Влияние компоновки оборудования схем внутрицехового электроснабжения на их параметры надежности

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования заключается в оценке и уточнении параметров надежности систем внутрицехового электроснабжения предприятий с трансформаторными подстанциями напряжением 10/0,4 кВ. В предлагаемом исследовании анализируются показатели надежности для схем внутрицехового электроснабжения с различными видами резервирования: без резервирования; с резервированием на низком напряжении (установка автоматических выключателей), с резервированием на среднем напряжении (с установкой разъединителей и выключателя), без резервирования на низкой стороне; а также с двойным резервированием, предусматривающим дополнительно установку разъединителей и выключателя, а также автоматических выключателей. МЕТОДЫ. При проведении исследований используются основы теории надежности, теории вероятностей и статистической обработки данных. На основании результатов расчетов и полученной информации построены графические зависимости времени безотказной работы систем внутрицехового электроснабжения с двухтрансформаторными подстанциями в зависимости от номинальной мощности цеховых трансформаторов для четырех вариантов схем: без резервирования; с резервированием на НН; с резервированием на СН; с двойным резервированием – на СН и НН. Условием рациональности построения схемы электроснабжения принято наименьшее число трансформаторных подстанций, и, соответственно, распределительных трансформаторов, при принятом значении коэффициента загрузки, равным 0,8. При сравнении полученных результатов установлено, что наибольшее время наработки на отказ, равное 25,6 года, достигается при двойном резервировании, наименьшее – равное 5,4 года – при отсутствии резервирования. Исследуются параметры надежности системы, а именно параметр потока отказов и время наработки на отказ схемы при изменении числа двухтрансформаторных подстанций (N_тп) от 1 до 5, а также при различной мощности цеховых трансформаторов 10/0,4 кВ (от 25 до 2 500 кВА). РЕЗУЛЬТАТЫ. Полученные результаты показывают, что значение времени наработки на отказ Тнар.отк для схемы без резервирования оказывается в 4,38 и в 4,29 раза меньше по сравнению со схемой с резервированием на СН и на НН соответственно, а также в 4,72 раза – меньше для схемы с двойным резервированием. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Проведенные исследования показывают, что рационально использовать минимальное число трансформаторных подстанций N_тп, равное 1 (при отсутствии резервирования) или 2, так как при N_тп = 3-5 время наработки на отказ Т_{нар.отк.} минимальное и равно приблизительно 1,01 году при коэффициенте загрузки трансформаторов, равном 0,8. В результате исследований установлено, что максимальное время наработки на отказ, равное 6,4 года, получено для схемы при двойном резервировании, а минимальное, равное 1,01 году – при отсутствии резервных элементов.

1. Абдуллазянов Э.Ю., Грачева Е.И., Ибатуллин Э.Э., Петрова Р.М., Синюкова Т.В. Анализ основных показателей промышленного производства объектов средней мощности // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. №2 (58). С. 93-108.

2. Багаутдинов И.З. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ // Теория и практика современной науки. 2017. №4 (22).

3. Гладких Т.Д. МОДЕЛИ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ НЕФТЕДОБЫЧИ // Омский научный вестник. 2021. №3 (177). С. 59-63.

4. Грачева Е.И., Наумов О.В., Шакурова З.М. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАДЕЖНОСТИ НИЗКОВОЛЬТНЫХ КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ // Вестник КГЭУ. 2018. №3 (39).

5. Зацепина В.И., Астанин С.С. АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С УЧЕТОМ ОТКАЗОУСТОЙЧИВОСТИ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ // Вестник ТГТУ. 2020. №4.

6. Конюхова Е.А. ИССЛЕДОВАНИЕ И АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ СХЕМ ПРИ СРАВНЕНИИ ВАРИАНТОВ СИСТЕМ ПРОМЫШЛЕННОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С ДВУХТРАНСФОРМАТОРНЫМИ ПОДСТАНЦИЯМИ // Вестник КГЭУ. 2018. №4 (40).

7. Конюхова Е.А. ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ СХЕМ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ТЭО ВАРИАНТА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ // Вестник КГЭУ. 2018. №3 (39).

8. Луковенко А.С., Зеньков И.В. МЕТОДЫ РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ // Вестник ИрГТУ. 2021. №1 (156).

9. Петрова Р.М, Абдуллазянов Э.Ю., Грачева Е.И.,Valtchev S., Yousef Ibragim. Исследование вероятностных характеристик надежности электрооборудования внутрицеховых систем электроснабжения // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. №1 (57). С. 93-105.

10. Савина Н.В., Казакул А.А. ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ПУТЕМ ВЫДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КЛАСТЕРОВ И АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ СХЕМНО-РЕЖИМНОЙ СИТУАЦИЕЙ // Известия Транссиба. 2023. №2 (54). С.136-149.

11. Садыков Р.Р. Оценка надежности низковольтных цеховых сетей промышленного электроснабжения // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2017. №5-6.

12. Чжан Цзысюань, Курносов Р.А., Юй Чжичжэн АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ШАХТ КИТАЯ // Известия ТулГУ. Технические науки. 2024. №3. С. 389-396.

13. Шпиганович А.Н., Зацепин Е.П. Оценка отказоустойчивости систем электроснабжения промышленных предприятий // Известия ТулГУ. Технические науки. 2018. №12. С. 29-35.

14. Шпиганович А.Н., Шпиганович А.А., Петрова Р.М., Грачева Е.И. Исследование отказоустойчивости систем электроснабжения промышленных предприятий // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2024. Т. 16. № 2 (62). С. 94 105.

15. B. He, Y. Liang and J. Xie, "Research on Power Supply Reliability of Intelligent Distribution Network with Automatic Blocking Evaluation," 2024 IEEE 3rd International Conference on Electrical Engineering, Big Data and Algorithms (EEBDA), Changchun, China, 2024, pp. 207-210, doi: 10.1109/EEBDA60612.2024.10485856.

16. X. Che et al., "Research of Monitoring and Evaluation Approach for Power Supply Reliability Management Based on Online Data Acquisition in New Type Power System," 2024 7th International Conference on Renewable Energy and Power Engineering (REPE), Beijing, China, 2024, pp. 225-229, doi: 10.1109/REPE62578.2024.10810074.

17. Y. Li et al., "Structure and Reliability Design and Experiment of HIAF-BRing Dipole Magnet Pulse Power Supply," 2021 IEEE 1st International Power Electronics and Application Symposium (PEAS), Shanghai, China, 2021, pp. 1-6, doi: 10.1109/PEAS53589.2021.9628550.

18. R. Gono, S. Rusek, M. Kratky and Z. Leonowicz, "Reliability analysis of electric distribution system," 2011 10th International Conference on Environment and Electrical Engineering, Rome, Italy, 2011, pp. 1-4, doi: 10.1109/EEEIC.2011.5874842.

19. Y. Zhang et al., "Research on Weak Point Location and Relation Analysis of Power Supply Reliability in New Type Power System," 2024 7th International Conference on Renewable Energy and Power Engineering (REPE), Beijing, China, 2024, pp. 205-209, doi: 10.1109/REPE62578.2024.10809437.

20. Z. Ruifeng, H. Shuqing, D. Donglin, X. Xiaobing and L. Anjiang, "Low Voltage Power Supply Reliability Evaluation of Distribution Network Based on Data Quality Governance," 2020 4th International Conference on Power and Energy Engineering (ICPEE), Xiamen, China, 2020, pp. 75-78, doi: 10.1109/ICPEE51316.2020.9311017.