Что такое надежность энергосистемы

30.10.202317.04.2022 admin 0 Comments

Надёжность энергосистемы

Общие положения

Часто надёжность энергосистемы определяют связывают с недопустимостью отказов в работе её элементов. Это есть понимание надёжности в «узком» смысле, как свойства энергосистемы сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. Другим словами, в энергосистеме должны отсутствовать непредвиденные недопустимые изменения параметров режима работы оборудования, которое может привести не только к отказам единичных элементов, но и развитием каскадных аварий. Более широко надёжность энергосистемы можно определить как комплексное свойство, которое включает в себя отдельные свойства: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, живучесть и сохраняемость, а также определённое сочетание этих свойств, в том числе:

Можно отметить, что свойство сохранять работоспособное состояние после возмущений в энергосистеме характеризует статическую и динамическую устойчивость энергосистемы. Эту способность можно охарактеризовать как возможность возврата к установившемуся режиму работы, после появления различных возмущений.

Для количественной оценки надёжности используют так называемые единичные показатели надёжности (характеризуют только одно свойство надёжности) и комплексные показатели надёжности (характеризуют несколько свойств надёжности).

В зависимости целей выполнения расчётов задачи анализа надёжности энергосистем делят на три категории:

Учёт надёжности может быть выполнен двумя способами:

Первый способ, при всей его привлекательности, заключающейся в приведении критерия надёжности к критерию экономичности, не всегда применим. Это объясняется большим разбросом показателей надёжности элементов электрической сети из-зи огромного разноообразия условий их работы. Учёт надёжности в качестве самостоятельного критерия стараются избегать, если это возможно. Это связано с общей сложностью решения задачи по многокритериальной оптимизации. зачастую требования по налдёжности учитывают в виде требований по необходимому резервированию оборудования. Резервирование должно рассматриваться в двух частях: генерирующей и передающей.

Мероприятия повышения надёжности

Повышение надёжности энергосистемы достигается реализацией следующих основных мероприятий:

В обеспечении надёжности и живучести электроэнергетических систем важную роль играют иерархические системы (комплексы) противоаварийной автоматики. Благодаря которым достигается минимальное время ликвидации аварийных ситуаций и вовзврата параметров режима работы оборудования в допустимую область.

Источник

Надежность и живучесть энергосистемы

Надежность энергетической системы является комплексным свойством и определяется как способность энергосистемы выполнять функции по производству, передаче, распределению и снабжению потребителей электрической энергией в требуемом количестве и нормированного качества путем взаимодействия генерирующих установок, электрических сетей и электроустановок потребителей, в том числе:

Последняя функция как способность энергосистемы возвращаться к установившемуся режиму работы после различного рода возмущений характеризует устойчивость энергосистемы.

Устойчивость может быть динамической, то есть система может возвращаться к установившемуся режиму после значительных нарушений без перехода в асинхронный режим, и статической — энергосистема возвращается к исходному или близкому к нему установившемуся режиму после малых возмущений.

Под значительным понимается такое нарушение режима, при котором изменения параметров режима соизмеримы со значениями этих параметров. Под малым возмущением режима следует понимать такое возмущение в энергосистеме, при котором изменения параметров несоизмеримо малы по сравнению со значениями этих параметров.

Живучесть энергосистемы — способность противостоять аварийным возмущениям, не допуская каскадного развития аварий с массовым нарушением снабжения потребителей.

Каскадное развитие аварии характеризуется последовательным отключением действием релейной защиты или противоаварийной автоматики электросетевого и/или станционного оборудования, вызванным возникновением недопустимого для оборудования режима.

Мероприятия для повышения надежности и живучести

Надежность и живучесть, характеризуя функционирование энергосистемы, обеспечиваются совокупностью мероприятий:

В обеспечении надежности и живучести электроэнергетических систем важную роль играют иерархические системы (комплексы) противоаварийной автоматики (ПА), совершенствование которых является главным направлением развития противоаварийного управления в ЕЭС России.

Источник

Что такое надежность

Надежность в эксплуатации электрооборудования систем электроснабжения является одним из важнейших факторов, оказывающих существенное влияние на экономические показатели энергокомплексов страны.

Cтоимость прекращения подачи электроэнергии в случае аварийного простоя составляет значительную часть суммарных затрат на изготовление и монтаж сети электроснабжения, а для населения такая авария приводит к большим моральным потрясениям. В связи с этим, вопросы совершенствования методов эксплуатации электрооборудования в системах электроснабжения различного уровня являются особенно актуальными. Поэтому особенностью современной электроэнергетики являются повышенные требования к надежности энергоснабжения и качеству электроэнергии.

Прогнозирование надежности объектов энергетических систем, а также разработка стратегий и планирование, модернизация и ремонт электрооборудования – приоритетные задачи государства. Современный подход к решению этих вопросов базируется на применении методов теории надежности и оптимизации работы сложных технологических объектов.

При проектировании электроустановка должна создаваться приспособленной к диагностированию и восстановлению, при изготовлении – работоспособной, а при эксплуатации – обеспечивать поддержание работоспособного состояния. Инструментом поддержания заданной надежности являются методы и средства диагностирования.

Понимание основ теории надежности и технической диагностики, знакомство с методами и средствами диагностирования элементов способствует правильному принятию решений при проектировании и эксплуатации электрооборудования в системах электроснабжения.

В качестве объекта рассматриваются электроустановки, под которыми понимается совокупность машин, аппаратов, линий электропередач (ЛЭП), предназначенных для производства, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии.

В состав электростановок входят: генераторы, силовые трансформаторы, автротрансформаторы, реакторы, трансформаторы напряжения и тока, линии электропередачи, распределительные устройства, комплектные трансформаторные подстанции (КТП), распределительные сети, электродвигатели, конденсаторы, средства автоматики и защиты, разнообразные приемники электроэнергии.

Основные понятия и определения

Анализ свода рекомендуемых терминов в надежности электронергетических систем показывает, что если для описания надежности элементов электроэнергетических систем и их электрических сетей формулировки в предложенных терминах вполне адекватно описывают свойства энергетического и электросетевого оборудования, как элементов, то для описания надежности электроэнергетической системы, как системы, эти термины неполны, а иногда даже искажают технологическую сущность описываемых систем.

Поэтому более полная формулировка «надежности электроэнергетической системы» звучит следующим образом: «Согласно основным положениям теории надежности под надежностью работы электроэнергетической системы следует понимать ее свойство сохранять способность выполнения предназначенных функций в любом интервале времени независимо от воздействия внешних условий».

Для надежного электроснабжения необходимо, чтобы все элементы электроустановок, включая генераторы, трансформаторы, фидеры, средства автоматики, защиты и распределения, бесперебойно работали. Каждый из элементов электроустановки вносит свой вклад в надежность электроснабжения.

Надежность электроснабжения — свойство электроустановок обеспечивать потребителей электрической энергией в соответствии с их категорией. По условиям надежности электроснабжения все потребители делятся на три категории.

Электроприемники II категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, простоям рабочих механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества людей.

Электроприемники III категории — все остальные электроприемники, не подходящие под определение I и II категорий.

В области систем электроснабжения под надежностью понимают бесперебойное снабжение электроэнергией в пределах допустимых показателей ее качества и исключение ситуаций, опасных для людей и окружающей среды. При этом объект должен быть работоспособным.

Работоспособность — состояние элементов электрооборудования, при котором они способны выполнять заданные функции, сохраняя значения основных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией. При этом элементы могут не удовлетворять, например, требованиям, относящимся к внешнему виду.

Таблица 1. Классификация отказов

По характеру изменения основных параметров электрооборудования до момента возникновения отказа различают внезапные и постепенные отказы.

Внезапный — отказ, который наступает в результате резкого скачкообразного изменения одного или нескольких основных параметров, например: обрыв фаз кабельных и воздушных линий, разрушение контактных соединений в аппаратах.

Постепенным называют отказ, который наступает в результате длительного, постепенного изменения параметров, обычно, по причине старения или износа, например: ухудшение сопротивления изоляции кабелей, обмоток двигателей, увеличение переходного сопротивления контактных соединений. При этом изменения параметра по сравнению с начальным значением во многих случаях могут быть зарегистрированы с помощью измерительных приборов.

Принципиальной разницы между внезапными и постепенными отказами нет, так как внезапные отказы в большинстве случаев являются следствием постепенного, но скрытого от наблюдения изменения параметров (например, износ механических узлов контактов выключателей), когда их разрушение воспринимают как внезапное событие.

Полный отказ характеризует неработоспособный объект, который не выполняет ни одной из заданных функций (отсутствует освещение помещения — перегорели все светильники). При частичном отказе объект выполняет часть функций (в помещении перегорело несколько светильников).

Необратимый отказ свидетельствует о потере работоспособности (перегорел предохранитель).

Обратимый — многократно самоустраняющийся отказ объект а (лампы дневного света то горят, то не горят).

Перемежающйся — многократно самоустраняющийся отказ объекта.

Если отказ объекта не обусловлен отказом другого объекта, то его считают независимым, в противном случае — зависимым. Если отказавший элемент обнаружен при осмотре (разрушена изоляция провода), то отказ считается явным (очевидным). В случае если в отказавшем электрооборудовании при осмотре не удается найти причину его отказа, отказ считается неявным (скрытым).

Отказ, возникший в результате нарушения установленных норм конструирования, называют конструкционным в результате нарушения правил эксплуатации — эксплуатационным. Отказ, возникший в результате несовершенства или нарушения установленного процесса изготовления или ремонта объекта, выполненного на ремонтном предприятии, — технологическим (производственным).

Причина отказа — дефект. Различают: отказ элемента сложного объекта (перегорел предохранитель в сети электропитания квартиры), появление новых связей между элементами (возникло короткое замыкание), нарушение связи между элементами (обрыв провода).

Надежность проявляется только в процессе эксплуатации. В зависимости от специфики электроустановок и условий ее эксплуатации, надежность (в широком понимании этого термина) может включать в себя комплекс таких свойств, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость в отдельности или в определенном сочетании, причем как для электроустановок, так и для отдельных ее элементов.

В узком смысле надежность отождествляют с безотказностью (в «узком смысле»).

Безотказность — свойство технических объектов непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени. Это наиболее важная составляющая надежности элементов электроустановки, зависящая от безотказности элементов, схемы их соединения, конструктивных и функциональных особенностей, условий эксплуатации.

Долговечность — свойство технических объектов сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Для элементов электроустановки предельное состояние определяется невозможностью их дальнейшего использования, что обусловлено либо снижением эффективности, либо требованиями безопасности, либо наступлением морального старения.

Ремонтопригодность — свойство, позволяющее обнаруживать и предупреждать причины возникновения отказов, а также устранять их последствия путем технического обслуживания и ремонта. Ремонтопригодность характеризует большинство элементов электростановок и не имеет смысла только для тех элементов, которые не ремонтируются в процессе эксплуатации (например, изоляторы воздушных линий).

Сохраняемость — свойство технических объектов непрерывно сохранять исправное (новое) ИЛИ работоспособное состояние в процессе хранения и транспортирования. Сохраняемость элементов электроустановок характеризуется их способностью противостоять отрицательному влиянию условий хранения и транспортирования.

Выбор количественных показателей надежности зависит от вида электроэнергетического оборудования. Невосстанавливаемыми называют такие элементы электростановки, работоспособность которых в случае возникновения отказа не подлежит восстановлению в процессе эксплуатации (трансформаторы тока, кабельные вставки). Надежность их характеризуется безотказностью, долговечностью и сохраняемостью.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Источник

Что такое надежность энергосистемы

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

от 3 августа 2018 года N 630

(с изменениями на 28 декабря 2020 года)

Документ с изменениями, внесенными:

приказом Минэнерго России от 28 декабря 2020 года N 1195 (Официальный интернет-портал правовой информации www.pravo.gov.ru, 28.04.2021, N 0001202104280030) (о порядке вступления в силу см. пункт 2 приказа Минэнерго России от 28 декабря 2020 года N 1195).

2. Настоящий приказ вступает в силу по истечении шести месяцев со дня его официального опубликования.

3. Настоящий приказ действует до 31 августа 2027 г.

(Пункт дополнительно включен с 1 сентября 2021 года приказом Минэнерго России от 28 декабря 2020 года N 1195, действует до 31 августа 2027 года)

в Министерстве юстиции

29 августа 2018 года,

регистрационный N 52023

УТВЕРЖДЕНЫ

приказом Минэнерго России

от 3 августа 2018 года N 630

Требования к обеспечению надежности электроэнергетических систем, надежности и безопасности объектов электроэнергетики и энергопринимающих установок «Методические указания по устойчивости энергосистем»

(с изменениями на 28 декабря 2020 года)

I. Общие положения

2. Методические указания распространяются на Единую энергетическую систему России, входящие в нее объединенные и территориальные энергосистемы, технологически изолированные территориальные электроэнергетические системы, а также объекты электроэнергетики и (или) энергопринимающие установки, которые функционируют (будут функционировать) в составе электроэнергетической системы.

Выполнение требований Методических указаний является обязательным для:

федеральных органов исполнительной власти, органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации и организаций, осуществляющих разработку (участвующих в разработке) схем и программ перспективного развития электроэнергетики, иных документов при планировании (проектировании) развития энергосистемы;

федеральных органов исполнительной власти и организаций, разрабатывающих или участвующих в разработке и принятии решений по вопросам вывода объектов электроэнергетики из эксплуатации;

субъектов электроэнергетики, потребителей электрической энергии;

4. При планировании электроэнергетического режима энергосистемы, управлении электроэнергетическим режимом энергосистемы, планировании (проектировании) развития энергосистемы, строительстве и реконструкции объектов электроэнергетики, технологическом присоединении объектов электроэнергетики и энергопринимающих установок потребителей электрической энергии к электрическим сетям, выводе объектов электроэнергетики из эксплуатации должно быть обеспечено выполнение требований к устойчивости энергосистемы, предусмотренных Методическими указаниями.

5. Расчетная проверка выполнения требований к устойчивости энергосистемы, предусмотренных Методическими указаниями, должна осуществляться при:

планировании электроэнергетического режима энергосистемы и управлении электроэнергетическим режимом энергосистемы;

планировании (проектировании) развития энергосистемы;

проектировании строительства, реконструкции объектов электросетевого хозяйства классом напряжения 110 кВ и выше, объектов по производству электрической энергии, технологическом присоединении указанных объектов электроэнергетики к электрическим сетям;

технологическом присоединении к электрическим сетям объектов электроэнергетики и энергопринимающих устройств потребителей электрической энергии, технические условия на технологическое присоединение которых подлежат согласованию с субъектом оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике, и проектировании строительства (реконструкции) указанных объектов электроэнергетики и энергопринимающих устройств;

выводе из эксплуатации объектов электросетевого хозяйства классом напряжения 110 кВ и выше, объектов по производству электрической энергии.

6. Для расчетной проверки выполнения требований к устойчивости энергосистемы должны использоваться значения перетоков активной мощности в контролируемых сечениях.

В зависимости от особенностей структуры и функционирования энергосистем при управлении электроэнергетическим режимом для контроля соблюдения нормативных требований к устойчивости энергосистемы следует также использовать:

напряжение на шинах объектов электроэнергетики;

разность углов между векторами напряжения на шинах объектов электроэнергетики;

При проведении расчетов режимов и устойчивости с целью проверки выполнения требований к устойчивости энергосистемы, определения максимально допустимых и аварийно допустимых перетоков активной мощности в контролируемых сечениях (допустимой нагрузки электростанций) должны учитываться нормативные возмущения в соответствии с требованиями главы II Методических указаний.

8. Расчетные модели, используемые для расчетов режимов и устойчивости, должны обеспечивать возможность корректного моделирования переходных режимов.

II. Нормативные возмущения

9. При проведении расчетов режимов и устойчивости должны учитываться нормативные возмущения, связанные с:

короткими замыканиями на сетевых элементах (кроме систем (секций) шин) переменного тока;

короткими замыканиями на системах (секциях) шин электростанций и подстанций;

аварийными небалансами активной мощности;

отключением вставок постоянного тока и ЛЭП постоянного тока.

Для целей установления требований к устойчивости энергосистем нормативные возмущения подразделяются на три группы (I, II и III).

10. Нормативные возмущения, связанные с короткими замыканиями на сетевых элементах (кроме систем (секций) шин) переменного тока), и их распределение по группам нормативных возмущений приведены в таблице 1 приложения к Методическим указаниям.

11. Нормативные возмущения, связанные с короткими замыканиями на системах (секциях) шин электростанций и подстанций, и их распределение по группам нормативных возмущений приведены в таблице 2 приложения к Методическим указаниям.

12. Нормативные возмущения, связанные с аварийными небалансами активной мощности, и их распределение по группам нормативных возмущений приведены в таблице 3 приложения к Методическим указаниям.

13. Нормативные возмущения, связанные с отключением вставок постоянного тока и ЛЭП постоянного тока, и их распределение по группам нормативных возмущений приведены в таблице 4 приложения к Методическим указаниям.

15. Если нормативные возмущения приводят к снижению мощности нагрузки потребителей в процессе возмущения, при проведении расчетов режимов и устойчивости необходимо учитывать соответствующий небаланс активной мощности. Величина указанного небаланса активной мощности должна определяться с учетом информации о случаях и фактических объемах снижения мощности нагрузки потребителей в процессе таких возмущений, имеющейся у субъекта оперативно-диспетчерского управления (иного субъекта электроэнергетики или потребителя электрической энергии, в отношении объектов электроэнергетики или энергоприимающих установок которого проводится расчетная проверка выполнения требований к устойчивости энергосистемы).

III. Требования к устойчивости энергосистем

16. При проведении расчетов режимов и устойчивости выполнение требований к устойчивости энергосистемы должно оцениваться на основании следующих показателей:

минимального коэффициента запаса статической апериодической устойчивости по активной мощности в контролируемых сечениях;

минимального коэффициента запаса статической устойчивости по напряжению в узлах нагрузки.

17. Величины минимальных коэффициентов запаса статической апериодической устойчивости по активной мощности и статической устойчивости по напряжению для различных электроэнергетических режимов должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 5 приложения к Методическим указаниям, для:

18. В нормальном режиме, в послеаварийном режиме после нормативного возмущения и в вынужденном режиме величины коэффициента запаса статической апериодической устойчивости по активной мощности в контролируемом сечении и коэффициента запаса статической устойчивости по напряжению в узле нагрузки, определенные в соответствии с пунктами 19, 20 Методических указаний, должны быть не меньше значений, указанных в таблице 5 приложения к Методическим указаниям.

19. Коэффициент запаса статической апериодической устойчивости по активной мощности в контролируемом сечении определяется по формуле: