LEVEL OF RELIABILITY INDICATORS OF ELEMENTS OF DISTRIBUTION NETWORK IN DUSHANBE

Сидоров А.И.¹, Таваров С.Ш.², Маджидов Г.Х.³

¹ORCID: 0000-0001-5024-6728, доктор технических наук, профессор

Южно-Уральский государственный университет, Челябинск,

²ORCID: 0000-0002-2875-2752, кандидат технических наук, ³ORCID: 0000-0002-9470-3158, соискатель,

^2,3Таджикский технический университет имени академика М.С. Осими, Душанбе, Таджикистан

УРОВЕНЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ Г. ДУШАНБЕ

Аннотация

Для оценки состояния элементов городских распределительных сетей 6-10 кВ необходимо произвести расчет показателей надежности элементов схем электроснабжения, которое позволяет определить степень надежности рассматриваемых элементов. В статье рассматриваются уровни показателей надежности элементов городских распределительных сетей напряжением 6-10 кВ города Душанбе выраженной виде количественной оценки, полученные из годовых отчетов за периоды 2012-2016 гг. Приводятся данные по протяженностям воздушных, кабельных линий электропередач и количеств городских силовых трансформаторов напряжением 6-10/0,4 кВ. Рассчитываются следующие показатели надежности: интенсивность и частота отказов, среднее время восстановления, а также недоотпуск электроэнергии за счет перерыва электроснабжения связанная с отказами элементов.Для количественной оценки полученные результаты сравниваются с литературными источниками.

Ключевые слова: воздушные линий, кабельные линий, отказ, надежность.

Sidorov A.I.¹, Tavarov S.S.², Madzhidov G.Kh.³

¹ORCID: 0000-0001-5024-6728, PhD in Engineering, Professor

South Ural State University,Chelyabinsk, Russia

²ORCID: 0000-0002-2875-2752, PhD in Engineering, ³ORCID: 0000-0002-9470-3158, External Doctorate Student,

Tajik Technical University named after Academician M.S. Osimi, Dushanbe, Tajikistan

LEVEL OF RELIABILITY INDICATORS OF ELEMENTS OF DISTRIBUTION NETWORK IN DUSHANBE

Abstract

To assess the state of the elements of 6-10 kV city distribution networks, it is necessary to calculate the reliability indicators of the elements of power supply schemes, which enables the determination of the degree of reliability of the elements in question.The article deals with the levels of indicators of reliability of elements of city distribution networks with voltage of 6-10 kV in Dushanbe expressed in a quantitative form and are obtained from annual reports for the periods of 2012-2016. The data on the lengths of air, cable power lines and the number of urban power transformers of 6-10/0.4 kV voltage are given. The following reliability indicators are calculated:  Intensity and frequency of failures, average recovery time, as well as the under-supply of electricity due to an interruption in power supply associated with failures of the elements.The results obtained are compared with published sources for quantitative evaluation.

Keywords: air lines, cable lines, failure, reliability.

На состояния уровня показателей надежности элементов систем электроснабжения могут влиять множество факторов большая часть, из которых имеет, случайны характер. Согласно [10, С. 8] качественные показатели надежности не пригодны для инженерных целей.

Таким образом, для практических расчетов в системах электроснабжения используют количественные характеристики надежности, основанные на методах теории вероятности и математической статистики [10, С. 11-15]. Преимущество и недостатки ряда этих методов приведены [10, С. 20 – 30].

В статье для оценки показателей надежности элементов распределительной сети напряжением 6-10 кВ будем использовать количественный характер надежности [2, С. 6, 3, С. 5], [7, С. 8], [8, С. 4], [9, C. 10]. Преимущество количественной оценки является в том что, она позволять характеризовать надежность [1]: наглядно, учесть все факторы, влияющие на надежность, способность отслеживать изменение надежности во времени. Согласно [10, С. 11, 15] основными показателями надежности элементов схемы электроснабжения являются: интенсивность и частота отказов, а также средняя время восстановления. По результатам, которых также можно оценить числовые значения недоотпуска электроэнергии.

Для количественно оценки показателей надежности за исходные данные были приняты годовые отчеты ОАО «Гор. Электросеть г. Душанбе» за рассматриваемые периоды, а именно 2012-2016 гг [4].

Необходимо отметить, что для количественной оценки показателей надежность по данным годовых отчетов ОАО «Гор. Электросеть г. Душанбе» за рассматриваемые периоды были приняты устойчивые отказы.

Проведенный обзор состояния электрооборудования рассматриваемого объекта [5, С. 3, 6] и причины их нарушений [6, С. 4-7] показывает что, большая часть электрооборудования городских распределительных сетей находятся за пределами допустимых нормами значения.

Для определения показателей надежности распределительных сетей были собраны и обработаны информации по повреждаемости элементов систем электроснабжения и отключения электрооборудования распределительных сетей г. Душанбе напряжением 6, 10 кВ.

В табл. 1-3 приведено протяженность кабельный (КЛ) и воздушных (ВЛ) линий а также количество трансформаторных подстанций (ТП) по учетным годам.

Таблица 1 – Протяженность ВЛ 6,10 кВ

Год	РЭС Сомони (км)	РЭС Шохмансур (км)	РЭС Фирдавси (км)	РЭС Сино (км)	Общий по«Гор.сеть г. Душанбе» (км)
2012	62,88	48,19	73,76	57,10	241,93
2013	62,98	48,19	57,10	73,76	242,03
2014	65,98	58,35	70,78	79,03	274,14
2015	65,98	58,35	73,48	79,03	274,84
2016	41,19	43,28	89,67	107,22	281,37

 

Таблица 2 – Протяженность КЛ 6,10 кВ

Год	РЭС Сомони (км)	РЭС Шохмансур (км)	РЭС Фирдавси (км)	РЭС Сино (км)	Общий по «Гор.сеть г. Душанбе» (км)
2012	127,52	129,20	243,70	264,21	764,63
2013	145,39	136,72	252,75	281,62	816,49
2014	159,34	143,38	258,77	319,03	880,53
2015	162,84	147,58	263,27	324,49	898,19
2016	192,27	166,11	235,16	341,53	935,09

 

Таблица 3 – Количество трансформаторов ТП 6, 10 кВ

Год	РЭС Сомони (шт.)	РЭС Шохмансур (шт.)	РЭС Фирдавси (шт.)	РЭС Сино (шт.)	Общий по «Гор.сеть г. Душанбе» (шт.)
2012	384	262	247	564	1457
2013	274	256	235	518	1283
2014	329	300	292	660	1581
2015	337	305	300	686	1628
2016	317	328	282	580	1507

 

Частота отказов элементов электрической сети, ВЛ и КЛ, а также ТП (РП), рассчитывались из соотношения, что для ЛЭП обычно данный показатель рассчитывается на 100 км в год [10, С. 11-15 ]:

   (1)

где a_i - частота отказа КЛ или ВЛ (на 100 км линии),

n_i - число отказов для линий (шт./год),

N_i - протяженность линий (км).

В табл. 4 приведено количество аварийных отключений ВЛ напряжением 6, 10 кВ.  

Таблица 4 – Аварийное отключение ВЛ за 2012-2016 года

РЭС-ы	2012	2013	2014	2015	2016
Сино	100	126	186	146	145
Фирдавси	47	55	103	92	72
Сомони	56	66	50	100	68
Шохмансур	60	68	46	89	58
Итого	263	315	385	427	343

  Произведем расчет интенсивности отказа ВЛ, на примере РЭС-а Сино за 2016 год. По формуле

   (2)

где w_i - интенсивность отказов за год на 1 км длины ЛЭП, 1/год; w_i - количество отключений, шт; l - длина линии, км. Для остальных периодов расчеты производится аналогично и результаты расчета сводятся в табл. 5.  

Таблица 5 – Резултаты расчета интенсивности отказов по ВЛ 6, 10 кВ

Год	РЭС Сомони (шт.)	РЭС Шохмансур (шт.)	РЭС Фирдавси (шт.)	РЭС Сино (шт.)	Общий по «Гор.сеть г. Душанбе» (шт.)
	ωi	ωi	ωi	ωi	ωi
2012	0,891	1,307	0,502	1,874	1,087
2013	1,080	1,369	0,911	1,708	1,289
2014	0,758	0,754	1,455	2,480	1,434
2015	1,516	1,525	1,252	1,847	1,55
2016	1,651	1,340	0,803	1,352	1,219

  В табл. 6 приведено количество аварийных отключений кабельных линий (КЛ) напряжением 6, 10 кВ.  

Таблица 6 – Аварийное отключение КЛ за 2012-2016 года

РЭС/ год	2012	2013	2014	2015	2016
Сомони	165	179	242	245	185
Шохмансур	105	107	194	223	199
Фирдавси	140	178	241	190	253
Сино	235	251	448	464	509
Итого	645	312	1125	1122	1162

  Произведем расчет интенсивности отказа КЛ, на примере РЭС-а Сино за 2016 год. Для остальных периодов расчеты производится аналогично и результаты расчета сводятся в табл. 7.  

Таблица 7 – Резултаты расчета интенсивности отказа КЛ 6, 10 кВ

Год	РЭС Сомони (шт.)	РЭС Шохмансур (шт.)	РЭС Фирдавси (шт.)	РЭС Сино (шт.)	Общий по «Гор.сеть г. Душанбе» (шт.)
	ωi	ωi	ωi	ωi	ωi
2012	1,294	0,812	0,574	0,889	0,844
2013	1,231	0,783	0,704	0,891	0,382
2014	1,519	1,353	0,931	1,404	1,278
2015	1,505	1,511	0,722	1,430	1,249
2016	0,962	1,198	1,076	1,490	1,243

  Определяем частоту отказов оборудования ТП (РП): где a_об - частота отказа оборудования ТП, РП (на 100 шт.); n_об - число отказов оборудования ТП, РП (шт.); Nоб - общее количество ТП, РП (шт). В табл. 8 приведено количество аварийных отключений ТП напряжением 6, 10 кВ.  

Таблица 8 – Аварийные отключения по ТП – 6, 10 кВ

РЭС/месяцы	2012	2013	2014	2015	2016
Сино	255	258	353	258	217
Фирдавси	117	100	124	100	103
Сомони	91	68	68	72	56
Шохмансур	57	55	55	87	86
Итого	520	481	602	517	462

 

В качества примера приведем расчет для РЭС-а Сино за 2016 год.

Для остальных периодов расчеты производится аналогично и результаты расчета сводятся в табл. 9.

 

Таблица 9 – Резултаты расчета частота отказов оборудования ТП 6, 10 кВ

Года	РЭС Сомони		РЭС Шохмансур		РЭС Фирдавси		РЭС Сино		Общий по «Гор.сеть г. Душанбе»
	nоб	aоб	nоб	aоб	nоб	aоб	nоб	aоб	nоб	aоб
2012	91	23,7	57	21,76	117	47,3	255	45,2	520	35,7
2013	84	30,6	60	23,4	127	54,0	294	56,7	565	44,0
2014	68	20,6	55	18,3	124	42,4	353	53,4	602	38,0
2015	72	21,3	87	28,5	100	33,3	258	37,6	517	31,7
2016	56	17,6	86	26,2	103	36,5	217	37,4	462	30,6

  Среднее время восстановления оборудования рассчитывалось из следующего соотношения: где t_e - общая длительность восстановления i-го элемента сети (ч); N_o - количество изделий, поставленных на восстановление.  

Таблица 10 – Результаты расчета среднее время восстановления оборудования 6,10 кВ

Года	РЭС Сомони		РЭС Шохмансур		РЭС Фирдавси		РЭС Сино		Общий по «Гор.сеть г. Душанбе»
	tв	ТВ	tв	ТВ	tв	ТВ	tв	ТВ	tв	ТВ
2012	778,5	2,0	680,4	2,6	859,8	3,4	1840,5	3,2	4159,4	2,8
2013	802,1	2,9	702,7	2,7	1036,7	4,4	2148,2	4,1	4689,4	3,6
2014	758,3	2,3	672,7	2,2	1022,3	3,5	2099,3	3,1	4552,7	2,8
2015	901,3	2,6	855,5	2,8	802,0	2,6	1740,8	2,5	4299,7	2,6
2016	441,4	1,3	500,6	1,5	596,1	2,1	1509,2	2,6	3047,5	2,0

Ниже в табл. 11 приводиться значения недоотпуска электроэнергии за рассматриваемые периоды.  

Таблица 11 – Недоотпуски электроэнергии по учетным годам

Года	млн. Вт·ч
2012	4,2
2013	3,1
2014	5,7
2015	6,1
2016	4,5
Итого	23,7

 

Результаты расчетов уровней показателей надежностей характеризованные в виде количественной оценки сравнивались [9, С.126, 128]. Данные показатели показывают что, большая часть показателей надежности для рассматриваемых элементов распределительной сети 6, 10 кВ имеют превышения.

Список литературы / References

1. Правила устройства электроустановок Раздел 4: Распределительные устройства и подстанции – Введ. 01.10.2003. –7-е изд. –М.: НЦ ЭНАС. –2003. –100 с.
2. Папков Б. В. Вероятностные и статистические методы оценки надежности элементов и систем электроэнергетики: теория, примеры, задачи: учеб. пособие. / Б.В. Папков, В.Л. Осокин – НГИЭУ. Княгинино, 2015. 356 с.
3. Сидоров А.И. Исследование причин нарушений в работе сельских электрических сетей 6–35 кВ/ А.И. Сидоров, С.Н. Трофимова // Механизация и электрификация сельского хозяйства. –2009. – № 4. –С. 29–31.
4. Технический годовой отчет ОАО «Горэлектросеть г. Душанбе» с 2012 по 2016 гг.
5. Таваров С. Ш. Состояние электрического оборудования в городских электрических сетях г. Душанбе ОАХХ «Барки Точик» [Текст] / С. Ш. Таваров, Г. Х. Маджидов, Э. А. Фирдавс // Электробезопасность. – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2016. – №2 – С. 4–12.
6. Таваров С.Ш. Анализ причин нарушений в городских электрических сетях г. Душанбе / С.Ш. Таваров, Г.Х. Маджидов// Электробезопасность. – 2016. – №1. С. 25–30.
7. Трофимова С.Н. Анализ повреждаемости электрооборудования в городских электрических сетях 6–35 кВ / С. Н. Трофимова // Электробезопасность. – 2007. – № 4. – С. 33–41.
8. Трофимова С.Н. Повышение надежности электроснабжения в условиях современного города / С. Н. Трофимова, С. П. Максимов // – Электро. Серия «Надежность электроустановок». – 2014, №4. С. 40–42.
9. Чернов Д.В. Исследование влияния надежности системы электроснабжения на качество электроэнергии на шинах  сельских потребителей: авторефератдис. ... канд. тех. наук / Д.В.Чернов. –Иркутск: Изд-во Институт систем энергетики СО РАН, 2009. –25 с.
10. Шеметов А. Н. Надежность электроснабжения: учебное пособие для студентов специальности 140211 «Электроснабжение» / А. Н. Шеметов. – Магнитогорск : ГОУ ВПО «МГТУ им. Г. И. Носова», 2006. 149 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Pravila ustrojstva jelektroustanovok Razdel 4: Raspredelitel'nye ustrojstva i podstancii [Regulations for electrical installation Section 4: Distributing devices and substations]. – Vved. 01.10.2003. –7-e izd. –M.: NC JeNAS. –2003. –100 p. [in Russian]
2. Papkov B. V., Osokin V. L. Verojatnostnye i statisticheskie metody ocenki nadezhnosti jelementov i sistem jelektrojenergetiki: teorija, primery, zadachi: ucheb. Posobie [Probabilistic and statistical methods of assessment of reliability of elements and systems of power industry: theory, examples, tasks: studies. grant.] / B.V. Papkov, V.L. Osokin – NGIJeU. Knjaginino, 2015. 356 p. [in Russian]
3. Sidorov A.I., Trofimova S.N. Issledovanie prichin narushenij v rabote sel'skih jelektricheskih setej 6–35 kV [Research of the reasons of violations in work of rural electrical networks of 6-35 kV] // Mehanizacija i jelektrifikacija sel'skogo hozjajstva [Mechanization and electrification of agriculture]. 2009. – № 4. P 29–31. [in Russian]
4. Tehnicheskij godovoj otchet OAO «Gorjelektroset' g. Dushanbe» s 2012 po 2016 gg [The technical annual report of JSC City Electric Supply Company of Dushanbe from 2005 to 2015].
5. Tavarov S. Sh., Madzhidov G. H., Firdavs Je. A. Sostojanie jelektricheskogo oborudovanija v gorodskih jelektricheskih setjah g. Dushanbe OAHH «Barki tochik» [The condition of the electrical equipment in city electric networks of Dushanbe OHHH «Barki Tojik»] // Jelektrobezopasnost' [Electrical safety]. 2016. №2. P. 4-12. [in Russian]
6. Tavarov S.Sh., Madzhidov G.H Analiz prichin narushenij v gorodskih jelektricheskih setjah g. Dushanbe [Analysis of disturbances in urban electric networks Dushanbe] // Jelektrobezopasnost' [Electrical safety]. 2016. №1. P. 25-30. [in Russian]
7. Trofimova S. N. Analiz povrezhdaemosti jelektrooborudovanija v gorodskih jelektricheskih setjah 6–35 kV. [The analysis of damageability of electric equipment in city electrical networks of 6-35 kV] // Jelektrobezopasnost' [Electrical safety ]. 2007. №4. P. 33-41. [in Russian]
8. Trofimova S. N., Maximov S. P. Povyshenie nadezhnosti jelektrosnabzhenija v uslovijah sovremennogo goroda [Increase in reliability of power supply in the conditions of the modern city]. Jelektro. Serija «Nadezhnost' jelektroustanovok» [Electro. Reliability of Electroinstallations series]. 2014. № 4. P. 40-42. [in Russian]
9. Chernov D. V. Issledovanie vlijanija nadezhnosti sistemy jelektrosnabzhenija na kachestvo jelektrojenergii na shinah  sel'skih potrebitelej [Research of influence of reliability of system of power supply on quality of the electric power on tires of rural consumers]: abstractdis. …. . of PhD in Engineering: D.V.Chernov. –Irkutsk: Izd-vo Institut sistem jenergetiki SO RAN, 2009. –25 p. [in Russian]
10. Shemetov A. N. Nadezhnost' jelektrosnabzhenija: uchebnoe posobie dlja studentov special'nosti 140211 «Jelektrosnabzhenie» [Reliability of power supply: manual for students of specialty 140211 «Power supply»] / A.N. Shemetov. Magnitogorsk : GOU VPO «MGTU im. G. I. Nosova». 2000. – 149 p. [in Russian]