Подать статью
Стать рецензентом
Том 277
Страницы:
81-93
Скачать том:
RUS ENG
Научная статья
Энергетика

Оценка параметров надежности схем цехового электроснабжения горных предприятий с однотрансформаторными подстанциями при различных способах их резервирования

Авторы:
Р. М. Петрова1
Е. И. Грачева2
Об авторах
  • 1 — аспирант Казанский государственный энергетический университет ▪ Orcid
  • 2 — д-р техн. наук профессор Казанский государственный энергетический университет ▪ Orcid
Дата отправки:
2025-01-31
Дата принятия:
2025-07-02
Дата публикации онлайн:
2025-12-23
Дата публикации:
2026-02-27

Аннотация

С усложнением электротехнического оборудования горных предприятий актуализируются разработка и исследование способов повышения надежности технических устройств, входящих в систему электроснабжения. Статья посвящена оценке параметров надежности схем участков цеховых сетей горных предприятий с однотрансформаторными подстанциями 10 и 0,4 кВ и различными способами их резервирования. Цель исследования – проведение оценки параметров надежности различных способов резервирования схем электроснабжения объектов с трансформаторными подстанциями на среднем и низком напряжении (СН и НН) относительно электропотребителей распределительного устройства низкого напряжения горно-добывающих предприятий. Объектом исследования является система электроснабжения цеха вспомогательного производства горно-добывающего предприятия (Кемерово). В работе исследуются параметры надежности участков сети – вероятность безотказной (исправной) работы P(t), вероятность появления отказа Q(t), параметр потока отказов ωсхемы и время наработки на отказ Тнар.отк для следующих вариантов схем: без резервирования; с резервированием на СН; с резервированием на НН; с двойным резервированием (на СН и НН). Данные расчетов показывают, что время наработки на отказ для схемы без резервирования в 2,04 и в 2,11 раз меньше, чем для схем с резервированием на НН и на СН соответственно, и в 2,8 раз меньше, чем для схемы с двойным резервированием. Резервирование является технически и экономически обоснованным методом повышения параметра P(t) системы электроснабжения объекта. Полученные результаты могут быть интегрированы в проектирование систем электроснабжения объектов (для оптимизации структурной схемы и выбора рационального способа резервирования элементов); разработку программ технического обслуживания (для формирования обоснованных регламентов технического обслуживания и ремонтов); создание систем мониторинга надежности (для организации непрерывного контроля текущего состояния оборудования цехов горных предприятий).

Область исследования:
Энергетика
Ключевые слова:
горное предприятие цех петлевая схема кольцевая схема логическая схема надежности параметр потока отказов время наработки на отказ резервирование двойное резервирование
Финансирование:

Отсутствует

Перейти к тому 277

Введение

С усложнением технологического и электротехнического оборудования горных предприятий актуальными вопросами становятся разработка и исследование способов повышения надежности технических устройств, входящих в систему электроснабжения (СЭС). Оценка надежности работы оборудования СЭС может проводиться как на ранних этапах (проектирование, реконструкция), так и после ввода оборудования в эксплуатацию [1-3]. Необходимым условием для получения достоверных результатов расчета параметров надежности является соблюдение соответствия методической и информационной погрешностей [4]. Известно, что элементы электрооборудования СЭС цехов горных предприятий могут быть как восстанавливаемыми после отказа, так и невосстанавливаемыми [5].

Обеспечение надежности и безотказности работы электроустановок достигается при соблюдении регламентированных условий хранения, нормальных режимов эксплуатации, а также требований технического обслуживания и ремонта [6, 7].

Актуальность проблемы обусловлена постоянным ростом электропотребления горно-промышленных предприятий и усложнением структурно-топологических характеристик СЭС, что проявляется в увеличении количества элементов схемы и усложнении функциональных взаимосвязей между ними. Это создает предпосылки для разработки новых методик расчета надежности сложных многосвязанных систем [8, 9]. В частности, исследование [10] посвящено анализу основных параметров надежности и технико-экономических показателей электрооборудования промышленных объектов Казани.

Методические основы анализа надежности электротехнических комплексов применительно к узлам нагрузки включают разработку алгоритмов определения вероятностей возникновения отказов и безотказного функционирования системы [11-13]. С усложнением структурных взаимосвязей между элементами традиционные методы преобразования расчетных схем в последовательно-параллельные или параллельно-последовательные конфигурации становятся неприменимыми [14-16].

Определенные особенности характерны для схем типов «мостик» [17] и «двойной мостик», для которых не действуют правила преобразования последовательно-параллельных или параллельно-последовательных схем надежности. Для таких случаев требуется применение специальных методов анализа, включая логико-вероятностные методы, теорию графов и матричные методы расчета, численное моделирование методом Монте – Карло [18, 19]. Перспективным направлением является разработка комбинированных алгоритмов, сочетающих аналитические подходы и математическое моделирование, что особенно актуально для сложных многоуровневых СЭС горно-добывающих предприятий.

Развитие оборудования электрических систем требует повышения надежности электрооборудования и СЭС в целом [20], что достигается совершенствованием методов проектирования с использованием программных комплексов, а также разработкой новых видов электроустановок. Исследование причин отказов и дефектов низковольтной аппаратуры горно-добывающих предприятий показывает, что ~ 40-45 % общего количества отказов происходит от ошибок, допущенных при проектировании, 20 % от ошибок при производстве, 30 % от тяжелых условий эксплуатации и недопустимых режимов работы или неправильного обслуживания, ~ 5-7 % от естественного износа и старения оборудования [9, 21].

Приводятся методы оценки параметров надежности однотрансформаторных подстанций: разработка модели системы с учетом согласования экономических показателей и характеристик отказов [22, 23]; метод оценки надежности электроснабжения потребителей, позволяющий управлять качеством электроэнергии на основе данных состояния оборудования сети [24]; метод количественной оценки рисков потери электропитания потребителей с использованием Байесовских сетей, на основе которого устанавливаются показатели, влияющие на надежность энергосистемы [25]; реализация автоматической блокировки распределительной сети по числу оптимизации узлов и исследование надежности электроснабжения распределительной сети по блокам [26]; создание комплексной модели управления надежностью для точного прогнозирования поведения энергосистемы [27]; оптимизация регламентов технического обслуживания СЭС с исследованием параметров надежности элементов распределительных сетей [28, 29]; статистический метод оценки надежности энергосистемы для учета условий работы с использованием моделирования Монте – Карло и формированием вероятностных моделей надежности [30, 31].

Энерго- и ресурсосбережение являются одними из приоритетных задач [32, 33] при управлении энергоемким горным производством. Мероприятия, способствующие повышению энергоэффективности и энергосбережения, внедряемые в СЭС горно-добывающих предприятий [34, 35], можно условно разделить по направлениям: электрические сети; электрический привод; контроль и учет электропотребления [36, 37].

Цель исследования заключается в проведении оценки параметров надежности различных способов резервирования схем в СЭС объектов с трансформаторными подстанциями (ТП) на среднем и низком напряжении (СН и НН) относительно электропотребителей распределительного устройства низкого напряжения горно-добывающих предприятий [38-40]. Научная новизна предлагаемого метода заключается в разработке и построении логической схемы надежности с учетом элементов каждого вида оборудования, упрощении ее согласно теории надежности с обработкой статистических данных вероятностных характеристик каждого элемента, а также расчету суммарного параметра потока отказов и времени безотказной работы схемы, отличающегося от известных и учитывающего такие элементы схемы сети 0,4 кВ, как низковольтные коммутационные аппараты. Объектом исследования является СЭС цеха вспомогательного производства горно-добывающего предприятия (Кемерово).

Методы

Исследуются возможные виды электрических схем:

  1. Без резервирования.
  2. С резервированием на НН (с установкой резервной перемычки 0,4 кВ).
  3. С резервированием на СН (с установкой разъединителей Рз), без резервирования на НН.
  4. С двойным резервированием на СН и НН.

Результаты исследований по статистике отказов позволяют сделать вывод о соответствии параметров надежности схемы показательному закону распределения [5].

Основными показателями надежности элементов схемы СЭС являются:

  • параметр потока отказов
ω(t)= lim Δt0 Q(t,t+Δt) Δt ,

определяемый вероятностью появления отказа Q(t, Δt) в интервале времени t, Δt;

  • вероятность безотказной (исправной) работы
Q=1Р=1 e ω(t) ;
  • вероятность появления отказа
Q=1Р=1 e ω(t) ;
  • время наработки на отказ
Т нар.отк = 1 ω(t) .

Обсуждение результатов

Исследуются параметры надежности четырех возможных вариантов резервирования схем.

Схема участка сети без резервирования (рис.1, а). На рис.1, б, в представлена структурная схема надежности без резервирования и ее преобразование. Все элементы соединены последовательно, при этом отказ одного любого элемента приводит к потере работоспособности всей системы. Эффективность работы такой схемы зависит, во-первых, от начальных параметров состояния и, во-вторых, от вероятностной последовательности отказов элементов (узлов).

Параметр потока отказов для цепи ИП-нагрузка (рис.1, б, в) для участка схемы без резервирования:

ω без рез = ω 1 + ω 2 + ω 3 + … + ω 20 = ω В 1 + ω Л 1 + ω Т 1 + ω АВ 1 + ω АВ 2 + ω Л 2 + ω АВ 3 + ω ШРс + ω АВ 4 + + ω Л 3 + ω ПМ 1 + ω АВ 5 + ω Л 4 + ω ПМ 2 + ω АВ 6 + ω Л 5 + ω К 1 + ω АВ 7 + ω Л 6 + ω К 2 = = ω В + ω Л 10кВ + ω Т + 7ω АВ + 5ω Л 0,4кВ + ω ШРс + 2ω ПМ + 2ω К .

Параметр потока отказов кабельной линии ωЛ10кВ (СКл-10 кВ) зависит от ее длины и рассчитывается по удельному параметру на 1 км: ωЛ1 = 0,01(100 м/1000 м) = 0,001 откл/год.

Рис.1. Схема участка сети без резервирования (а), логическая схема надежности без резервирования (б) и ее преобразование (в)

Параметр потока отказов кабельной линии ωЛ0,4кВ (АВВГ-0,4 кВ) вычисляется аналогично:

  • для Л2

    ω = 0,026 (10 м/100 м) = 0,0026 откл/год;

  • для Л3...Л6

    ω = 0,026 (5 м/100 м) = 0,0013 откл/год.

В табл.1 показаны основные и расчетные характеристики оборудования (рис.1, а) на основании анализа каталогов продукции компаний электротехнического высоковольтного оборудования и аппаратуры ООО «Высоковольтный союз», кабельно-проводниковой продукции ООО ТД «Ункомтех»; высоковольтного оборудования ООО «ЭЛТЕХКОМ»; электротехнической продукции «КЭАЗ»; электротехнической продукции «Абсолютэнерго»; кабельно-проводниковой продукции «ЭКСПЕРТ-КАБЕЛЬ».

Таблица 1

Технические характеристики оборудования и результаты расчета параметра потока отказов ω для элементов схемы

Элементы

Марка, производитель

ω, откл/год

В1

ВРС-10, ООО «Высоковольтный союз»

0,015

Л1

СКл-10кВ, сечение 70 мм2, длина 100 м, ООО ТД «Ункомтех»

0,001

Т1

ТМ-1600/10/0,4, ООО «ЭЛТЕХКОМ»

0,015

АВ1, АВ2, АВ3

ВА51-39, АО «Курский электроаппаратный завод» («КЭАЗ»)

0,051

АВ4, АВ5, АВ6, АВ7

ВА51-35, «КЭАЗ»

0,051

ШРс

ШРС-1, «Абсолютэнерго»

0,001

Л2

АВВГ-0,4 кВ, сечение 16 мм2, длина 10 м, «ЭКСПЕРТ-КАБЕЛЬ»

0,026

Л3, Л4, Л5, Л6

АВВГ-0,4 кВ, сечение 4 мм2, длина 5 м, «ЭКСПЕРТ-КАБЕЛЬ»

0,0013

ПМ1, ПМ2

ПМЛ-1100, «КЭАЗ»

0,095

К1, К2

КТ-6000, «КЭАЗ»

0,098

Таким образом,

ωбез рез = 0,015 + 0,01 + 0,015 + 7·0,051 + (0,0026 + 4·0,0013) + 0,001 + 2·0,095 + 2·0,098 = 0,7828;

Т нар.отк = 1 ω = 1 0,7828 =1,2775.

Схема участка сети с резервированием на НН (с резервной перемычкой 0,4 кВ) (рис.2). Резервирование представляет способ увеличения надежности работы электроустановок, основанный на замене отказавшего изделия резервным. Основные методы резервирования:

  • Поэлементное (компонентное) – резервирование отдельных компонентов системы (трансформаторов, выключателей, кабельных линий и т.д.).
  • Групповое (модульное) – резервирование функциональных групп оборудования (трансформатор, выключатель, кабельная линия).
  • Общее (системное) – полное дублирование СЭС.

Рис.2. Схема участка сети с резервированием на НН

Для электрической схемы питания первой секции шин с установленной резервной перемычкой (р/пер) на НН (рис.2) логическая схема надежности имеет две последовательные рабочие цепи, соединенные параллельно элементом р/пер (рис.3).

Первый этап включает преобразование последовательных ветвей (рис.3, б).

Параметр потока отказов цепи ИП1-р/пер:

ω ИП 1 -р/пер = ω 1 + … + ω 8 = ω В 1 + ω Л 1 + ω Т 1 + ω АВ 1 + ω АВ 2 + ω Л 2 + ω АВ 3 + ω ШРс = = 0,015 + 0,001 + 0,015 + 3·0,051 + 0,0026 + 0,001 = 0,1876.

Параметр потока отказов параллельной цепи ИП2-р/пер:

ω ИП 2 -р/пер = ω 21 + … + ω 28 + ω р/пер .

В резервную перемычку входят два автоматических выключателя и кабельная линия 0,4 кВ. Параметр потока отказов р/пер:

ω р/пер = ω АВ + ω Л 0,4кВ + ω АВ = 2ω АВ + ω Л 0,4кВ = 2·0,051 + 0,0013 = 0,1033; ω ИП 2 -р/пер = ω В 2 + ω Л 3 + ω Т 2 + ω АВ 4 + ω АВ 5 + ω Л 4 + ω АВ 6 + ω ПРс + ω р/пер = = 0,015 + 0,001 + 0,015 + 3·0,051 + 0,0026 + 0,001 + 0,1033 = 0,2909.

Рис.3. Логическая схема надежности для участка сети с резервированием на НН (а), этапы преобразования: первый (б), второй (в) и третий (г)

Параметр потока отказов цепи р/пер-нагрузка1:

ω р/пер-нагр 1 = ω 9 + … + ω 20 = ω АВ 7 + ω Л 5 + ω ПМ 1 + ω АВ 8 + ω Л 6 + ω ПМ 2 + ω АВ 9 + ω Л 7 + ω К 1 + ω АВ 10 + + ω Л 8 + ω К 2 =4ω АВ + 4ω Л + 2ω ПМ + 2ω К = 4·0,051 + 4·0,0013 + 2·0,095 + 2·0,098 = 0,5952.

Параметр потока отказов параллельной цепи р/пер-нагрузка2:

ω р/пер-нагр 2 = ω 29 + … + ω 40 = 0,5952.

Второй этап представлен на рис.3, в.

Параметр потока отказов цепи ИП1-нагрузка1:

ω ИП 1 -нагр 1 = ω ИП 1 -р/пер + ω р/пер-нагр 1 = 0,1876 + 0,5952 = 0,7828.

Параметр потока отказов параллельной цепи ИП2-нагрузка2:

ω ИП 2 -нагр 2 = ω ИП 2 -р/пер + ω р/пер-нагр 2 = 0,2909 + 0,5952 = 0,8861.

На третьем этапе требуется рассчитать вероятности появления отказа последовательных ветвей. Вероятности безотказной работы цепей:

Р ИП 1 -нагр 1 –0,7828 = 0,4571; Р ИП 2 -нагр 2 –0,8861 = 0,4123.

Вероятности появления отказа цепей:

Q ИП 1 -нагр 1 = 1 –е –0,7828 = 0,5429; Q ИП 2 -нагр 2 = 1 –е –0,8861 = 0,5877.

Третий этап включает преобразование параллельных ветвей ИП1-нагрузка1 и ИП2-нагрузка2.

Вероятность появления отказа схемы для системы из двух параллельно соединенных элементов:

Q схемы =Q ИП 1 -нагр 1 Q ИП 2 -нагр 2 = 0,5429·0,5877 = 0,319.

Вероятность безотказной работы схемы:

Р схемы = 1 –Q схемы = 1 – 0,319 = 0,681.

Зная Pсхемы, можно определить параметр потока отказов для системы из двух параллельно соединенных элементов, а также время наработки на отказ:

ω схемы = –ln Р схемы = –ln 0,681 = 0,3842; Т нар.отк = 1/0,3842 = 2,6028.

Рис.4. Схема с резервированием на СН, без резервирования на НН

Логическая схема с резервированием линии на СН (с установкой разъединителей Рз3 и Рз4), без резервирования на НН. На рис.4 представлен вариант петлевой схемы. В случаях малой мощности ИП, удаленности или неэкономичности источник питания является резервным и включается при отключении питания от основного ИП. В случае равноценных ИП электропитание поступает от каждого источника питания.

При аварии на одной из линий отключается питание электропотребителей данной линии разъединителями Рз3 и Рз4, сохраняется работоспособность смежных участков схемы.

Логико-вероятностная схема надежности (рис.5) содержит две последовательные рабочие цепи (ИП1-нагрузка1, ИП2-нагрузка2), соединенные параллельной ветвью элементов Рз3-Л-Рз4.

Логическая схема надежности и этапы преобразования аналогичны представленным на рис.3.

Резервирование линии СН осуществляется двумя разъединителями Рз3 и Рз4 и кабельной линией Л. Параметр потока отказов р/пер:

ω резерв = ω 45 + ω 46 + ω 47 = ω Р З 3 + ω Л + ω Р З 4 .

Вероятности появления отказа и безотказной работы схемы (рис.5, в):

Q схемы =Q ИП 1 -нагр 1 Q ИП 2 -нагр 2 = 0,5371·0,5773 = 0,31; Р схемы = 1 –Q схемы = 1 – 0,31 = 0,69.

Параметр потока отказов и время наработки на отказ:

ω схемы = –ln Р схемы = –ln 0,69 = 0,3711; Т нар.отк = 1/0,3711 = 2,6947.

Рис.5. Логическая схема надежности для участка сети с резервированием линии СН, без резервирования на НН (а), этапы преобразования: первый (б), второй (в) и третий (г)

Схема участка сети с двойным резервированием (с резервированием на СН и НН, установкой разъединителей Рз3 и Рз4, резервной перемычкой 0,4 кВ). На рис.6 показан участок кольцевой схемы. Кольцевая схема должна быть связана не менее чем с двумя территориально удаленными, независимыми ИП. Кольцевая схема обеспечивает надежное электроснабжение, и при этом учитывается возможное развитие схемы сети с ростом нагрузок отдельных потребителей. Для электропитания потребителей I и II категорий надежности используются петлевые, кольцевые и комбинированные схемы, при этом возможна установка на ТП одного трансформатора (рис.6, Т1, Т2). Для электроснабжения районов с электроприемниками I и II категорий рекомендуется применение комбинированной петлевой схемы, для районов с электроприемниками III категории – петлевой схемы (см. рис.2, 4).

В нормальном режиме кольцевой схемы (рис.6) линия СН разомкнута разъединителями Рз3 и Рз4, и каждый участок схемы питается от ИП независимо. Резервная перемычка 0,4 кВ должна находиться под напряжением при разомкнутом участке СН.

На рис.7 приведена логическая схема надежности схемы с двойным резервированием.

Первый этап преобразования заключается в эквивалентировании последовательных ветвей исходной схемы (рис.7, а):

ω ИП 1 1 = ω 1 + ω 2 ; ω ИП 2 -резерв = ω 23 + ω 24 + ω резерв = ω 23 + ω 24 + ω 45 + ω 46 + ω 47 ; ω Рз 1 -ШРс = ω 3 + ω 4 + ω 5 + ω 6 + ω 7 + ω 8 + ω 9 + ω 10 ; ω Рз 2 -р/пер = ω 25 + ω 26 + ω 27 + ω 28 + ω 29 + ω 30 + ω 31 + ω 32 + ω р/пер = = ω 25 + ω 26 + ω 27 + ω 28 + ω 29 + ω 30 + ω 31 + ω 32 + ω 48 + ω 49 + ω 50 ; ω р/пер-нагр 1 = ω 11 + ω 12 + … + ω 22 ; ω р/пер-нагр 2 = ω 33 + ω 34 + … + ω 44 .

Далее рассчитывается вероятность безотказной работы:

Р ИП 1 1 –ω ИП 1 1 ; Р ИП 2 -резерв –ω ИП 2 -резерв ,

тогда вероятность отказа:

Q ИП 1 1 = 1 –е –ω ИП 1 1 ; Q ИП 2 -резерв = 1 –е –ω ИП 2 -резерв .

Рис.6. Схема участка сети с двойным резервированием на СН и НН

Рис.7. Логическая схема надежности участка сети с двойным резервированием (а), этапы преобразования: первый (б), второй (в), третий (г), четвертый (д), пятый (е)

Вероятность одновременного отказа параллельных элементов ИП11 и ИП2-резерв (рис.7, г), определяется как произведение вероятностей отказа этих элементов

Q * =Q ИП 1 1 Q ИП 2 -резерв .

Вероятность безотказной работы параллельных элементов ИП11 и ИП2-резерв:

Р * =1 –Q ИП 1 1 Q ИП 2 -резерв ,

тогда параметр потока отказов:

ω * =–ln Р * .

Аналогичные расчеты производятся для параллельной ветви Рз1-ШРс и Рз2-р/пер.

После преобразования последовательных элементов схемы (рис.7, д, е) параметр потока отказов:

ω схемы = 0,2794.

Время наработки на отказ:

Т нар.отк = 1/0,2794 = 3,5791.

В табл.2 показаны данные определения параметра потока отказов и времени наработки на отказ (см. рис.1, а, 2, 4, 6).

Таблица 2

Данные определения параметра потока отказов и времени наработки на отказ

Вид резервирования схемы

ωсхемы, откл/год

Тнар.отк, год

Без резервирования

0,78280

1,27750

С подключением р/пер 0,4 кВ

0,38420

2,60280

С подключением р/пер 10 кВ, без р/пер 0,4 кВ

0,37110

2,69470

С р/пер 10 и 0,4 кВ

0,27940

3,57910

Данные табл.2 показывают, что ωсхемы схемы без резервирования равен 0,78280 и уменьшается в 2,04 раза при подключении резервной перемычки 0,4 кВ до значения 0,3842. При резервировании цепи на СН ωсхемы = 0,3711. При двойном резервировании параметр потока отказов схемы уменьшается до значения ωсхемы = 0,2794, что почти в три раза меньше, чем для схемы без резервирования. Полученные результаты доказывают высокую надежность схемы с двойным резервированием при одинаковом количестве присоединений элементов к линии.

Величина времени наработки на отказ Тнар.отк обратно пропорциональна параметру потока отказов схемы ωсхемы. Результаты проведенных исследований показали:

  • отношение Тнар.отк схемы с резервированием на НН к Тнар.отк схемы без резервирования составляет 2,6028 : 1,2775 = 2,0374;
  • отношение Тнар.отк схемы с резервированием на СН к Тнар.отк схемы без резервирования составляет 2,6947 : 1,2775 = 2,1093;
  • отношение Тнар.отк схемы с двойным резервированием к Тнар.отк схемы без резервирования составляет 3,5791 : 1,2775 = 2,8016.

Полученные результаты рекомендованы к использованию для технико-экономического обоснования выбора схем цехового электроснабжения.

Заключение

Для повышения достоверности определения параметров надежности СЭС объектов горно-добывающей промышленности следует учитывать причины возникновения возможных отказов оборудования; профилактические мероприятия (исключение известных причин отказов, оптимизация нагрузочных характеристик оборудования); построение зависимостей между внешними воздействиями и показателями надежности.

Резервирование любых элементов электрооборудования повышает надежность электроснабжения, однако для исследуемого промышленного объекта в Кемерово данное решение предлагается впервые. Аналогичные по виду резервирования схемы применяются для системы собственных нужд ТЭЦ, для которых резервирование на среднем напряжении особенно актуально. В результате проведенных расчетов доказано, что резервирование позволяет увеличить время наработки на отказ в 2,11 раз при резервировании на НН или на СН и в 2,8 раз при двойном резервировании.

Исследования показали, что параметр потока отказов схемы с резервированием на НН (ωсхемы = 0,3842) больше, чем параметр потока отказов для схемы с двойным резервированием на СН и НН (ωсхемы = 0,2794) при одинаковом количестве присоединений элементов к линии. Установлено, что надежность схемы с резервированием значительно выше, чем схемы без резервирования (ωсхемы = 0,7828) при одинаковой нагрузке.

Время наработки на отказ имеет максимальное значение при двойном резервировании схемы (Тнар.отк = 3,5791) и минимальное – для схемы без резервирования (Тнар.отк = 1,2775). Данные расчетов показывают, что Тнар.отк схемы без резервирования в 2,04 и в 2,11 раз меньше, чем для схем с резервированием на НН и на СН соответственно, и в 2,8 раз меньше, чем для схемы с двойным резервированием.

Полученные результаты возможно применять при проектировании и реконструкции СЭС; для технико-экономического обоснования при выборе оптимальных вариантов схем (сравнительный анализ вариантов схем с учетом капитальных и эксплуатационных затрат, расчет экономического эффекта от внедрения систем резервирования, оценка стоимости жизненного цикла оборудования с учетом показателей надежности); при разработке мероприятий по повышению качества и эффективности работы электрооборудования горных предприятий.

Литература

  1. Багаутдинов И.З. Расчет надежности // Теория и практика современной науки. 2017. № 4 (22). С. 96-99.
  2. Ivanova S.P., Pestryaev D.A., Myasnikova T.V., Sveklova O.V. Reliability assessment of switching process control equipment // 2022 4th International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering (REEPE), 17-19 March 2022, Moscow, Russia. IEEE, 2022. 6 p. DOI: 10.1109/REEPE53907.2022.9731393
  3. Скамьин А.Н., Добуш В.С., Шклярский Я.Э., Васильков О.С. Параметры энергосистемы в электротехнических комплексах с нелинейными электрическими нагрузками // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2024. № 6. С. 88-104. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_6_0_88
  4. Садыков Р.Р. Оценка надежности низковольтных цеховых сетей промышленного электроснабжения // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2017. Т. 19. № 5-6. С. 98-108. DOI: 10.30724/1998-9903-2017-19-5-6-98-108
  5. Петрова Р.М., Абдуллазянов Э.Ю., Грачева Е.И. и др. Исследование вероятностных характеристик надежности электрооборудования внутрицеховых систем электроснабжения // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. № 1 (57). С. 93-105.
  6. Кирпичникова И.М., Шипилов С.С. Обеспечение бесперебойного электроснабжения высокотехнологичных предприятий // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Энергетика». 2022. Т. 22. № 1. С. 55-61. DOI: 10.14529/power220106
  7. Бельский А.А., Глуханич Д.Ю., Иванченко Д.И. Электроснабжение контролируемых телемеханических пунктов линейной части нефтепровода // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 4. С. 183-191. DOI: 10.24412/2071-6168-2021-4-183-191
  8. Зацепина В.И., Астанин С.С. Анализ надежности системы электроснабжения с учетом отказоустойчивости релейной защиты // Вестник ТГТУ. 2020. Т. 26. № 4. С. 564-570. DOI: 10.17277/vestnik.2020.04.pp.564-570
  9. Shpiganovich A., Shpiganovich A., Boychevskiy A. Assessment of Reliability of Individual Units Electrical Equipment by Characteristics Power Supply Systems // 2021 3rd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA), 10-12 November 2021, Lipetsk, Russia. IEEE, 2021. P. 1088-1090. DOI: 10.1109/SUMMA53307.2021.9632126
  10. Абдуллазянов Э.Ю., Грачева Е.И., Ибатуллин Э.Э. и др. Анализ основных показателей промышленнного производства объектов средней мощности // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. № 2 (58). С. 93-108.
  11. Токарев И.С. Формирование отраслевой методики расчета параметров системы накопления электроэнергии для объектов газовой промышленности // Записки Горного института. 2025. Т. 272. С. 171-180.
  12. Шпиганович А.Н., Зацепин Е.П. Оценка отказоустойчивости систем электроснабжения промышленных предприятий // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 12. С. 29-35.
  13. Changchao Gu, Yihai He, Yi Wei, Xu Ming. Reliability modeling of manufacturing systems based on the task network evolved by key quality characteristics // 2015 First International Conference on Reliability Systems Engineering (ICRSE), 21-23 October 2015, Beijing, China. IEEE, 2015. 5 p. DOI: 10.1109/ICRSE.2015.7366468
  14. Ying Gao, Qiang Dong, Mo Tao et al. Sensitivity-Analysis-Based Reliability Enhancement for Networked Control Systems // 2021 3rd International Conference on System Reliability and Safety Engineering (SRSE), 26-28 November 2021, Harbin, China. IEEE, 2021. P. 113-117. DOI: 10.1109/SRSE54209.2021.00027
  15. Конюхова Е.А. Исследование и анализ надежности схем при сравнении вариантов систем промышленного электроснабжения с двухтрансформаторными подстанциями // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2018. № 4 (40). С. 66-76.
  16. Конюхова Е.А. Оценка показателей надежности схем при выполнении ТЭО варианта электроснабжения объектов // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2018. № 3 (39). С. 34-44.
  17. Шпиганович А.Н., Шпиганович А.А., Петрова Р.М., Грачева Е.И. Исследование отказоустойчивости систем электроснабжения промышленных предприятий // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2024. Т. 16. № 2 (62). С. 94-105.
  18. Yao Cheng, Haitao Liao, Elsayed E.A. From Reliability to Resilience: More Than Just Taking One Step Further // IEEE Transactions on Reliability. 2024. Vol. 73. Iss. 1. P. 42-46. DOI: 10.1109/TR.2023.3330960
  19. Gasparyan A.A., Komarova G.V. Reliability assessment of a technical equipment complex of a monitoring system of parameters for electrical equipment taking into account reserve elements // 2018 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), 29 January 2018 – 01 February 2018, Moscow and St. Petersburg, Russia. IEEE, 2018. P. 632-635. DOI: 10.1109/EIConRus.2018.8317176
  20. Виноградов А.В., Перьков Р.А. Анализ повреждаемости электрооборудования электрических сетей и обоснование мероприятий по повышению надежности электроснабжения потребителей // Вестник НГИЭИ. 2015. № 12 (55). С. 12-21.
  21. Акимов В.А., Мишурный А.В. Аварии на системах электроснабжения: определение индекса приоритета восстановления электроснабжения // Технологии гражданской безопасности. 2022. Т. 19. № 4 (74). С. 44-47. DOI: 10.54234/CST.19968493.2022.19.4.74
  22. Shenggang X., Jin L., Jiale L., Rushan C. Research on Reliability and Working Life Assessment Method of Mechanical and Electrical Products in Weapon Equipment // 2019 4th International Conference on System Reliability and Safety (ICSRS), 20-22 November 2019, Rome, Italy. IEEE, 2019. P. 364-368. DOI: 10.1109/ICSRS48664.2019.8987718
  23. Xueyong Tang, Ning Luo, Xin He et al. Energy Production Element Planning of Integrated Gas and Power systems Considering the Coordination between Economic and Reliability // 2021 6th Asia Conference on Power and Electrical Engineering (ACPEE), 08-11 April 2021, Chongqing, China. IEEE, 2021. P. 1740-1745. DOI: 10.1109/ACPEE51499.2021.9436885
  24. Zhang Ruifeng, Hao Shuqing, Deng Donglin et al. Low Voltage Power Supply Reliability Evaluation of Distribution Network Based on Data Quality Governance // 2020 4th International Conference on Power and Energy Engineering (ICPEE), 19-21 November 2020, Xiamen, China. IEEE, 2020. P. 75-78. DOI: 10.1109/ICPEE51316.2020.9311017
  25. Zehua Li, Dingkang Liang, Jiahao Wang et al. A Data-driven Technique Based on Power System Reliability Assessment // 2023 3rd Power System and Green Energy Conference (PSGEC), 24-26 August 2023, Shanghai, China. IEEE, 2023. P. 576-581.DOI: 10.1109/PSGEC58411.2023.10255984
  26. Bo He, Yong Liang, Jinlong Xie. Research on Power Supply Reliability of Intelligent Distribution Network with Automatic Blocking Evaluation // 2024 IEEE 3rd International Conference on Electrical Engineering, Big Data and Algorithms (EEBDA), 27-29 February 2024, Changchun, China. IEEE, 2024. P. 207-210. DOI: 10.1109/EEBDA60612.2024.10485856
  27. Congcong Pan, Bo Hu, Changzheng Shao et al. Reliability-Constrained Economic Dispatch With Analytical Formulation of Operational Risk Evaluation // IEEE Transactions on Power Systems. 2024. Vol. 39. Iss. 2. P. 4422-4436. DOI: 10.1109/TPWRS.2023.3317973
  28. Чжан Цзысюань, Курносов Р.А., Юй Чжичжэн. Анализ надежности систем электроснабжения шахт Китая // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 3. С. 389-396. DOI: 10.24412/2071-6168-2024-3-389-390
  29. Chen Ying, Ma Qichao, Wang Ze, Li Yingyi. Reliability analysis of k-out-of-n system with load-sharing and failure propagation effect // Journal of Systems Engineering and Electronics. 2021. Vol. 32. Iss. 5. P. 1221-1231. DOI: 10.23919/JSEE.2021.000104
  30. Yingying Wang, Vittal V., Khorsand M., Singh C. Composite System Reliability Evaluation With Essential Reliability Services Assessment of Wind Power Integrated Power Systems // IEEE Open Access Journal of Power and Energy. 2020. Vol. 7. P. 403-413. DOI: 10.1109/OAJPE.2020.3029119
  31. Волтковская Н.С., Семенов А.С., Федоров О.В. Энергоэффективность и энергосбережение в системах электроснабжения горнодобывающих предприятий // Вестник ГГТУ им. П.О. Сухого. 2019. № 3. С. 52-62.
  32. Угольников А.В., Макаров Н.В. Применение систем автоматизации для контроля и учета показателей энергоэффективности эксплуатации компрессорного хозяйства горных предприятий // Записки Горного института. 2019. Т. 236. С. 245-248. DOI: 10.31897/PMI.2019.2.245
  33. Ганзуленко О.Ю., Петкова А.П. Энергоэффективность линейного реечного привода штанговых глубинных насосов // Записки Горного института. 2023. Т. 261. С. 325-338.
  34. Бажин В.Ю., Устинова Я.В., Федоров С.Н., Шалаби М.Э.Х. Повышение энергетической эффективности руднотермических печей при плавке алюмокремниевого сырья // Записки Горного института. 2023. Т. 261. С. 384-391.
  35. Выстрчил М.Г., Гусев В.Н., Сухов А.К. Методика определения погрешностей сегментированных GRID моделей открытых горных выработок, построенных по результатам аэрофотосъемки с беспилотного воздушного судна // Записки Горного института. 2023. Т. 262. С. 562-570.
  36. Токарев И.С., Шклярский Я.Э., Андреева Ю.Е., Лаврик А.Ю. Анализ эффективности алгоритма планирования работы электротехнического комплекса с накопителем энергии // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 3. С. 334-342. DOI: 10.24412/2071-6168-2024-3-334-335
  37. Шклярский Я.Э., Замятина Е.Н., Замятин Е.О. Влияние показателей качества электроэнергии на энергоэффективность электротехнических комплексов предприятий // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 400-404.
  38. Skamyin A., Shklyarskiy Y., Gurevich I. Influence of Background Voltage Distortion on Operation of Passive Harmonic Compensation Devices // Energies. 2024. Vol. 17. Iss. 6. № 1342. DOI: 10.3390/en17061342
  39. Singh P., Singh L.K. Reliability and Safety Engineering for Safety Critical Systems: An Interview Study With Industry Practitioners // IEEE Transactions on Reliability. 2021. Vol. 70. Iss. 2. P. 643-653. DOI: 10.1109/TR.2021.3051635
  40. Ying Chen, Yanfang Wang, Song Yang, Rui Kang. System Reliability Evaluation Method Considering Physical Dependency with FMT and BDD Analytical Algorithm // Journal of Systems Engineering and Electronics. 2022. Vol. 33. Iss. 1. P. 222-232. DOI: 10.23919/JSEE.2022.000022

Похожие статьи

Российско-китайское партнерство в Арктике: варианты совместной разработки месторождений редкоземельных металлов
2026 А. Е. Череповицын, И. П. Дорожкина, Коу Дзинна
Экспериментальное моделирование снижения алмазоносности кимберлита в условиях коровых кумулятивных центров
2026 А. В. Кузюра, А. В. Спивак, Г. Ю. Криулина
Разработка состава и оценка эффективности биопрепарата для очистки нефтезагрязненных почв
2026 А. С. Данилов, И. Д. Соснина, Е. А. Сердюкова
Физико-геологические модели прибрежных территорий по данным петрофизического и электротомографического моделирования
2026 В. В. Глазунов, Ицян Жень, Д. И. Зеликман, В. А. Шевнин
Высокоглиноземистые гнейсы чупинской толщи Беломорского подвижного пояса: условия метаморфизма, парциальное плавление и возраст мигматитов
2026 А. В. Юрченко, Ш. К. Балтыбаев, Т. А. Мыскова
Механизм формирования зон микротрещиноватости в образцах пород различных литологических типов при разрушении в условиях объемного напряженного состояния
2026 В. Л. Трушко, М. Д. Ильинов, А. О. Розанов, М. М. Саитгалеев, Д. Н. Петров, Д. А. Карманский, А. А. Селихов