Оценка параметров надежности схем внутризаводского электроснабжения с двухтрансформаторными подстанциями

DOI:

*Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия; e-mail: , ORCID:

Петрова Р. М. и др. Оценка параметров надежности схем внутризаводского электроснабжения с двухтрансформаторными подстанциями. Вестник МГТУ. 2024. Т. 27, № 4. С. 521–533. DOI:

e-mail: , ORCID:

Petrova, R. M. et al. 2024. Assessment of reliability parameters of in-plant power supply schemes with two-transformer substations. Vestnik of MSTU, 27(4), pp. 521–533. (In Russ.) DOI:

Оценка надежности работы систем электроснабжения производится при проектировании, реконструкции и эксплуатации оборудования ( Багаутдинов, 2017; Ivanova et al., 2022 ). Методы оценки надежности позволяют использовать достаточный минимум исходных данных и обеспечивать достоверные результаты ( Садыков, 2017 ). Элементы систем электроснабжения восстанавливаются после отказа и отключаются при обслуживании и подготовке к ремонту ( Петрова и др., 2023 ); параметры надежности элементов изменяются с течением времени.

Рост нагрузки потребителей и сложность систем электроснабжения (увеличение числа элементов схемы и функциональных взаимосвязей между ними) требуют разработки новых методов расчета надежности сложных многосвязанных систем ( Зацепина и др., 2020; Shpiganovich et al., 2021 ). Расчеты параметров надежности схем низковольтных электрических сетей имеют свои особенности: низковольтное электрооборудование подвержено износу и может выходить из строя ( Gasparyan et al., 2018 ). Так, работа ( Абдуллазянов и др., 2023 ) посвящена анализу основных технико-экономических показателей надежности производств промышленных предприятий.

Одной из основных задач анализа надежности электроэнергетических систем относительно узлов нагрузки является разработка методов определения вероятностей появления отказа и безотказной работы системы ( Gracheva et al., 2023; Шпиганович и др., 2018 ). С увеличением взаимосвязей между элементами расчетной схемы усложняется задача ее преобразования в схему с последовательно-параллельным или параллельно-последовательным соединением элементов ( Конюхова и др., 2001; Конюхова, 2018а, 2018б) . Например, для схем "мостик" ( Шпиганович и др., 2024 ) и "двойной мостик" правила преобразования последовательно-параллельных или параллельно-последовательных схем надежности неприменимы. Для определения показателей надежности сложных систем используют расчетные элементы с учетом логики функционирования сети.

Целью данного исследования является оценка параметров надежности схемы системы внутризаводского электроснабжения. Объектом исследования послужила система внутризаводского электроснабжения Казанского завода медицинской аппаратуры. Научная новизна предлагаемой статьи - определение рационального резервирования для системы внутризаводского электроснабжения.

Материалы и методы

Участок схемы цеховой сети внутризаводского электроснабжения представлен на рис. 1, где указаны следующие исходные данные:

• -    кабельные линии 0,4 кВ: Л ! = 10 м, Л₂ = 10 м, Л₃, ., Л_п = 5 м;

• -    силовые трансформаторы Т₁, Т₂;

• -    автоматические выключатели АВ₁, АВ₂, АВ₃-секционный, АВ₄, ., АВ₁₅;

• -    рубильник Р;

• -    шкаф распределительный силовой ШРс;

• -    пункт распределительный силовой ПРс;

• -    магнитные пускатели ПМ₁, ., ПМ₄;

• -    контакторы К₁, ., К₅;

• -    двигатели Д 1 , ., Д 9 .

Минимально допустимый уровень надежности для коммутационных низковольтных аппаратов согласно ГОСТ 12434-83¹ равен P _доп = 0,85.

Предположим, что характеристики надежности элементов оборудования схемы (рис. 1) подчиняются показательному закону распределения ( Грачева и др., 2018 ). Показательный закон распределения параметров надежности оборудования можно принять справедливым на небольшом интервале времени по сравнению с ресурсом долговечности отдельных компонентов системы, когда наблюдается старение материалов, но закончен период приработки.

Рассмотрим показатели надежности элементов схемы электроснабжения (рис. 1):

Q ( t , t + ^А t )

1) параметр потока отказов и! t ) = lim----------,

A t > °       A t

определяемый вероятностью появления отказа

Q ( t , A t ) в интервале времени ( t , A t ). Если параметр потока отказов элементов ю( t ) обладает ограниченным последействием (вероятность отказа элементов зависит только от продолжительности их работы с момента последнего отказа), то он совпадает с интенсивностью отказов Х( t );

• 2)    вероятность безотказной работы P = e ” , где и - параметр потока отказов;

• 3)    вероятность появления отказа Q = 1 - P = 1 - e ” ;

• 4)    время наработки на отказ Т _отк = 1.

р.       _ω

Рис. 1. Схема системы внутризаводского электроснабжения

Fig. 1. Scheme of the in-plant power supply system

В ходе исследования проанализируем возможные виды электрической схемы, представленной на рис. 1:

• –    без резервирования;

• –    с резервированием (с секционным выключателем АВ₃);

• –    с двойным резервированием (с секционным выключателем АВ₃ и резервной перемычкой на 0,4 кВ).

Результаты и обсуждение

Логическая схема надежности для участка сети (рис. 1) без резервирования

Логическая схема надежности без резервирования показана на рис. 2. Все элементы, расположенные ниже ШРс, соединены последовательно, так как отказ одного элемента вызывает отказ всей системы. Система называется последовательной (системой с основным соединением элементов), если она работает безотказно при условии исправности каждого элемента. Эффективность работы такой системы зависит от начального состояния системы и последовательности возникновения отказов элементов (узлов).

Рис. 2. Логическая схема надежности без резервирования ( а ) и ее преобразование ( б ) Fig. 2. Logical scheme of reliability without redundancy ( а ) and its transformation ( б )

Параметр потока отказов для цепи ИП-нагрузка схемы без резервирования ω без рез определим так:

^без рез = Ю] + Ю2 + Ю3 + Ю4 + Ю5 + Ю6 + Ю7 + Ю§ + Ю9 + ®10 + ®11 + ®12 + ®13 + Юц + ®15 + ®16 + ®17 + ®18 =

• = Ют1 + ^ АВ 1 + Ю л 1 + Юав₄ + ^Юр + Ишрс + Ю л 3 + Юав₇ + И_{ПМ 1} + Ю л 4 + Ю^ + И_пм 2 + Ю л 5 + Юав₉ + Ю к 1 +

^{+ Ю}Л, ^{+ Ю}АВ ^{+ Ю}К, = ^ЮТ ⁺ 6 ^ЮАВ ^{+ 5ю}л + ^Ю Р + ^ЮШРс + ^2юпм ⁺ 2 ^ЮК ,

6               10             2

где ω Т – параметр потока отказов трансформатора; ω АВ – параметр потока отказов автоматического выключателя; ω Л – параметр потока отказов кабельной линии; ω Р – параметр потока отказов рубильника; ω ШРс – параметр потока отказов шкафа распределительного силового; ω ПМ – параметр потока отказов магнитного пускателя; ω К – параметр потока отказов контактора.

Параметр потока отказов кабельной линии ω Л (АВВГ-0,4 кВ) зависит от длины и рассчитывается с учетом данных на 100 м:

– для Л1, Л2: ω = 0,026·(10 м/100 м) = 0,0026 откл./год;

– для Л3, …, Л11: ω = 0,026·(5 м/100 м) = 0,0013 откл./год.

В табл. 1 приведены технические данные исследуемого оборудования, а также расчетные значения параметров потока отказа элементов схемы.

Таблица 1. Исходные данные оборудования и результаты расчета параметров потоков отказов для элементов схемы Table 1. Initial equipment data and results of calculating failure flow parameters for circuit elements

Элементы схемы	Марка, производитель2	Параметр потока отказов ω, откл./год
Т 1 , Т 2	ТМ-1600/10/0,4; "Элтехком", г. Нижний Новгород	0,015
АВ 1 , АВ 2 , АВ 3 , АВ 4 , АВ 5 , АВ 6	ВА51-39; Курский электроаппаратный завод (КЭАЗ), г. Курск	0,051
АВ 7 , АВ 8 , АВ 9 , АВ 10 , АВ 11 , АВ 12 , АВ 13 , АВ 14 , АВ 15	ВА51-35, КЭАЗ	0,051
Р	РЕ19-37, КЭАЗ	0,038
ШРс	ШРС-1; "Абсолютэнерго", г. Пермь	0,001
ПРс	ПР-11; "Абсолютэнерго"	0,001
Л 1 , Л 2	АВВГ-0,4 кВ; сечение S = 16 мм2; длина 10 м; "Эксперт-кабель"; гг. Орел, Москва, Екатеринбург	0,026
Л 3 , Л 4 , Л 5 , Л 6 , Л 7 , Л8, Л9, Л10, Л11	АВВГ-0,4 кВ; сечение S = 4 мм2; длина 5 м; "Эксперт-кабель"	0,0013
ПМ 1 , ПМ 2 , ПМ 3 , ПМ 4	ПМЛ-1100; КЭАЗ	0,095
К 1 , К 2 , К 3 , К 4	КТ-6000; КЭАЗ	0,098

Таким образом, параметр потока отказов для цепи ИП-нагрузка схемы без резервирования рассчитаем следующим образом:

Ю_{6и рез} = 0,015 + 6 • 0,051 + (0,0026 + 4 • 0,0013) + 0,038 + 0,001 + 2 • 0,095 + 2 • 0,098 = 0,7538.

Логическая схема с резервированием

(с секционным выключателем АВ 3 )

Резервированием называется метод повышения надежности, при котором отказавшее изделие заменяется заранее предусмотренным запасным изделием. В зависимости от того, какая часть системы при отказе отключается и заменяется резервной, различают поэлементное, групповое и общее резервирование. Число основных изделий, резервирующих рассматриваемое основное изделие, определяет кратность резервирования. Рассмотрим общее резервирование в условиях облегченного резерва, когда запасные элементы в период ожидания несут частичную нагрузку и могут отказать с меньшей вероятностью, чем вероятность отказа основного элемента.

Для электрической схемы питания первой секции шин с установленным секционным выключателем АВ 3 логическая схема надежности имеет две последовательные рабочие цепи, соединенные параллельно (рис. 3).

V 1 источник шпания (ИП])

2      3     4

6     7

9     10    11    12    13    14    15    16    17    18

2 источник питания (ИП2)

19    20

23     24    25    26    27     28     29    30    31     32     33     34

36    37    38    39

2 источник питания (ИП2)

ф 1 источник шпания (ИП])

ч 1 источник

7 питания (ИП])

нагрузка 2

ч 1 источник

7 шпания (ИП])

нагрузка

2 источник питания (1Ш£|

Рис. 3. Логическая схема надежности для системы внутризаводского электроснабжения с резервированием ( а ); первый ( б ), второй ( в ) и третий ( г ) этапы преобразования

Fig. 3. Reliability logic diagram for the in-plant power supply system with redundancy ( а ), conversion stages: first ( б ), second ( в ), and third ( г )

Первый этап преобразования включает преобразование последовательных ветвей.

Параметр потока отказов цепи ИП1-АВ3

со        = со + ю₉ + со = со   + со    + со    = 0,015 + 0,051 + 0,051 = 0,117.

ИП -АВ      1     2    40     Т     АВ     АВ

Параметр потока отказов цепи ИП 2 -АВ 3

ю      = ю + ю = ю + ю = 0,015 + 0,051 = 0,066.

ИП ₂ -АВ ₃       19     20     Т2     АВ ₂

Параметр потока отказов цепи АВ 3 -нагрузка 1

^ЮАВ ₃ -нагр 1 = ^Ю3 ⁺ — ^{+ Ю}18 = ^ЮЛ1 ^{+ Ю}АВ4 ^{+ Ю}Р ^{+ Ю}ШРс ^{+ Ю}Л ₃ ^{+ Ю}АВ ₇ ^{+ Ю}ПМ 1 ⁺

^{+ Ю}Л ₄ ^{+ Ю}АВ ₈ ^{+ Ю}ПМ ₂ ^{+ Ю}Л ₅ ^{+ Ю}АВ ₉ ^{+ Ю}К 1 ^{+ Ю}Л ₆ ^{+ Ю}АВ ₁₀ ^{+ Ю}К ₂ = ^5ЮАВ ^{+ 5Ю}Л ^{+ Ю}Р ^{+ Ю}ШРс ^{+ 2Ю}ПМ ^{+ 2Ю}К =

= 5 • 0,051 + (0,0026 + 4 • 0,0013) + 0,038 + 0,001 + 2 • 0,095 + 2 • 0,098 = 0,6878.

Параметр потока отказов цепи АВ3-нагрузка 2

^ЮАВ ₃ -нагр ₂ = ^Ю21 ⁺ ... ^{+ Ю}39 = ⁰ , ^8511.

Второй этап преобразования включает расчет параметров потока отказов: – цепи ИП1-нагрузка 1

о^агр , = "    . + ю В -нагр , = 0,117 + 0,6878 = 0,8048;

– цепи ИП 2 -нагрузка 2

Ю ИП 2 -_гагР2 = Ю ИП 2 -АВ + Ю АВ      = 0,066 + 0,8511 = 0,9171.

На третьем этапе преобразования требуется рассчитать вероятности появления отказа последовательных ветвей.

Вероятности безотказной работы цепей:

Р     = e -о, ⁸⁰⁴⁸ = 0,4472, Р      = e ""  7 = 0,3997.

ИП1-нагр1                                                ИП2 -нагр2

Вероятности появления отказа цепей:

Q      = 1 - e -°-⁸⁰⁴⁸ = 0,5528, Q      = 1 - e ^{- 0,9171} = 0,6003.

ИП1-нагр1                                                     ИП2-нагр2

Третий этап включает преобразование параллельных ветвей ИП 1 -нагрузка 1 и ИП 2 -нагрузка 2.

Вероятность появления отказа схемы (для системы из двух параллельно соединенных элементов)

Q = Q    Q     = 0,5528 ■ 0,6003 = 0,3318.

схемы         ИП1 -нагр1    ИП2 -нагр2

Вероятность безотказной работы схемы

P = 1 - Q = 1 - 0,3318 = 0,6682. схемы              схемы

Параметр потока отказов для системы из двух параллельно соединенных элементов определим с учетом вероятности безотказной работы схемы P _схемы:

ю    =- ln( P  ) = - ln(0,6682) = 0,4032.

схемы                схемы

Логическая схема с двойным резервированием

(с секционным выключателем АВ3 и резервной перемычкой на 0,4 кВ)

Логическая схема надежности с двойным резервированием приведена на рис. 4.

Рис. 4. Логическая схема надежности для системы внутризаводского электроснабжения с двойным резервированием (с секционным выключателем АВ 3 и резервной перемычкой на 0,4 кВ) ( а ), первый ( б ), второй ( в ), третий ( г ), четвертый ( д ) и пятый ( е ) этапы преобразования

Fig. 4. Reliability logic diagram for the in-plant power supply system with double redundancy: with sectional circuit breaker AB 3 and 0.4 kV backup jumper ( а ), conversion stages: first ( б ), second ( в ), third ( г ), fourth ( д ), and fifth ( е )

Первый этап преобразования заключается в упрощении всех последовательных ветвей исходной схемы (рис. 4, а ):

®ИП,-АВ₃ = ^ю1 + ^Ю2 , ® ИП₂-АВ₃ = ^ю19 + ^Ю20 + ^Ю40 ,

^ЮЛ , -ШРс = ^Ю3 + ^Ю4 + ^Ю5 + ^Ю6 , ^ЮЛ ₂ -ПРс = ^Ю21 + ^Ю22 + ^Ю23 + ^Ю24 + ^Юр/пер ,

® р/пер-нагр , = ^Ю7 + ^Ю8 + ... + ^Ю18 , ^Юр/пер-нагр ₂ = ^Ю25 ^{+ Ю}26 ⁺ ... ^{+ Ю}39 •

Далее рассчитывается вероятность безотказной работы P и вероятность появления отказа Q для последовательных цепей:

P

ИП1-АВ3

e “иПрАВз

P

ИП2 -АВ3

e ^ю иП₂^-АВ3

Тогда вероятность отказа

Q ИП₁-АВ₃

= 1 _— e “ип1-ав₂

Q

ИП2-АВ3

= 1 _— e “ИП2-АВ3

Вероятность одновременного отказа параллельных элементов ИП₁-АВ₃ и ИП₂-АВ₃ (рис. 4, г ), обозначим Q * и определим как произведение вероятностей отказа этих элементов:

Q * = Q_mABQ, ИП₁ -АВ3    И

ИП₂ -АВ3 ^.

Вероятность безотказной работы параллельных элементов ИП 1 -АВ 3 и ИП 2 -АВ 3

_ *            _

Р = 1 - Q

ИП1 -АВ3   ИП2 -АВ3

Тогда параметр потока отказов

и * =- ln( P * ).

Аналогичный расчет производится для параллельной ветви Л1-ШРс и Л2-ПРс.

После преобразования последовательных элементов схемы (рис. 4, д, е) параметр потока отказов схемы и = 0,238. схемы

В табл. 2 приведены результаты расчетов схем по вариантам для двухтрансформаторной подстанции 10/0,4 кВ (рис. 1).

Таблица 2. Результаты расчета вариантов схемы электроснабжения Table 2. Calculation results of power supply scheme options

Вариант схемы электроснабжения	Параметр потока отказов ω схемы , откл./год	Время наработки на отказ Т нар. отк
Без резервирования	0,7538	1,3266
С резервированием (с секционным выключателем АВ3)	0,4032	2,4802
С двойным резервированием (с секционным выключателем АВ 3 и резервной перемычкой на 0,4 кВ)	0,238	4,2017

Данные табл. 2 показывают, что параметр потока отказов без резервирования имеет наибольшее значение (ωсхемы = 0,7538) и уменьшается при резервировании, т. е. при включении секционного выключателя (ωсхемы = 0,4032). При двойном резервировании ωсхемы = 0,238, что свидетельствует о высокой надежности схемы с двойным резервированием при одинаковом количестве присоединений элементов к линии.

Величина времени наработки на отказ Т нар. отк обратно пропорциональна параметру потока отказов схемы ω_схемы. Время наработки на отказ имеет максимальное значение при двойном резервировании схемы ( Т нар. отк = 4,2017) и минимальное – без резервирования ( Т нар.отк = 1,3266). Данные расчетов показывают, что надежность схемы без резервирования в 1,87 раза ниже в сравнении со схемой с резервированием и в 3,17 раза ниже – схемой с двойным резервированием.

Далее исследуем параметры надежности системы при изменении числа двухтрансформаторных подстанций (ТП) ( N тп ) от 1 до 5, а также при различной мощности цеховых трансформаторов 10/0,4 кВ (от 25 до 2 500 кВА).

Используем исходные данные для расчетов:

– расчетная активная мощность нагрузки P т = 12·10⁶ Вт;

– cos φнагр = 0,92;

– общая площадь завода s _зав = 0,5 км²;

– коэффициент загрузки трансформаторов Кзагр = 0,8. Число трансформаторов cos (n К S φт загр т

норм. полн. т KS, загр т где Sт – единичная номинальная мощность цехового трансформатора, изменяемая от 25 до 2 500 кВА; Кзагр – коэффициент загрузки трансформатора; Sнорм. полн. т – нормируемая полная мощность нагрузки трансформатора, ВА, равная

S норм. полн. т

P т

. cos φ

Число двухтрансформаторных подстанций

^N тп

N т

S норм. полн. т

.

^{2    2 K} загр ^S т

На рис. 5 приведены варианты схем системы внутризаводского электроснабжения с изменением числа двухтрансформаторных подстанций ( N _тп составляет 1–5).

Рис. 5. Электрическая схема системы внутризаводского электроснабжения с одной ( а ), двумя ( б ), тремя ( в ), четырьмя ( г ), пятью ( д ) двухтрансформаторными подстанциями

Fig. 5. Electrical scheme of the in-plant power supply system with different number of two-transformer substations: one ( а ), two ( б ), three ( в ), four ( г ), and five ( д )

Расчетное число присоединений трансформатора на 1 секцию шин ( N _{пр. т}) с учетом остальных присоединений равно

N =N + пр. т       ост

S норм. полн. т

^п сш ^N TП ^K загр ^S т^,

где N ост – остальные присоединения, принимаем N ост = 1; число секций шин n сш = N т = 2, 4, 6, 8, 10 и т. д.

Суммарный параметр потока отказов трансформаторов Σωт, откл./год:

У со = N со , Т        пр. т т , где ωт – параметр потока отказов трансформатора, равный 0,015 откл./год.

Электрическая схема двухтрансформаторной подстанции с условным обозначением кабельных линий Lкл1 и Lкл2 приведена на рис. 6.

Рис. 6. Электрическая схема двухтрансформаторной подстанции с условным обозначением кабельных линий L кл1 и L кл2

Fig. 6. Electrical diagram of a two-transformer substation with the conventional designation of cable lines L кл1 and L кл2

Средняя длина кабельных линий, км, (от источника питания ИП до трансформатора 10/0,4 кВ)

^L кл1

зав ,

где γ ИП – коэффициент, учитывающий расположение ИП и ТП, γ ИП = 1.

Средняя длина питающих кабельных линий, км, (от трансформатора 10/0,4 кВ до потребителя)

зав кл2   γТП   Nтп , где γТП – коэффициент, учитывающий расположение ТП, γТП = 1.

Суммарный параметр потока отказов кабельных линий Σωкл, откл./год:

£ го,  = ,,  + го^ = 0,01 Lml + 0,026L. , где 0,01 откл./год – параметр потока отказов кабельных линий от ИП до трансформатора; 0,026 откл./год – параметр потока отказов кабельных линий от трансформатора до потребителя.

Приведем пример расчета двухтрансформаторной подстанции N тп = 1, S т = 100 кВА:

Sнорм. ноли. т =  — = ^^ = 13,1-106 ВА, cos φ     0, 92

норм. полн. т

N = N +----р------= 1 + пр. т        ост псшNTПKзагрSт

13,1 - 10 6

2 - 1 - 0,8 - 100 - 10³

= 82,875,

£ го_т = N пр _ти_т = 82,875 - 0,015 = 1,24 откл./год, 4 л1 = Y ип 7 N ИП S зав = 1 - л/ёЛ = 0,707 км,

S зав         0, 5

^L кл2 = УтП >      = ¹ Г~ = ⁰ , ⁷⁰⁷ км,

^N TП       ¹

V го = rn + rn = 0,01 L  + 0,026 L  = 0,01 - 0,707 + 0,026 - 0,707 = 0,025 откл./год.

кл      кл1      кл2             кл1              кл2

Далее рассчитывается ω схемы с учетом всех элементов схемы:

– без резервирования: ω схемы = 0,9764; Т нар. отк = 1,0242;

– с резервированием (с секционным выключателем АВ 3 ): ω схемы = 0,6017; Т нар. отк = 1,6620;

– с двойным резервированием (с секционным выключателем АВ 3 и резервной перемычкой на 0,4 кВ): ω схемы = 0,4665; Т нар. отк = 2,1437.

На рис. 7–9 приведены графические зависимости времени наработки на отказ Т _{нар. отк} схем с числом двухтрансформаторных подстанций от 1 до 5 и различной номинальной мощностью цеховых трансформаторов 10/0,4 кВ (от 25 до 2 500 кВА).

Без резервирования

Рис. 7. Графические зависимости времени наработки на отказ схемы без резервирования от номинальной мощности цеховых трансформаторов при различном числе ТП

Fig. 7. Graphic dependences of the time between failures of a circuit without redundancy on the rated power of shop transformers at different number of substations

Рис. 8. Графические зависимости времени наработки на отказ схемы с резервированием (с секционным выключателем АВ 3 ) от номинальной мощности цеховых трансформаторов при различном числе ТП

Fig. 8. Graphic dependences of the time between failures of a circuit with redundancy (with sectional switch AB 3 ) on the rated power of shop transformers at different number of substations

Графики рис. 7–9 показывают, что оптимальное значение номинальной мощности трансформаторов S_{т. опт} уменьшается при увеличении числа трансформаторных подстанций N _ТП; оптимальное значение мощности трансформаторов достигается при большем времени наработки на отказ. .

С двойным резервированием

Рис. 9. Графические зависимости времени наработки на отказ схемы с двойным резервированием (с секционным выключателем АВ 3 и резервной перемычкой на 0,4 кВ) от номинальной мощности цеховых трансформаторов при различном числе ТП

Fig. 9. Graphical dependencies of the mean time between failures of a dual redundancy scheme (with sectional circuit breaker AB3 and redundant jumper at 0.4 kV) on the rated capacity of shop transformers at different number of substations

Также оптимальным условием является использование меньшего числа трансформаторных подстанций N _тп и, соответственно, трансформаторов при соблюдении значения коэффициента загрузки ( К _загр = 0,8). Например, при использовании 2 трансформаторов мощностью 1 600 кВА время наработки на отказ будет больше ( Т нар. отк = 0,6456), чем при использовании 4 трансформаторов такой же мощности ( Т нар. отк = 0,4390).

При сравнении графиков, изображенных на рис. 7–9, установлено, что наибольшее время наработки на отказ достигается при двойном резервировании ( Т нар. отк = 2,2301), наименьшее – при отсутствии резервирования ( Т нар. отк = 0,5709).

Заключение

При исследовании надежности системы внутризаводского электроснабжения необходимо проанализировать дефекты и механизмы отказов, исключить известные причины отказов, определить зависимости параметров надежности от интенсивности внешних воздействий.

Резервирование целесообразно использовать для увеличения параметра вероятности безотказной работы схемы с течением времени, значительно меньшего, чем величина средней наработки на отказ резервного оборудования. Параметр потока отказов схемы с резервированием (с секционным выключателем АВ 3 ) больше (ω схемы = 0,4032), чем параметр потока отказов с двойным резервированием (с секционным выключателем и резервной перемычкой на 0,4 кВ) (ω схемы = 0,238) при одинаковом количестве присоединений элементов к линии. Установлено, что надежность схемы с резервированием значительно выше в сравнении со схемой без резервирования при одинаковой нагрузке (параметр потока отказов схемы без резервирования ω_{без рез} = 0,7538). Время наработки на отказ имеет максимальное значение при оптимальном значении номинальной мощности трансформаторов S _{т. опт} в схеме с двойным резервированием.

Результаты исследований могут быть рекомендованы к использованию при проектировании систем внутризаводского электроснабжения для оценки и повышения надежности эксплуатации оборудования.