Эксплуатация КЛ

Метод оценки значимости влияния проектных и эксплуатационных факторов на срок службы изоляции силовых кабелей 6 (10) кв городских электрических сетей

23.07.2018
Рубрика: Эксплуатация КЛ

Обсудить на форуме

Информация предоставлена: cyberleninka

13114 просмотров

Введение

Проведенный автором сбор и анализ статистической информации о потоке отказов силовых кабелей 6 (10) кВ по Нефтекамску и Челябинску показал, что пробои изоляции наблюдаются в период до достижения гарантированного заводами изготовителями срока службы (как правило, 30 лет). Так, например, на рисунке приведены полученные нами эмпирические функции безотказной работы головных кабелей (КЛ) и кабелей, находящихся ниже по схеме фидера. Расчет проведен для кабелей марки АСБ, выборка 44 года. Данный факт показывает, что в условиях эксплуатации на срок службы кабеля оказывают влияние сопутствующие проектные и режимные решения, которые в комбинации с электромагнитными и тепловыми процессами в изоляции могут приводить к условиям преждевременных пробоев изоляции.

Метод оценки значимости факторов

Ранее в работах [1, 2] была апробирована методика проверки с помощью дисперсионного анализа статистической значимости различий между средними значениями срока службы изоляции для групп воздействующих факторов: глубина и траектория прокладки, пересечение с объектами городских коммуникаций. Уточненный расчет полученных ранее выводов с учетом пополнения статистических ретроспективных данных за период до 2013 г. позволил сформулировать следующий метод оценки значимости факторов. Метод был апробирован в городских электрических сетях Нефтекамска и Челябинска.

Метод оценки можно представить следующим алгоритмом:

1. Составляется матрица, характеризующая каждый пробой изоляции кабеля по группе факторов, табл. 1.

Функции безотказной работы головных кабелей
и кабелей, находящихся ниже по схеме фидера

Чем больше критериев характеризуют пробой изоляции, тем более точно проводится отсеивание малозначимых факторов. Необходимо охарактеризовать по результатам разбора каждый пробой изоляции по таким критериям, как, например: пробой на повороте, на прямой; пробой рядом с городской коммуникацией (теплотрасса, газопровод и т. п.); пробой рядом с дорогой; пробой головного кабеля; пробой кабеля между ТП; пробой кабеля с максимально допустимой нагрузкой; пробой при определенных климатических параметрах; пробой после высоковольтных диагностических испытаний; пробой после режима короткого замыкания (КЗ); пробой по причине старения, коррозии, сопутствующих режимных факторов и т. д.

2. По каждому пробою указывается срок наработки до отказа. По формулам (1), (2) и с использованием схемы дисперсионного анализа (табл. 2) находятся групповая и межгрупповая средние квадраты.

Метод, позволяющий осуществить анализ влияния выделенных факторов и их взаимодействие на срок службы кабеля, был реализован с применением дисперсионного анализа [3], целью которого является исследование различий для рассматриваемых групп факторов.

При разработке использовались основные предпосылки:

а)      срок службы кабеля имеет вид:

где aj – эффект, получаемый под влиянием j-го уровня фактора; εjl  – случайная величина (возмущение), вызванная влиянием неконтролируемых факторов;

б)      дисперсия возмущения, постоянная для любых j, l, т. е. Dε(jl)=σ2 ;

в) возмущение имеет нормальный закон распределения N(0; σ2) .

Основная идея дисперсионного анализа заключается в том, что общая вариация срока службы кабеля складывается из двух компонент, характеризующих изменчивость этого показателя между выделенными факторами и изменчивость «внутри» фактора, характеризующих одинаковую для всех факторов вариацию под влиянием неучтенных факторов.

Схема дисперсионного анализа представлена в виде табл. 2 [3]. Здесь

–       групповая средняя для i-го уровня фактора; Tij  – соответствующие значения срока службы кабеля до пробоя (в месяцах), i = 1, 2; n – количество рассмотренных кабелей для выделенных групп фактора;

–       общая средняя.

Средний квадрат S12  является несмещенной оценкой межгрупповой дисперсии, а S22  – несмещенной оценкой внутригрупповой дисперсии.

3. Вычисляются фактическое и критическое значения статистики, сравнение которых подтверждает или опровергает гипотезу о влиянии факторов на срок службы кабеля.

Нулевая гипотеза принимается, если на уровне значимости α.

Таблица 1

Матрица подготовки данных о пробоях кабелей для выявления значимых влияющих факторов

 

 

Таблица 2

Схема дисперсионного анализа

 

Таблица 3

Влияние факторов на срок службы силовых кабелей 6 (10) кВ
по анализируемым городским электрическим сетям

 

Пример апробации использования предложенного метода оценки приведен в табл. 3. В примере оценивалось влияние на пробой изоляции таких факторов, как глубина прокладки, траектория прокладки (состоящая из двух уровней фактора: прямая и поворот) и пересечения с объектами (три уровня фактора: пересечение с коммуникациями, нет пересечения и пересечение с дорогой).

Рассматривая попарно выделенные факторы и взаимосвязь трех факторов для всех рассмотренных кабелей, получен следующий результат: существенное влияние на срок службы кабеля имеют глубина прокладки и пересечение с объектами, а также глубина, траектория и пересечение с объектами в совокупности по проанализированным кабельным сетям.

Заключение

1. Ресурс изоляции силовых кабелей 6 (10) кВ в условиях эксплуатации зависит как от режимных параметров, так и от сопутствующих принятых персоналом проектных и режимных решений. По статистике потока отказов кабельных линий у обслуживающего персонала появляется возможность использования статистических методов оценки значимости данных факторов и выработки решений по их оптимизации.

2. На основе предложенного метода по результатам статистических данных по Нефтекамску и Челябинску, например, установлено, что значимое влияние на поток отказов КЛ влияют: 1) глубина прокладки и пересечение с объектами, а также глубина, траектория и пересечения с объектами в совокупности; 2) местоположение силового кабеля 6 (10) кВ в структуре схемы фидера (см. рисунок) и принятые уставки релейной защиты и автоматики.

Обсудить на форуме

Нужен кабель? Оформи заявку бесплатно