Анализу были подвергнуты все отказы на 26 подстанциях 500/220 кВ системообразующей сети за 15 лет (1978-1992 гг.). Конструкция РУ подстанций однотипная - гибкая ошиновка и горизонтально-поворотные двухколонковые разъединители. Все РУ 220 кВ выполнены по схеме с двумя системами сборных шин с обходной системой шин (на одной подстанции сборные шины РУ 220 кВ секционированы двумя выключателями), РУ 500 кВ - по схеме шины-трансформаторы и полуторной. Общее число присоединений к одному РУ 220 кВ, как правило, находилось в диапазоне шести - десяти присоединений. При анализе надежности во внимание принимались отказы систем сборных шин, вызванные повреждениями их составных элементов: собственно ошиновки, шинных
разъединителей и оборудования ячеек трансформаторов напряжения, подключаемых к шинам. При статистическом анализе надежности систем сборных шин не учитывались их погашения, вызываемые нарушениями работоспособности других элементов схем, например вследствие работы устройств резервирования отказа выключателей и дифференциальной защиты автотрансформаторов в схеме шины- трансформаторы. Также не учитывались случаи успешного автоматического повторного включения сборных шин, связанные с разбалансировкой хода ножей, и отказы разъединителей при вводе оборудования в работу из планового ремонта. Отказы систем сборных шин могут быть идентифицированы по следующим событиям: отказам шинных разъединителей; отказам в ячейке трансформатора напряжения; набросам посторонних предметов на ошиновку, ошибочным включениям заземляющих ножей шинных разъединителей, находящихся под напряжением; ложному действию релейной защиты, отказам во вторичных цепях; ошибкам проектирования; неустановленным причинам. В табл. 1 в соответствии с классификацией отражены отказы систем сборных шин (для 220 кВ - рабочих систем сборных шин) на рассматриваемых подстанциях за указанный период; для 220 кВ в числителе приведено общее число отказов, в знаменателе - в том числе количество отказов, приведших к одновременному погашению обеих систем сборных шин.
Таблица 1
Классификация отказов систем сборных шин
Причины отказов систем сборных шин | Количество отказов в РУ напряжением, кВ | |
| 220 | 500 |
1. Отказы шинных разъединителей | 10/4 | 3 |
В том числе: | 4/4 | - |
1.2. при отключениях, связанных с выводом присоединений в плановый ремонт | 21- | - |
1.3. в статическом состоянии | 4/- | 3 |
2. Отказы в ячейке трансформатора напряжения | 13/1 | 2 |
В том числе; | 6/- | 2 |
2.2. разрядника | 7/1 |
|
3. Набросы посторонних предметов на | 6/2 | 1 |
ошиновку |
|
|
В том числе: | 1/- |
|
3.2. падение проволоки, используемой птицами в период гнездования | 4/1 | - |
3.3. по вине эксплуатационного персонала | 1/1 | I |
4. Ошибочное включение заземляющих ножей разъединителя | 5/3 | 1 |
5. Ложное действие релейной защиты, отказы во вторичных цепях | 4/- | 12 |
б. Ошибка проектирования | 1/— |
|
7. Неустановленные причины | 1/ | - |
Итого | 40/11 | 19 |
Отказы шинных разъединителей
Наиболее тяжелой аварией является разрушение опорной изоляционной колонки разъединителя при проведении им оперативных переключений, связанных с переводом присоединений с одной системы сборных шин на другую. Все отказы вызывали погашение обеих систем сборных шин. На рассматриваемых подстанциях используются такие схемы РУ 500 кВ, в которых разъединители выполняют только одну функцию: создание видимого разрыва при ремонте оборудования - вследствие чего в соответствующей графе п. 1.1 табл. 1 стоит прочерк. В РУ 220 кВ оба отказа разъединителей при выводе выключателей присоединений в плановый ремонт были также сопряжены с разрушением опорных колонок. Причины отказов разъединителей 220 и 500 кВ в статическом состоянии различны. Так, все четыре отказа разъединителей 220 кВ - самопроизвольное разрушение опорных колонок, у разъединителей 500 кВ два события были связаны с перекрытием опорных колонок вследствие грозового воздействия и пылевой бури и одно событие - самопроизвольное отключение под напряжением в результате исключительно сильного ветра. Таким образом, главная причина отказов в схемах РУ 220 кВ с двумя системами сборных шин, в которых шинные разъединители выполняют одновременно оперативные функции и функцию создания видимого разрыва, - разрушение опорных изоляционных колонок разъединителей. Отказы в схемах РУ 500 кВ, где разъединители выполняют функцию создания видимого разрыва, возникали лишь на фойе крайне неблагоприятных природных воздействий. Очевидно, что причиной отказов шинных разъединителей в РУ 220 кВ является выполнение ими оперативных функций, которые возможны лишь при наличии двух рабочих систем сборных шин. Для проведения аварийно-восстановительных ремонтов шинных разъединителей 220 кВ требовался перевод всех присоединений РУ на вторую, неповрежденную систему сборных шин.
Отказы в ячейке трансформатора напряжения.
Все отказы трансформаторов напряжения (типа НКФ) и разрядников, за исключением одного случая, были связаны с их разрушением. Полное погашение РУ 220 кВ при отказе в ячейке трансформатора напряжения наблюдалось единственный раз: осколками разрядника были
повреждены вторичные цепи выключателя присоединения второго автотрансформатора, подключенного к другой системе сборных шин.
Аварийно-восстановительные ремонты в ячейке трансформатора требовали перевода присоединений РУ на другую систему шин.
Набросы посторонних предметов на ошиновку.
Как следует из табл. 1, погашения систем сборных шин связаны главным образом с падением на ошиновку проволоки, принесенной птицами. В двух случаях (падение молниеотвода и проволоки) разрушались опорные колонки шинных разъединителей 220 кВ, аварийно-восстановительные ремонты которых требовали перевода всех присоединений данных РУ на другую, неповрежденную систему сборных шин. Прочие отказы не вынуждали переводить присоединения с одной системы сборных шин на другую, т.к. они были связаны лишь с КЗ на ошиновке, что для последней является расчетным режимом при проверке электродинамической стойкости.
Ошибочные включения заземляющих ножей шинных разъединителей, находящихся под напряжением.
Данные отказы не требуют последующего перевода присоединений с одной системы сборных шин на другую. Их последствия устраняются довольно быстро - зачищается поверхность, в ряде случаев дополнительно регулируются ножи.
Ложное действие релейной защиты
Ложное действие релейной защиты (излишнее срабатывание, например), отказы во вторичных цепях.
Эти отказы не требуют перевода присоединений с одной системы сборных шин на другую. Им соответствует минимальное время восстановления исходного состояния схемы РУ - 5-40 мин. Для РУ 500 кВ рассматриваемый вид отказов превалирует, что предположительно связано с использованием а системообразующих сетях более сложных видов защит и автоматики и недостаточной квалификацией персонала.
Погашение системы сборных шин 220 кВ может быть вызвано ошибкой проектирования - на шинах не был предусмотрен второй комплект вентильных разрядников, из-за недостаточной грозоупорности сборных шин произошло перекрытие двух гирлянд изоляторов. После того как с них убрали нагар, сборные шины были вновь поставлены под напряжение. Наконец, по неизвестной причине обе системы сборных шин РУ 220 кВ отключились. Длительность восстановления исходного состояния не превысила 30 мин.
