О надежности КРУЭ - Показатели надежности

Другой важнейший параметр надежности - время восстановления (табл. 5). Оно также определяется на основе статистических данных

где Гвг- - время аварийно-восстановительного ремонта при возникновении i-го отказа.

Таблица 5
Характеристики времени восстановления КРУЭ

Примечание. Последняя цифра в приведенные пределы номинальных напряжений не входит.

Время восстановления составляет в среднем (табл. 5) 312 ч. Это заметно выше, чем у традиционного выключателя, оцениваемого по данным [7] на уровне 25 - 90 ч при напряжении соответственно 110-500 кВ. Приведенные сравнительные характеристики закономерны. Во-первых, аварийновосстановительные ремонты КРУЭ более сложны, так как в ряде случаев связаны со вскрытием газоплотных защитных кожухов. Во-вторых, время восстановления КРУЭ по табл. 5 включает отказы всех элементов электроустановки (выключателей, сборных шин, измерительных трансформаторов и др.), в то время как данные [7] - только собственно выключателей.
Относительно высокое время восстановления КРУЭ не означает, что при их отказах ограничение выдачи мощности в энергосистему или электроснабжения потребителей будет иметь ту же продолжительность. Требования, предъявляемые с позиций надежности к КРУЭ, в разных странах могут отличаться. Однако существуют общие обязательные положения: ремонт одной ячейки не должен вызывать простоя других ячеек рассматриваемого РУ; ремонт одной системы шин не должен влиять на другие системы шин данного РУ. Прочие требования обеспечиваются выбором типа схемы электрических соединений, как и для традиционных РУ [8]. Так, использование обходных систем шин, кольцевых схем с коммутацией каждого элемента двумя и более выключателями позволяет при отказах в КРУЭ возобновлять выдачу мощности и электроснабжение потребителей в полном объеме по истечении времени оперативных переключений и восстановления технологического процесса (в сумме 1 - 3 ч).

Следовательно, для сравнительного анализа надежности КРУЭ и традиционных РУ основной интерес представляет параметр потока отказов. Как уже отмечалось, наиболее критичный с позиций надежности элемент КРУЭ - выключатель и его привод. Их доля в общем числе отказов 43,4% (в мире). В табл. 6 отражены сравнительные характеристики параметра потока отказов выключателей КРУЭ с другими типами выключателей. С учетом изложенного параметр ω выключателя КРУЭ принят как 1/2 соответствующего параметра из табл. 4 (колонка «все ячейки по состоянию на 31/XII 1995 г.»). Данные по традиционным выключателям взяты из [7].

Как видно из данных табл. 6, выключатели КРУЭ имеют более благоприятные характеристики надежности: значения параметра потока отказов в 1,4-37,0 раз более низкие.
Основные элементы КРУЭ (выключатели, разъединители, заземлители, сборные шины, трансформаторы тока и напряжения и т.д.) заключены обычно в алюминиевые газоплотные защитные кожухи (блоки), чем обеспечивается модульный принцип. Защитные кожухи заполнены элегазом. При напряжении 72,5 кВ и более его избыточное давление принимается выше 0,2 МПа. При этом электрическая прочность элегаза превосходит таковую для трансформаторного масла. Тем самым элементы КРУЭ надежно защищены от внешних воздействий химически инертной (при температуре до 150°С) изоляционной средой. Поэтому с позиций надежности других элементов КРУЭ также имеют преимущества по сравнению с РУ с воздушной изоляцией. В качестве примера сошлемся на статистические данные [9] по крупным отечественным подстанциям 500/110- 220 кВ.
Наиболее тяжелая авария на рассматриваемых подстанциях, сопровождающаяся их полным погашением, - отказ систем сборных шин 110 - 220 кВ РУ, выполненным, как правило, по схеме с двумя системами сборных шин с обходной. Выявлено, что параметр потока отказов сборных шин, приводящих к их одновременному погашению, ω2 = 0,004 1/год на присоединение. Аналогичный параметр, характеризующий погашение одной системы шин, ω1 = 0,01 1/год на присоединение. Таким образом, аварийность сборных шин традиционных РУ сопоставима или даже превышает соответствующие характеристики КРУЭ: ω2 составляет 53% средней аварийности ячейки КРУЭ (табл. 4) и 105% средней аварийности выключателя КРУЭ (табл. 6), а для ω1 соответственно - 133 и 264%. Вместе с тем, при анализе распределения отказов по элементам КРУЭ показано, что доля отказов сборных шин составила всего 5,5%, т.е. на порядок ниже и ω1, и ω2.
К показателям надежности также относят частоту и длительность плановых ремонтов.
В зарубежной практике выделяют следующие виды технического обслуживания КРУЭ [4] (преднамеренные отключения): плановый осмотр, планово-предупредительный, внеплановый и специальный ремонты.
Плановый осмотр - визуальный контроль за состоянием оборудования с заданной периодичностью. Он не требует вывода ячеек из работы.
При планово-предупредительном ремонте (иногда используется термин “нормальный ремонт”) необходимы: отключение ячейки, разборка, детальный осмотр и замена ее отдельных частей. Частота таких ремонтов относительно невелика. Она определяется числом произведенных коммутаций (5-10 тыс. операций), кумулятивным действием токов КЗ (до 30 отключений) или другими условиями эксплуатации, например, временными интервалами. Так, в Японии [10] периодичность таких ремонтов - 1 раз в 6 лет; основные объемы работ сосредоточены на приводе, вторичных цепях и испытаниях (давление элегаза, сопротивление изоляции и др.). При этом до исчерпания коммутационного ресурса вскрытия дугогасительных камер не предусматривается.
Внеплановый ремонт подобен планово-предупредительному. Но потребность в нем диктуется показаниями систем диагностики.
Специальный ремонт проводится по факту обнаружения специфических дефектов при выполнении планово-предупредительных или аварийновосстановительных ремонтов или достижения определенного временного интервала. В частности, в [10] указана периодичность специальных ремонтов - 1 раз в 12 лет. Здесь необходима ревизия контактной системы выключателя (вскрытие дугогасительной камеры).
К настоящему времени КРУЭ ведущих мировых производителей требуют для целей технического обслуживания в пределе одного вскрытия газоплотных защитных кожухов выключателей за весь срок службы электроустановки. При этом важнейшее средство увеличения межремонтных периодов КРУЭ - оснащение их средствами диагностики и, в первую очередь, элементов главной контактной системы выключателей без вскрытия кожухов.
Систематизированная информация по среднегодовой продолжительности преднамеренного простоя ячеек КРУЭ отсутствует. В первом приближении о ней можно судить по данным [4], где приведен суммарный среднегодовой простой ячеек КРУЭ (табл. 7, данные 1990 г.). Среднегодовой простой ячеек в аварийно-восстановительном ремонте оценивается произведением ω (табл. 4) на Тв (табл. 5). Оно приведено в табл. 7, где для сопоставимости данных параметр ω взят по отчетным данным за 1990 г. Разность между суммарным среднегодовым временем и временем простоя из-за аварий дает приблизительную оценку среднегодовой продолжительности преднамеренного отключенного состояния ячейки КРУЭ с выключателем.

Таблица 7
Характеристики среднегодового простоя ячейки КРУЭ

Примечание. Последняя цифра в приведенные пределы номинальных напряжений не входит.