Реферат - Іщук Володимир Сергійович - Оцінка пожежної безпеки підстанцій 110/10 кВ, що живлять електричною енергією промислові підприємства

1. зміст 1. Актуальність проблеми
2. 2. Мета роботи
3. 3. Наукова новизна роботи
4. 4. Практична цінність роботи
5. 5. Огляд нормативних документів в галузі пожежної безпеки
6. 6. Розробка математичної моделі, яка описує процеси виходу з ладу трансформаторної підстанції
7. 7. Оцінка пожежної безпеки трансформаторних підстанцій і розробка рекомендацій для її підвищення
8. висновок
9. Список джерел

зміст

1. Актуальність проблеми

Проаналізувавши статистичні дані за період з 1985 р по 2012 р про вихід з ладу трансформаторних підстанцій 110/10 кВ, які експлуатуються в Донбаської енергосистеми, з'ясувалося, що в більшості випадків підстанції виходять з ладу з наступних причин:

1. Випадкову появу короткого замикання (КЗ) на лінії, що відходить, відмова в спрацьовуванні вимикача КРУ, відмова в спрацьовуванні ввідного вимикача 10 кВ, через які пройшов наскрізний аварійний струм, а вступної вимикач 110 кВ не чутливий до КЗ, яке випадково з'являється на лінії, що відходить;
2. Випадкову появу КЗ в приєднання до шин фідерних КРУ, відмова в спрацьовуванні ввідного вимикача 10 кВ, відмова в спрацьовуванні ввідного вимикача 110 кВ, через які пройшов наскрізний аварійний струм, а максимальний струмовий захист (МТЗ) комутаційного апарату на лінії 110 кВ не чутлива до КЗ , яке випадково з'являється в приєднання до шин фідерних КРУ;
3. Випадкову появу КЗ в трансформаторі 110/10 кВ; відмова в спрацьовуванні ввідного вимикача 110 кВ, відмова в спрацьовуванні МТЗ комутаційного апарату на лінії 110 кВ, через які пройшов наскрізний аварійний струм.

Завдання полягає в тому, а через скільки часу необхідно проводити діагностику системи відключення захисних комутаційних апаратів, щоб ймовірність збігу в просторі і часі трьох випадкових подій була величиною маловірогідна, тобто

При дотриманні цієї умови займань ізоляції на підстанції не буде.

2. Мета роботи

Визначити оптимальні з точки зору пожежної безпеки терміни діагностики систем відключення захисних комутаційних апаратів трансформаторної підстанції. Для цього необхідно вирішити такі завдання:

1. Отримати залежності ймовірності виходу з ладу протягом часу t підстанції 110/10 кВ від частоти появи КЗ на лінії, що відходить, в приєднаннях до шин 10 кВ або в трансформаторі підстанції, надійності систем відключення ввідних вимикачів 10 кВ і 110 кВ і термінів їх діагностики;
2. Визначити середній час до першого виходу з ладу трансформаторної підстанції і дисперсію часу між аваріями.

3. Наукова новизна роботи

На основі регулярних однорідних марківських процесів з дискретним числом станів і безперервним часом розроблена математична модель, що пояснює процес виходу з ладу трансформаторної підстанції 110/10 кВ в плині часу t, що відрізняється від відомої тим, що враховується не тільки частота появи небезпечних подій, а й їх тривалість.

4. Практична цінність роботи

Розроблено методику розрахунків, за допомогою якої можна визначати оптимальні з точки зору безпеки терміни діагностики системи відключення вимикачів, при яких імовірність загоряння ізоляції на трансформаторній підстанції є величина маловірогідна.

5. Огляд нормативних документів в галузі пожежної безпеки

згідно [ 1 ] Ймовірність пожеж у вузлі навантаження протягом року повинна бути не вище, ніж H = 1 · 10-6. Це означає, що якби в перебігу 1 року під наглядом перебувало N = 1000000 трансформаторних підстанцій, то допускався б одна пожежа (n = 1) за цей період часу.

Імовірність пожеж протягом року при H · t <0.1 можна визначити за допомогою формули:

Значить, для вирішення питання забезпечення пожежної безпеки трансформаторних підстанцій при їх експлуатації необхідно отримати залежність: ймовірність загоряння ізоляції на підстанції протягом року від частоти появи КЗ на лінії, що відходить, в приєднаннях до шин 10 кВ або в трансформаторі і тривалості його існування, надійності системи відключення вступних вимикачів 10 кВ і 110 кВ, а також інтервалів часу між діагностиками систем відключення вимикачів θ1, θ2 і θ3 (рис. 1).

Малюнок 1 - Схема електропостачання трансформаторної підстанції 110/10 кВ

За допомогою отриманої залежності можна буде вибирати такі інтервали часу між діагностиками систем відключення вимикачів θ1, θ2 і θ3, при яких імовірність пожеж буде допустимою за нормативними документами [ 1 ].

6. Розробка математичної моделі, яка описує процеси виходу з ладу трансформаторної підстанції

Введемо деякі поняття. Безпечним розумітимемо такий стан системи відключення вимикача, при якому в будь-який момент часу вона готова відключити КЗ, яке виникло в зоні дії її релейного захисту, а небезпечним - таке, при якому в разі появи КЗ на захищається елементі відбувається відмова в системі спрацьовуванні захисного комутаційного апарату. Небезпечний стан системи відключення виявляються в результаті її діагностики: релейного захисту, приводу вимикача, контактної системи, дугогасильні камери і т.д.

Позначимо через ζk (t) процес зміни стану елемента (КЗ, відмова основного захисту, відмова резервного захисту), k = 1, 2, 3. Випадковий процес ζ1 (t), ζ2 (t) зміни стану комутаційних апаратів 1, 2 (2 , 3; 3, 4) з плином часу може приймати два значення: 0 - система відключення вимикача знаходиться в працездатному стані; 1 - система відключення знаходиться в відмовив стані. Випадковий інтервал часу між появами КЗ на лінії, що відходить, в приєднаннях до шин 10 кВ або в трансформаторі і тривалістю його існування будемо характеризувати процесом ζ3 (t).

Імовірність переходів з безпечного стану в небезпечне за проміжок часу Δt дорівнює λkΔt + 0 (t), де 0 (t) означає, що ймовірність появи більш одного небезпечного стану в інтервалі t + Δt є величиною маловірогідною у порівнянні з Δt. Імовірність переходів з небезпечного стану в безпечне за час Δt дорівнює μkΔt + 0 (t). Параметр λk характеризує інтенсивність або швидкість, з якою безпечні проміжки часу змінюються небезпечними, а μk - частоту або швидкість зміни небезпечних проміжків часу на безпечні [ 2 ].

Вихід з ладу підстанції (займання ізоляції) настане в момент, коли всі три процесу ζk (t) будуть знаходитися в стані 1, тобто коли ζ1 (t) = ζ2 (t) = ζ3 (t) = 1.

Випадкове час до першої пожежі позначимо через τ (0). Висловимо значення середнього часу до першої пожежі через параметри процесів θ1, θ2 і θ3.

Сукупність зазначених процесів розглянемо як регулярний однорідний марковский процес з вісьмома дискретними станами і безперервним часом. Поведінка в часі такої системи повністю визначається матрицею переходів Р, яка в нашому випадку має вигляд:

Середній час до першого виходу з ладу трансформаторної підстанції знайдемо з системи рівнянь [ 3 ]:

де N = 1-Q, Q - фундаментальна матриця, яка виходить з матриці переходів за допомогою виключення поглинаючого стану (останнього рядка і останнього стовпця).

Імовірність загоряння ізоляції трансформаторної підстанції протягом часу t знайдемо, користуючись загальною системою рівнянь для регулярного однорідного дискретного марківського процесу з поглинаючим станом і безперервним часом [ 5 ]:

де - вектор-рядок; - вектор-рядок; , I - одинична матриця.

Дисперсія часу до першого займання ізоляції трансформаторної підстанції [ 4 ], Тобто до першого переходу в поглинаючий стан:

де .

7. Оцінка пожежної безпеки трансформаторних підстанцій і розробка рекомендацій для її підвищення

Пожежна безпека трансформаторних підстанцій повинна забезпечуватися на рівні вимог ГОСТ 12.1.004.91 [ 4 ]. Для схеми (рис. 1), зобразимо дерево формування пожежі підстанції (рис. 2) і схему мінімальних перетинів (рис. 3).

Малюнок 2 - Дерево формування подій, збіг яких призводить до займання ізоляції (пожежа) і виходу з ладу підстанції

де - відбулося КЗ; - сталася відмова в системі відключення i-того вимикача.

Малюнок 3 - Схема мінімальних перетинів

висновок

Отримана в магістерській роботі розрахункова формула і схеми мінімальних перетинів дозволяють оцінити пожежну безпеку трансформаторної підстанції будь-якого класу напруги і вибирати оптимальні з точки зору безпеки терміни діагностики систем відключення захисних комутаційних апаратів.

Список джерел

1. Ковальов О.П. Оцінка пожежної безпеки пересувних трансформаторних підстанцій 110/35/6 кВ / А.П. Ковальов, А.В. Шевченко, І.В. Білоусенко // Промислова енергетика. - 1991. - №6. - С. 28-31.
2. Тихонов В.І. Марковские процеси / В.І. Тихонов, М.А. Миронов. - М .: Радянське радіо, 1977. - 488 с.
3. Кемені Дж. Кінцеві ланцюги Маркова / Дж. Кемені, Дж. Сіел - М .: Наука, 1970. - 272 с.
4. ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ. Пожежна безпека. Загальні вимоги. - М .: Изд-во стандартов, 1991.
5. Гнеденко Б.В. Математичні методи в теорії надійності / Б.В. Гнеденко, Ю.К. Бєляєв, А.Д. Соловйов - М .: Наука, 1965. - 524 с.
6. Кельберт М.Я. Імовірність і статистика в прикладах і задачах. Том 2. Марковские ланцюга як відправна точка теорії випадкових процесів та їх застосування / М.Я. Кельберт, Ю.М. Сухов - М .: МЦНМО, 2009. - 586 с.
7. Чжун Кай-лай Однорідні ланцюги Маркова / Чжун Кай-лай Перекл. з англ. - М .: Світ, 1964. - 426 с.
8. Ковальов О.П. Про проблеми оцінки безпеки електротехнічних об'єктів / А.П. Ковальов // Електрика. - 1991. - № 8. - С. 50-55.
9. Лобанова І.С. Оцінка пожежної безпеки пересувних підстанцій - Автореферат [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http: //masters.donntu.org/2008 ... .