лукиново также несколько превышает среднероссийский показатель среднего времени восстановления. Исходя из этого, можно сделать вывод, что данные линии электропередачи находятся в неудовлетворительном состоянии, что связано с длительным периодом эксплуатации сетей при отсутство-вии необходимого обновления оборудования.
Для отображения более полной картины состояния распределительных сетей нами были применены коэффициент готовности при отказах и коэффициент готовности с учетом низкого качества напряжения. Последний коэффициент более объективно отображает действительное состояние распределительных сетей.
• Коэффициент готовности при отказах
*■ ”>
где Гн - наработка между отказами;
т - среднее время восстановления.
• Коэффициент готовности с учетом низкого качества электроэнергии (показатель, предлагаемый в данной статье для целей комплексного рассмотрения как надежности, так и качества электроснабжения)
Т - 17
^ ' кая не норм
Т
"ал
ненорм откл як ?
кал
Г.......... = п„..........+
где Ткал - календарное число часов в году;
Т - количество часов нахождения объекта в отключенном состоянии из-за аварий;
откл ^ г ’
Тнк - время работы потребителя при качестве электроэнергии, не соответствующем ГОСТ 13109-97.
На рисунке 1 представлены изменения параметра потока отказов по основным ЛЭП распределительной сети Жигаловского района. На рисунке 2 приведена динамика изменения коэффициента готовности электроснабжения при отказах элементов сети и коэффициента готовности, дополнительно учитывающего период работы потребителей с низким напряжением.
- - - Жигалово - Грузновка
------Жигалово - Петрово
------Жигалово - Чикан
......Знаменка - Тыпта
Рис. 1. Изменение параметра потока отказов магистральных ЛЭП
Как видно из графиков, при ухудшении коэффициента готовности, связанного только с отказами (1), происходит и ухудшение показателя коэффициента готовности с учетом низкого качества напряжения (2). Если сопоставить рисунки 1 и 2, то видно, что при ухудшении показателя параметра потока отказов происходит и ухудшение таких показателей надежности, как коэффициент готовности при отказах и коэффициент готовности с учетом низкого качества напряжения.
*
X
ьс
иг
ьс
1
0,99 -0,98 -0,97 0,96 0,95 0,94 -0,93 0,92 -0,91
Кг
- Кгнк
'
2002
2003
2004
Рис. 2.. Изменение коэффициента готовности при отказах элементов сети Кг и коэффициента готовности с учетом низкого качества напряжения Кгнк на ВЛ Жигалово-Грузновка за 2002-2004 годы
Исходя из изменения данного коэффициента, можно судить о действительном техническом состоянии линии и о том, в каком состоянии она будет через некоторое время. Если рассмотреть линию электропередачи, только что введенную в эксплуатацию, то у нее будут нормальные показатели надежности, в том числе и коэффициент готовности при отказах элементов сети. В случае, если эта линия электропередачи продолжительный отрезок времени в году работает при больших перегрузках, то в этом же периоде или в недалеком будущем произойдет рост аварийных выходов из строя оборудования этой линии, что приведет к ухудшению показателей надежности.
В то же время при перегрузках этих линий неизбежно будет иметь место снижение напряжения на шинах электроприемников, питающихся от этой линии. В результате снижение надежности ВЛ приведет к снижению качества электроэнергии.
Анализ состояния исследуемых сетей приводит к выводу, что восстановление или реконструкция сетей в прежних параметрах и полном объеме по экономическим и техническим причинам сегодня нецелесообразна, а в ряде случаев и невозможна. Новые условия изменили требования, предъявляемые к сетям, возникла настоятельная необходимость в коренном обновлении сетей, создании сетей нового поколения, отвечающих складывающимся новым экономическим требованиям и современному техническому уровню распределения энергии в соответствии с требованиями потребителя.
На данный момент политика сетевых предприятий в области технического перевооружения и реконструкции сетей должна быть направлена исключительно на обеспечение своевременной замены морально и физически устаревшего оборудования, снижающего показатели надежности электроснабжения и качества электроэнергии.
Также возникает острая необходимость в увеличении пропускной способности действующих электрических сетей в связи с ростом или перераспределением электрических нагрузок; улучшении системы учета количества и качества получаемой и отпускаемой энергии; снижении потерь электроэнергии на передачу по распределительным сетям; использовании новых средств автоматизации и новых технологий обслуживания.
Проблемы, изложенные здесь, также относятся и к сельским сетям других регионов России. Следует отметить, что максимальный эффект для повышения надежности электроснабжения, а следовательно, и качества электрической энергии, может быть получен при комплексном использовании различных мероприятий и средств. Оптимальные сочетания этих мероприятий определяются конкретными условиями и техникоэкономическими характеристиками оборудования, а также наличием необходимых финансовых ресурсов.
Выводы
1. В распределительных сетях сельского назначения складывается опасная ситуация с точки зрения надежности электроснабжения потребителей.
2. Необходимо, в первую очередь, начать замену электросетевого оборудования, устаревшего как физически, так и морально.
3. Необходимо разработать современную концепцию развития электросетей на перспективу и следовать ей при строительстве новых электросетевых объектов.
4. Реализовать формы договоров, где учитывалась бы дополнительная оплата за надежность электроснабжения, в качестве одного из источников финансирования улучшения состояния сетей сельских районов в Иркутской области.
Литература
1. Использование электроэнергии в сельском хозяйстве и электроснабжение сельскохозяйственных районов: сб. науч. тр. / науч. ред. А.В. Луковников; МИИСП. - М., 1984. - 112 с.
2. Воропай, Н.И. Надежность систем электроснабжения / Н.И. Воропай. - Новосибирск: Наука, 2006. -205 с.
'--------♦-----------
