CC BY
10
DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2017.66.151 Сидоров А.И.1, Таваров С.Ш.2, Маджидов Г.Х.3
1ORCID: 0000-0001-5024-6728, доктор технических наук, профессор Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, 2ORCID: 0000-0002-2875-2752, кандидат технических наук, 3ORCID: 0000-0002-9470-3158, соискатель, 2,3Таджикский технический университет имени академика М.С. Осими, Душанбе, Таджикистан УРОВЕНЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ Г. ДУШАНБЕ
Аннотация
Для оценки состояния элементов городских распределительных сетей 6-10 кВ необходимо произвести расчет показателей надежности элементов схем электроснабжения, которое позволяет определить степень надежности рассматриваемых элементов. В статье рассматриваются уровни показателей надежности элементов городских распределительных сетей напряжением 6-10 кВ города Душанбе выраженной виде количественной оценки, полученные из годовых отчетов за периоды 2012-2016 гг. Приводятся данные по протяженностям воздушных, кабельных линий электропередач и количеств городских силовых трансформаторов напряжением 6-10/0,4 кВ. Рассчитываются следующие показатели надежности: интенсивность и частота отказов, среднее время восстановления, а также недоотпуск электроэнергии за счет перерыва электроснабжения связанная с отказами элементов.Для количественной оценки полученные результаты сравниваются с литературными источниками.
Ключевые слова: воздушные линий, кабельные линий, отказ, надежность.
Sidorov A.I.1, Tavarov S.S.2, Madzhidov G.Kh.3
1ORCID: 0000-0001-5024-6728, PhD in Engineering, Professor South Ural State University,Chelyabinsk, Russia 2ORCID: 0000-0002-2875-2752, PhD in Engineering, 3ORCID: 0000-0002-9470-3158, External Doctorate Student, Tajik Technical University named after Academician M.S. Osimi, Dushanbe, Tajikistan LEVEL OF RELIABILITY INDICATORS OF ELEMENTS OF DISTRIBUTION NETWORK IN DUSHANBE
Abstract
To assess the state of the elements of 6-10 kV city distribution networks, it is necessary to calculate the reliability indicators of the elements ofpower supply schemes, which enables the determination of the degree of reliability of the elements in question. The article deals with the levels of indicators of reliability of elements of city distribution networks with voltage of 6-10 kV in Dushanbe expressed in a quantitative form and are obtained from annual reports for the periods of2012-2016. The data on the lengths of air, cable power lines and the number of urban power transformers of 6-10/0.4 kV voltage are given. The following reliability indicators are calculated: Intensity and frequency offailures, average recovery time, as well as the under-supply of electricity due to an interruption in power supply associated with failures of the elements. The results obtained are compared with published sources for quantitative evaluation.
Keywords: air lines, cable lines, failure, reliability.
На состояния уровня показателей надежности элементов систем электроснабжения могут влиять множество факторов большая часть, из которых имеет, случайны характер. Согласно [10, С. 8] качественные показатели надежности не пригодны для инженерных целей.
Таким образом, для практических расчетов в системах электроснабжения используют количественные характеристики надежности, основанные на методах теории вероятности и математической статистики [10, С. 11-15]. Преимущество и недостатки ряда этих методов приведены [10, С. 20 - 30].
В статье для оценки показателей надежности элементов распределительной сети напряжением 6-10 кВ будем использовать количественный характер надежности [2, С. 6, 3, С. 5], [7, С. 8], [8, С. 4], [9, C. 10]. Преимущество количественной оценки является в том что, она позволять характеризовать надежность [1]: наглядно, учесть все факторы, влияющие на надежность, способность отслеживать изменение надежности во времени. Согласно [10, С. 11, 15] основными показателями надежности элементов схемы электроснабжения являются: интенсивность и частота отказов, а также средняя время восстановления. По результатам, которых также можно оценить числовые значения недоотпуска электроэнергии.
Для количественно оценки показателей надежности за исходные данные были приняты годовые отчеты ОАО «Гор. Электросеть г. Душанбе» за рассматриваемые периоды, а именно 2012-2016 гг [4].
Необходимо отметить, что для количественной оценки показателей надежность по данным годовых отчетов ОАО «Гор. Электросеть г. Душанбе» за рассматриваемые периоды были приняты устойчивые отказы.
Проведенный обзор состояния электрооборудования рассматриваемого объекта [5, С. 3, 6] и причины их нарушений [6, С. 4-7] показывает что, большая часть электрооборудования городских распределительных сетей находятся за пределами допустимых нормами значения.
Для определения показателей надежности распределительных сетей были собраны и обработаны информации по повреждаемости элементов систем электроснабжения и отключения электрооборудования распределительных сетей г. Душанбе напряжением 6, 10 кВ.
В табл. 1-3 приведено протяженность кабельный (КЛ) и воздушных (ВЛ) линий а также количество трансформаторных подстанций (ТП) по учетным годам.
Таблица 1 - Протяженность ВЛ 6,10 кВ
Год РЭС Сомони (км) РЭС Шохмансур (км) РЭС Фирдавси (км) РЭС Сино (км) Общий по«Гор.сеть г. Душанбе» (км)
2012 62,88 48,19 73,76 57,10 241,93
2013 62,98 48,19 57,10 73,76 242,03
2014 65,98 58,35 70,78 79,03 274,14
2015 65,98 58,35 73,48 79,03 274,84
2016 41,19 43,28 89,67 107,22 281,37
Таблица 2 - Протяженность КЛ 6,10 кВ
Год РЭС Сомони (км) РЭС Шохмансур (км) РЭС Фирдавси (км) РЭС Сино (км) Общий по «Гор.сеть г. Душанбе» (км)
2012 127,52 129,20 243,70 264,21 764,63
2013 145,39 136,72 252,75 281,62 816,49
2014 159,34 143,38 258,77 319,03 880,53
2015 162,84 147,58 263,27 324,49 898,19
2016 192,27 166,11 235,16 341,53 935,09
Таблица 3 - Количество трансформаторов ТП 6, 10 кВ
Год РЭС Сомони (шт.) РЭС Шохмансур (шт.) РЭС Фирдавси (шт.) РЭС Сино (шт.) Общий по «Гор.сеть г. Душанбе» (шт.)
2012 384 262 247 564 1457
2013 274 256 235 518 1283
2014 329 300 292 660 1581
2015 337 305 300 686 1628
2016 317 328 282 580 1507
Частота отказов элементов электрической сети, ВЛ и КЛ, а также ТП (РП), рассчитывались из соотношения, что для ЛЭП обычно данный показатель рассчитывается на 100 км в год [10, С. 11-15 ]:
a i = п i/Ni ■ 1 0 0 (год ~1 / 1 0 0 км), (1)
где ai - частота отказа КЛ или ВЛ (на 100 км линии), п i - число отказов для линий (шт./год), N - протяженность линий (км).
В табл. 4 приведено количество аварийных отключений ВЛ напряжением 6, 10 кВ.
Таблица 4 - Аварийное отключение ВЛ за 2012-2016 года
РЭС-ы 2012 2013 2014 2015 2016
Сино 100 126 186 146 145
Фирдавси 47 55 103 92 72
Сомони 56 66 50 100 68
Шохмансур 60 68 46 89 58
Итого 263 315 385 427 343
Произведем расчет интенсивности отказа ВЛ, на примере РЭС-а Сино за 2016 год. По формуле
ШI = щ/1 , (2)
где ш ¿- интенсивность отказов за год на 1 км длины ЛЭП, 1/год; ш I - количество отключений, шт; I - длина линии, км.
щ = 145/107,22 = 1,352 Для остальных периодов расчеты производится аналогично и результаты расчета сводятся в табл. 5.
Таблица 5 - Резултаты расчета интенсивности отказов по ВЛ 6, 10 кВ
Год РЭС Сомони (шт.) РЭС Шохмансур (шт.) РЭС Фирдавси (шт.) РЭС Сино (шт.) Общий по «Гор.сеть г. Душанбе» (шт.)
2012 0,891 1,307 0,502 1,874 1,087
2013 1,080 1,369 0,911 1,708 1,289
2014 0,758 0,754 1,455 2,480 1,434
2015 1,516 1,525 1,252 1,847 1,55
2016 1,651 1,340 0,803 1,352 1,219
В табл. 6 приведено количество аварийных отключений кабельных линий (КЛ) напряжением 6, 10 кВ.
Таблица 6 - Аварийное отключение КЛ за 2012-2016 года
РЭС/ год 2012 2013 2014 2015 201 6
Сомони 165 179 242 245 185
Шохмансур 105 107 194 223 199
Фирдавси 140 178 241 190 253
Сино 235 251 448 464 509
Итого 645 312 1125 1122 116 2
Произведем расчет интенсивности отказа КЛ, на примере РЭС-а Сино за 2016 год.
щ = 509/341,53 = 1,49
Для остальных периодов расчеты производится аналогично и результаты расчета сводятся в табл. 7.
Таблица 7 - Резултаты расчета интенсивности отказа КЛ 6, 10 кВ
Год РЭС Сомони (шт.) РЭС Шохмансур (шт.) РЭС Фирдавси (шт.) РЭС Сино (шт.) Общий по «Гор.сеть г. Душанбе» (шт.)
2012 1,294 0,812 0,574 0,889 0,844
2013 1,231 0,783 0,704 0,891 0,382
2014 1,519 1,353 0,931 1,404 1,278
2015 1,505 1,511 0,722 1,430 1,249
2016 0,962 1,198 1,076 1,490 1,243
Определяем частоту отказов оборудования ТП (РП):
Лоб = Поб/Моб ■ 1 о О (год~ V 1 0 0 ) , (3) где аоб - частота отказа оборудования ТП, РП (на 100 шт.); поб - число отказов оборудования ТП, РП (шт.); Моб- общее количество ТП, РП (шт).
В табл. 8 приведено количество аварийных отключений ТП напряжением 6, 10 кВ.
Таблица 8 - Аварийные отключения по ТП - 6, 10 кВ
РЭС/месяцы 2012 2013 2014 2015 2016
Сино 255 258 353 258 217
Фирдавси 117 100 124 100 103
Сомони 91 68 68 72 56
Шохмансур 57 55 55 87 86
Итого 520 481 602 517 462
В качества примера приведем расчет для РЭС-а Сино за 2016 год.
аоб = 2 17/580 ■ 1 00 =37,41 шт. 145
Для остальных периодов расчеты производится аналогично и результаты расчета сводятся в табл. 9.
Таблица 9 - Резултаты расчета частота отказов оборудования ТП 6, 10 кВ
Года РЭС Сомони РЭС Шохмансур РЭС Фирдавси РЭС Сино Общий по «Гор.сеть г. Душанбе»
Поб аоб Поб аоб Поб аоб Поб аоб Поб аоб
2012 91 23,7 57 21,76 117 47,3 255 45,2 520 35,7
2013 84 30,6 60 23,4 127 54,0 294 56,7 565 44,0
2014 68 20,6 55 18,3 124 42,4 353 53,4 602 38,0
2015 72 21,3 87 28,5 100 33,3 258 37,6 517 31,7
2016 56 17,6 86 26,2 103 36,5 217 37,4 462 30,6
Среднее время восстановления оборудования рассчитывалось из следующего соотношения:
No
тв = ^гв/м0,( 4) ¿=1
где Ьв - общая длительность восстановления 1-го элемента сети (ч); N0 - количество изделий, поставленных на восстановление.
Таблица 10 - Резултаты расчета с
зеднее время восстановления оборудования 6,10 кВ
Года РЭС Сомони РЭС Шохмансур РЭС Фирдавси РЭС Сино Общий по «Гор.сеть г. Душанбе»
1в ТВ 1в ТВ 1в ТВ 1в ТВ 1в Тв
2012 778,5 2,0 680,4 2,6 859,8 3,4 1840,5 3,2 4159,4 2,8
2013 802,1 2,9 702,7 2,7 1036,7 4,4 2148,2 4,1 4689,4 3,6
2014 758,3 2,3 672,7 2,2 1022,3 3,5 2099,3 3,1 4552,7 2,8
2015 901,3 2,6 855,5 2,8 802,0 2,6 1740,8 2,5 4299,7 2,6
2016 441,4 1,3 500,6 1,5 596,1 2,1 1509,2 2,6 3047,5 2,0
Ниже в табл. 11 приводиться значения недоотпуска электроэнергии за рассматриваемые периоды.
Таблица 11 - Недоотпуски электроэнергии по учетным годам
Года млн. Втч
2012 4,2
2013 3,1
2014 5,7
2015 6,1
2016 4,5
Итого 23,7
Результаты расчетов уровней показателей надежностей характеризованные в виде количественной оценки сравнивались [9, С.126, 128]. Данные показатели показывают что, большая часть показателей надежности для рассматриваемых элементов распределительной сети 6, 10 кВ имеют превышения.
Список литературы / References
1. Правила устройства электроустановок Раздел 4: Распределительные устройства и подстанции - Введ. 01.10.2003. -7-е изд. -М.: НЦ ЭНАС. -2003. -100 с.
2. Папков Б. В. Вероятностные и статистические методы оценки надежности элементов и систем электроэнергетики: теория, примеры, задачи: учеб. пособие. / Б.В. Папков, В.Л. Осокин - НГИЭУ. Княгинино, 2015. 356 с.
3. Сидоров А.И. Исследование причин нарушений в работе сельских электрических сетей 6-35 кВ/ А.И. Сидоров, С.Н. Трофимова // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -2009. - № 4. -С. 29-31.
4. Технический годовой отчет ОАО «Горэлектросеть г. Душанбе» с 2012 по 2016 гг.
5. Таваров С. Ш. Состояние электрического оборудования в городских электрических сетях г. Душанбе ОАХХ «Барки Точик» [Текст] / С. Ш. Таваров, Г. Х. Маджидов, Э. А. Фирдавс // Электробезопасность. - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2016. - №2 - С. 4-12.
6. Таваров С.Ш. Анализ причин нарушений в городских электрических сетях г. Душанбе / С.Ш. Таваров, Г.Х. Маджидов// Электробезопасность. - 2016. - №1. С. 25-30.
7. Трофимова С.Н. Анализ повреждаемости электрооборудования в городских электрических сетях 6-35 кВ / С. Н. Трофимова // Электробезопасность. - 2007. - № 4. - С. 33-41.
8. Трофимова С.Н. Повышение надежности электроснабжения в условиях современного города / С. Н.
Трофимова, С. П. Максимов // - Электро. Серия «Надежность электроустановок». - 2014, №4. С. 40-42.
9. Чернов Д.В. Исследование влияния надежности системы электроснабжения на качество электроэнергии на шинах сельских потребителей: авторефератдис. ... канд. тех. наук / Д.В.Чернов. -Иркутск: Изд-во Институт систем энергетики СО РАН, 2009. -25 с.
10. Шеметов А. Н. Надежность электроснабжения: учебное пособие для студентов специальности 140211 «Электроснабжение» / А. Н. Шеметов. - Магнитогорск : ГОУ ВПО «МГТУ им. Г. И. Носова», 2006. 149 с.
Список литературы на английском языке / References in English
1. Pravila ustrojstva jelektroustanovok Razdel 4: Raspredelitel'nye ustrojstva i podstancii [Regulations for electrical installation Section 4: Distributing devices and substations]. - Vved. 01.10.2003. -7-e izd. -M.: NC JeNAS. -2003. -100 p. [in Russian]
2. Papkov B. V., Osokin V. L. Verojatnostnye i statisticheskie metody ocenki nadezhnosti jelementov i sistem jelektrojenergetiki: teorija, primery, zadachi: ucheb. Posobie [Probabilistic and statistical methods of assessment of reliability of elements and systems of power industry: theory, examples, tasks: studies. grant.] / B.V. Papkov, V.L. Osokin - NGIJeU. Knjaginino, 2015. 356 p. [in Russian]
3. Sidorov A.I., Trofimova S.N. Issledovanie prichin narushenij v rabote sel'skih jelektricheskih setej 6-35 kV [Research of the reasons of violations in work of rural electrical networks of 6-35 kV] // Mehanizacija i jelektrifikacija sel'skogo hozjajstva [Mechanization and electrification of agriculture]. 2009. - № 4. P 29-31. [in Russian]
4. Tehnicheskij godovoj otchet OAO «Goijelektroset' g. Dushanbe» s 2012 po 2016 gg [The technical annual report of JSC City Electric Supply Company of Dushanbe from 2005 to 2015].
5. Tavarov S. Sh., Madzhidov G. H., Firdavs Je. A. Sostojanie jelektricheskogo oborudovanija v gorodskih jelektricheskih setjah g. Dushanbe OAHH «Barki tochik» [The condition of the electrical equipment in city electric networks of Dushanbe OHHH «Barki Tojik»] // Jelektrobezopasnost' [Electrical safety]. 2016. №2. P. 4-12. [in Russian]
6. Tavarov S.Sh., Madzhidov G.H Analiz prichin narushenij v gorodskih jelektricheskih setjah g. Dushanbe [Analysis of disturbances in urban electric networks Dushanbe] // Jelektrobezopasnost' [Electrical safety]. 2016. №1. P. 25-30. [in Russian]
7. Trofimova S. N. Analiz povrezhdaemosti jelektrooborudovanija v gorodskih jelektricheskih setjah 6-35 kV. [The analysis of damageability of electric equipment in city electrical networks of 6-35 kV] // Jelektrobezopasnost' [Electrical safety ]. 2007. №4. P. 33-41. [in Russian]
8. Trofimova S. N., Maximov S. P. Povyshenie nadezhnosti jelektrosnabzhenija v uslovijah sovremennogo goroda [Increase in reliability of power supply in the conditions of the modern city]. Jelektro. Serija «Nadezhnost' jelektroustanovok» [Electro. Reliability of Electroinstallations series]. 2014. № 4. P. 40-42. [in Russian]
9. Chernov D. V. Issledovanie vlijanija nadezhnosti sistemy jelektrosnabzhenija na kachestvo jelektrojenergii na shinah sel'skih potrebitelej [Research of influence of reliability of system of power supply on quality of the electric power on tires of
rural consumers]: abstractdis......of PhD in Engineering: D.V.Chernov. -Irkutsk: Izd-vo Institut sistem jenergetiki SO RAN,
2009. -25 p. [in Russian]
10. Shemetov A. N. Nadezhnost' jelektrosnabzhenija: uchebnoe posobie dlja studentov special'nosti 140211 «Jelektrosnabzhenie» [Reliability of power supply: manual for students of specialty 140211 «Power supply»] / A.N. Shemetov. Magnitogorsk : GOU VPO «MGTU im. G. I. Nosova». 2000. - 149 p. [in Russian]
