автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Исследование и разработка методов повышения пожаробезопасности систем электроснабжения северных районов Тюменской области на примере эксплуатации Ямбургского газоконденсатного месторождения

ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ НЕФТИ И ГАЗА Ш. И.И.ГУБКИНА

На правах рукописи

Белоусенко Игорь Владимирович

УДК 621.316.176:622.279 (571.12)

ИССВДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ П0ЖАР0БЕ30-ПАСНОСТИ СИСТЕИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СЕВЕРНЫХ РАЙОНОВ. < ■ ТШБСКОЙ ОБЛАСТИ НА ПРИМЕРЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЯМБУРГСКОГО ' ГАЗОКОНДЕНСАТНОГО ЫЕСТОРСВДЕНШ

Специальность 05.09.03

"Электротехнические комплексы и системы, включал их управление и регулирование"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА - 1991

Работа выполнена в Донецком ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте (ДЛИ), в производственном объединении по добыче газа "Ямбурггаздобыча".

Научный руководитель: .

каед. техн. наук Ковалев А.П.

Официальные оппоненте: доктор техн.наух , профессор Траубе Е.С.,

канд. техн. наук , Трегубов H.A.

Ведущее предприятие: Производственное объединение

f

"Уренгойгазпром"

на заседании .специ! совета К 053.27.09 при ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени Государственной академии нефти и газа им. И.УЛ^бкина - II7298, Ленинский проспект,65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета К 053.27.09

к.т.н., доц. __Ершов U.C.

Защита диссертации состоится «/ "¿CüjißJ? 1991г. в ауд. в^-^час на заседании .специализированного

оадлй ХАРАКТ ЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. В "Основных направлениях экономического и социального развития в СССР на 1986-1990 годы и на период до 2000г.н обращается внимание на необходимость усиление ориентации научно-технического развития на решение социальны* задач. Среди таких задач особое место занимает задача обеспечение пожарной безопасности на технологических объектах. С 1986 по хуЭОг.г. в системах электроснабжения ПО "Ямбурггаз-доблча" в воздушных линиях общей протяженностью 142 км на напряжении (6-10) кВ произошло 612 коротких замыканий (КЗ), 24? однофазных эамчканий на землю (033), в 189 случаях происходил обрив воздушных линий, в 107 случаях происходило схлестывание проводов. В кабельной сети 6-10 кВ общей протяженностью 106 км произошло 94 повреждения типа КЗ и 033: из них 56 произошли в сетлх 0,4 кВ, Из котор« 15 сопровождались по-жврами, а в сетях 6-10 кВ произошло 28 повреждений, из кото-ргх 7 сопровождались пожарам*. Наиболее ощутимые убытки от переривов в электроснабжеИМ и порчй( электрооборудования вызывает пожары в передвижных трансформаторных подстанциях 110/35/6 кВ и 6/0,4 кВ и кабельных линиях, поэтому разработка йеропрйлтий по уменьшению пожаров от КЗ является актуальной задачей. -

ЦЕЛЬ РАЬОТЫ. Исследовать и разработать методы повышения пожарной безопасности систем электроснабжения (СХ) ПО "Ямбурггаздобича*.

МОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ .Исследования СЭС ПО "Я^урггаэДобыча" проводились с использованием на различных этапах статистических и аналитических методов, марковских ¡лучайных процессов, теории матриц. Расчеты выполнялись на >ВМ.

НОВЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.ВЫНОСИШЕ 1А ЗАЩИТУ.

- статистический материал о повреждаемости воздушных I кабельных линий, эксплуатирующихся на газовых пробелах аполярных районов Тюменской области;

- сезонность основных природно-климатических факторов! лияющих на эксплуатационную надежность электрооборудования азовых промыслов Крайнего Севера}

- основа методики обнаружении, учета и оценки отказов в электроустановках газовых промыслов;

- математическая модель формировании пожаров при КЗ в элементах СйС ПО "Ямбурггаздобыча" при их эксплуатации;

- формулы определения вероятности пожаров в электроустановках при случайном появлении КЗ на защищаемом элементе;

- инженерный метод определения сроков профилактики систем защиты с тем, чтобы вероятность пожаров на защищаемое эламенто била на уровне действующих нормативных документов.

ИДЕЯ ИССЛЦЦОВАПМ.Разработать методы, позволяющие выявлять угли СХ ПО "Ямбурггаэдобыча", вероятность пожаров в которых от токов КЗ ниже требуемого ГОСТ 12.1.004.-85 уровня, и мероприятия, внедрение которых позволило бьл обеспечить пожаро-,безопасность выявленных узлов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАЬОТИ.

Результаты диссз,т;п:;1;гнной работа использованы в системах электроснабжения трёх газодобывающих предприятий Крайнего Севера: ПО "Ямбурггаздобыча", ПО "Норильскгазпром", Дирекции "Ямал-газпром". Достигнутый экономический эффект от разработанных и внедренных рекомендаций составил 132,09 тыс.руб,, что подтверждено соответствующими актами и справками. Математическая модель формирования пожаров в электроустановках и основа сбора и обработки статистической информации использованы в двух отраслевых методиках - "Методика обнаружения, учета и оценки вероятных опасностей в системах электроснабжения газовых промыслов северных районов Тюменской области" и "Методика оценки и повышения пожарной безопасности систем электроснабжения северных районов Тюменской области", разработанных тремя организациями: Государственным научно-исследовательским и проектно-изыскательским институтом "ШНИИГипрогез", Донецким политехническим институтом и ПО "Ямбурггаэдобыча", утвержденных начальником энергослужбч Государственного газового концерна "Газпром" в 1990 году и направленных в объединения для руководства.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: У региональной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов "Особенности разработки и эксплуатации Уренгойского и Ямбургского газо-нефте-конденсатных месторождений", г. Новый Уренгой, 19в8г.;

\

о

расширенной заседании 1У секции Научного Совета АН СССР по проблеме надежности и безопасности электроснабжении северных районов страны, г.Норильск,1989г.; встрече специалистов концерна "Газпром" по проблема "Организации эксплуатации и развитие энергетики концерна "Газпром", г.Ыосква, 1990г.; заседании научного семинара кафедры "Электроснабжение проьышлен-ных предприятий и городов" Донецкого политехнического института, г.Донецк, 1990г.

ПУШМАВДИ.Основное содержание и результаты диссертационной работа опубликованы в 8 научных работах.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав и заключения, содержание которых изло-аено на 137 странлцах маиинописного текста, иллюстрирована 31 рисуинои, имеет 14 таблиц, перечень литературы из 106 названий и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ '

В первой гдаае излагаются особенности развития и оксплу-атации систеки электроснабжения ЯмЗургского газоконденсатного месторождения. Разработка и освоение всех газовых месторождений севоршх районов Тк&тнской области (СРТО), определялись значительной удаленностью месторождений от' центральных государственных систем электроснабжения или уже освоенных районов, поэтапностью ввода мощностей разрабатываемых месторождений, длительностью, капиталоемкостью и сложностью сооружения линий присоединения к существующим источникам электроэнергии и их ограниченной мощностью, а такяа рндом других факторов.

Освоение каждого последующего месторождения начиналось параллельно с развитием ранее освоенных районов. Рост мощностей объектов потребления электроэнергии всегда и существенно опережал твида строительства линий электропередачи и ввода генерирующих мощностей на всех иерархических уровнях. В работах Меньшова Б.Г., Шкуты А.Ф., Шпилевого В.А., Гришина В.Г., Болгарцева Г.Е. на основе большого фактического материала доказывается, что единственно правильная форма организации обеспечения электроснабжения осваиваемых газовых месторождений СРТО в сжатие сроки - создание собственных центров по выработке электроэнергии в каждом осваиваемом районе.

, Процесс формирование Ямбургскаго энергетического района, у целом 'шедший1 по указанному направлению, разделяем на четыре

\

этапа. 1-й (82-85 г.г.) - пионерный выход на месторождение, электроснабжение от автономных дизельных источников малой мощности.- до 500 кВт. П-П (65-86г.г.) - пионерное электроснабжение от передвижных автоматизированных электростанций на газотурбинном приводе (ПДЭС-2500). Ш-й (8б-87г.г.) -рост мощностей потребителей, ввод в эксплуатацию первых установок комплексной подготовки «аза (Ш1Г); развертывание на месторождении временных передвигая: блоадаас'подстанций П0/35/бкЗ мощностью 6,3 ЫВА, питающихся or сдпоцеачой BJI-II0 кВ Уренгой-Ямбург. 1У-Й (87-6S г,г.) - ввод в эксплуатацию постоянных подстанций II0/35/6 кЗ га УКПГ; задействована вторая цепь BJ1-II0 кВ.

Развитие система элетгросизбяекзя ймбургског© ГШ указывает на ее сходность с крупныйя систеиакю электроскэбюеияя, такими как Комиэнерго, ЯаугсЕэкерго, Магадакзкерго в друттага. Однако опыт эксплуатации эдетгаревборудованил ка ЯШ1 ерэвоевл сделать ряд существенных дзпсшюний, которые Еспсльзушюи на стадии проектирования и могут бить внедрены' прн эксплуатЕхрян систем электроснабжения CFTQ. Имеется в виду - злектроснэбже-ние Харвуттинского «уполо, а тагже группа газсшх кесмрс^де-ний полуострова Ямал (Бованенковское, Крузенштеркское, Харэ-савейское), которые характеризуются сходными природтоь-юпяз-тическими условиями и имеют ряд аналогичных 1к> среииеико с ЯГКМ) технических решений (применение передвккгых. Сяочмш п/ст II0/35/6 кВ, электрообогрева всдоводои к т.д.1.

Передвижные блочные п/ст II0/35/6 кВ применяются vjs. только для опережающего бурения кустов газовых скважин, т п для электроснабжения газовых промыслов. Для этого втыгамп^ена замена системы с отделителеи-короткозашкателем' на стороне ПО кВ на масляный выключатель ВМГ-ПОБ на всех без исклэче-ния подстанциях с применением оборудования только в хладостойком исполнении "XJI-I" и с учетом мероприятий по повышен!« пожаробезопасности электрооборудования, изложенных в главе 4 данной работы.

Учет конфигурации сетки бурения и сроков ввода скважин позволил вводить трансформаторные подстанции в такой последовательности, чтобы разбуривание последующих кустов осуществлялось только на напряжении 6 кВ. Отказ от класса напряжения 35 кВ привёл к уменьшению затрат и сократил сроки строитель-

ства,объектов энергетики. В ПО "Ямбурггаздобыча" осуществляется перевод сетей в режим компенсации.емкостного тока замыкания фаза на землю. Учёт особенностей эксплуатации системы обогрева протяженных промысловых водоводов позволил гибко планировать электропотребление месторождение. Передвижные автоматизированные электростанции ПАЭС-2500 единичной мощностью 2,5 МВт выполняют функции второго основного источника питания в течении длительного времени (3-5 лет), хотя проектируются только для "пионерного" электроснабжения.

Во второй главе приводится сравнительный анализ показателей надежности электрооборудования различных климатических зон, которой показывает, что интенсивность отказов и время эосстачоялеиия электрооборудования в районах Крайнего Севера значительно пиле (в среднем на один порлдок), чем для аналогичного оборудования о районах с умеренными природно-климатическими факторами. Причем свышэ ЗД? отказов электрооборудования подстанций э районах Крайнего Севера происходит по причине прямых природно-климатических воздействий.

Поэтому для выявления существующих резервов повышения надежности систем электроснабжения гЬзодобывающих объединений СРТО на примере ПО "Ямбурггаздобыча", в первую очередь за счет проведения комплекса мероприятий по защите и профилактике электрооборудования от влияния природно-климатических факторов, проводился систематический анализ как отдельных, так и действующих одновременно атмосферных явлений. При этом основное внимание уделялось организации учета и сбора информации о причинах нарушений электроснабжения. На основании данных в оперативно-диспетчерских журналах специализированного управления "Ямбургэнергогаэ" за 5-и летний период разработана методика по обнаружению, учету и оценке вероятных опасностей в системах электроснабжения газовых промыслов северных районов Тюменской области.

Наиболее объемная и достоверная информация имеется об отказах воздушных и кабельных линий электропередач, которые разделяем на два вида: "короткие замыкания" ВЯ - (КЗ) и "одно-, фазные замыкания на землю" - (033). Причины возникновения отказов подразделяем на: обрив ВЛ; вибрация,обвисание и схлес-

тывание фазных проводов, падение опор. Дня кабельных яйипй из журнальных записей определяем непосредственно сам факт отказа.

Статистическая обработка полученной информации выполнялась с использованием критериев согласил: параметрических критериев Бартле*та и Ыанна для проверки согласия выборки соответственно с экспоненциальным законом распределения и законом распределения Вейбулла; критериев Несли, Хельвига, знаков в серий для случая малых выборок; критерия и критерия й)2 . В тех случаях, когда1 объем выборки находится в диапазоне S^N^ 30 , то выборка считается малой и обрабатывается с применением критериев Ыесси, Хельвига, серий и знаков. Если J0í*tí100 , то обработка ведется по критерия 6J* , а если У*ЮО , то применяется критерий X* • Критерий Бартлетта применим, если StiN^IZO , а критерий Манна, когда 5*N¿25 . Данте критерии применяются для проверки гипотезы о согласии выборок статистических даннчх законам распределения, используемым при расчётах в электротехнике:

экспоненциальному: а ± . ч

Вейбулла: г .. 4

Ft*0, ít>0, а,>0,

vrH));

Релея:

равномерному:

lo, Ífc («S,«*), -о.«^«* ,

усеченному нормальному:

0< 6¿oo f б>0 , Oé&éca f

логарифмически норнальцому:

(м-«/>[/.♦ !■'])

Таким образом обработан статистический материал об отказах электрооборудования, впервые полученный при эксплуатации газовых промыслов заполярных районов Тюменской области.

Обработка статистического материала о повреждаемости воздушных линий ПО "Ямбурггаздобыча" длиной - 142 км за период с 1986 по 1990 годи показала: средний интервал времени между появлениями коротких замыканий равен 56ч.; средний интервал времени мевду 033 равен 138ч.; обрив воздушных линий происходит в среднем через каждые 145 ч.; схлестывание проводов происходит через каждые 315 ч.

За 5 лет эксплуатации в кабельных линиях общей длиной ¿а = 106 км КЗ и 033 происходили в среднем через каждые 387ч.

Получены функции распределении интервалов времени между повреждениями в воздушных и кабельных линиях,и построены гистограммы и выравнивающие теоретические кривые. Гипотеза о том, что распределение интервалов времени между повреждениями воздушных и кабельных линий не противоречит экспоненциальному закону, подтверждается статистическими данными ПО "Ямбурггаз-добыча". Максимальное число повреждений воздушных линий,приводящих к возникновению КЗ и 033 в них, приходится на апрель-май и сентябрь-октябрь. Именно в эти периоды года необходимо ожидать вероятныо повреждения ВЛ из-за максимальных ветровых нагрузок и температурных перепадов. В августе сохраняется наибольшая вероятность падения опор ВЛ. Для кабельных линий наиболее вероятными периодами повреждений следует считать февраль, ноябрь, декабрь - месяцы минимума температур. Выявление природно-климатических факторов и их сезонности, наиболее существенно влияющих на работу электрооборудования в условиях Заполярье Тюменской области, позволили разработать и внедрить организационные и технические мероприятия, повышающие эксплуатационную надежность электрооборудования в ПО "Ямбурггаздобыча".

Третья глава включает в себя анализ пожарной опасности токов КЗ,последствия,к которым они приводят из-за электро -термических и .электродинамических воздействий на элементы сети.

Значительный вклад в разработку научных основ теории определения вероятности пожаров от токов короткого замыкания внесли советские ученые : Ковалев П.Ф. Лолосюк В.П.,Кашолкин Б.И.,Мона -хов В.Т.,Ревлкин Л.И.,Смелков Г.И.,Шуцкий В.И. и др.

В условиях северных районов ТсмснскоЯ области фактор надежности и пожаробезопасности электрооборудования имеет решающее значение.Наиболее актуальным для системы электроснабжения Ю"Ям-бурггаздобыча" является обеспечение пожаробезопасности. элементов СЭС от токов КЗ.

В работе приводится анализ случаев КЗ,сопровождающихся возгораниями изоляции электрооборудования и конструкций»произошедших в СЭС ПО "Ямбурггаздобыча" и ПО "Уренгойгаэпром" в 15871989 годах.Наибольшую опасность для потребителей электрической энергии представляют КЗ на шинах ( зажимах ) источников питания. Максимально тяжелые последствия ( нарушение нормальной работа / потребителей электроэнергии.увеличение сроков плановой проходка ' эксплуатационных сквакин,прихват бурового инструмента ■) при авариях на передвижных блочных п/ет ПО/35/6 кВ и подст^нщщ, питающих объекты теплоснабжения.Пожар с особо тяжелыми последствиями в них происходит в тех случаях,когда случайным образом происходит КЗ на защищаемом элементе сети,коммутационныЯ аппарат.блигайашй к месту КЗ,через который прошел сквозной аварийный ток и резервный, обеспечивающий продольное резервирование,отказывают в срабатывании, а чувствительность предыдущего коммутационного аппарата не доататоч-на.чтобы отключить поврежденный участок сети.Для решения вопроса обеспечения пожарной безопасности наиболеее опасных в пожарном отношении элементов СЭС на основе аппарата марковских случайных про -цессов была разработана математическая модель и получена зависимость интенсивности пожаров Н от частоты КЗ на защищаемом элементе.надежности систем отключения основного и-резервного коммутационных аппаратов и времени их профилактических проверок £«/> .Полученная зависимость позволяет выбирать такой максимально возможный срок профилактики системы отключения коммутационного аппарата Гу «»»,

ближайшего к месту КЗ, через которой прошел аварийный ток,'и резервного, обеспечивающего продольное резервирование,чтобы ' вероятность пожаров на защищаемом элементе была на уровне действующих нормативных документов, т.е. (ГОСТ 12.1.004-85).

Обозначим через Ь ) процесс изменения состояния

элемента СЭС & , где & = 1,2,3. Предположим, что * )

принимает два значения 0 и I. Причем ( t ) - 0, если

элемент Ь находится в безопасном состоянии (характеризуется средним интервалом времени нахождения в работоспособном состоянии элемента защиты и средним интеввалом"времени между появлениями КЗ на- защищаемом объекте), а ^^ ( Ь ) - I, если элемент & находится в опасном состоянии (характеризуется средни» ячтву"5Вяом- времени нпусяденвд в необнаруженном отка-завзОД' состаиплг эхемента защиты- и- средний длительностью существования- ¡(3 на- защищаемом объекте)'.

Попар з элементе наступает в момент встречи процессов Ь ) в состоянии I, т.е., когда 33,( Ъ ) = I, ( Ь ) =1, <83.( * ) = I (рис.1).

На этом рисунке:

, . »•. • - случайные величины времени нахож-

дение элемента- I в безопасном состоянии. . »•••<! -

случайные величины времени нахождения элемента I в необнаруженном опасном состоянии. ^ , еЬ®1 ,.. - случайные величины времени йахондения элемента 2 в безопасном состоянии, «¿о' • с41,>. • • •. ~ случайные величины времени нахождение элемента-2 в необнаруженном опасном состоянии.

,... - случайные величины интервалов времени между КЗ в элементе 3. , - случайные величины

времени существования КЗ, равные времени срабатывание защиты. Чипр - интервалы времени между проверками схем защиты элементов . Ч/^ - среднее время до первого пожара.

Совокупность указанных процессов при ряде допущений рассматриваем, как процесс Маркова с восемью состояниями, непрерывным временем. Система в любой момент времени Ъ может находиться только в одном из восьми состояний:

& { е,(0,0,0), %(1,0/3),..,,е8(^,1.)}•

Граф вероятностей перехода данной системы изображен на рис.1, где вершины графа, обозначенные 61, е^ ,... ев, соот-а^с'Гйую':' различным состояниям системы, а рёбра, показанные

Граф переходов рассматриваемой систеш и возможные реализации формирования пожара при эксплуатации электрооборудования

стрелками, соответствуют возможным переходам из одного состоянии системы о другое (безопасным в опасные и наоборот).

Поведение во времени такой системы полностью определяется матрицей интенсивностей переходов Р , которая имеет вид:

Р*

'•с, л, 0 0 0 0

Л 1-С2 -0 0 л, 0 лг 0

* 0 «в 0 0 0

л 0 0 1-Сх, л, 0 0

0 л 0 л «5 0 0 л

0 0 л Кв 0

0 л л (7 0 0 1-е, *3

0 0 0 0 0 0 а 1

(I)

где:

СуА+Лг+рг, С,-//^/'«^,.

Среднее время до первого пожара , если в начальный момент все элементы систем! находились в безопасном состоянии, определим, пользуясь системой уравнений (2) и матрицей (I),

(2)

где:

1 - единичная матрица; О, - матрица, полученная из матрицы Р с помощью исключения поглощающего состояния (строки из элементов 0,0,..'.I и соответствующего столбца); £ - вектор-столбец, все элементы которого равны I, Т* - вектор столбец.

* <Р1 = 1

НА, +/2+ЯмЩ - Л3Ъе - * 1

♦ (Л,?*«*/'»)^ Гл& - № " * - № -А Я« + (Л'/'г

Обозначим среднее время' нахождения элемента в безопасном

состоянии через

¿ъ , а в опасном - , тогда •

В тех случаях, когда ^»(¿^ с1гу>с12; ¿3»с19 , а время срабатывания защиты (или время прохождения КЗ) элементов изначально меньше интервала времени нахождения элементов сети в необнаруженном отказавшем состоянии, т.е. и

£¿3 « £¿2 , из системы (3) определяем ^ следующим образом:

. (4).

¿Аг

Интенсивность пожаров от токов 113 на защищаемом элемент© определим, пользуясь основной теоремой восстановления:

н-ешМУ,^^..

т+о° т с1 а,а2<х3 Вероятность ке пожаров в течении времени определяется:

ЯгЮ-иичр^. (б)

Если известны интервалы времени Тпр между проверками системы отключения коммутационных аппаратов I и 2, то среднее время их нахождения в необнаруженном отказавшем состоянии можно определить пользуясь формулами:

В тех случаях, когда -=£-<0,01 > 1*4,2 , формулы (7) примут вид:

I Г'/> . Л

^аГ (8)

Максимальный интервал времени меяду проверка?;« систем отключения коммутационных аппаратов с тем, чтобы вероятность пожаров в год от случайно происшедших КЗ на защищаемом элементе находилась на уровне действующих нормативных документов Р(8?б0)»1-М-6 или Н*1,14-10~,а определим

с помощью формулы

%/мх - ^4 К-. . (9)

На основании скстейы уравнений (3) и формул (7) была составлена программа для расчета пожарной безопасности узла системы и ойредв,че*ия:,ыаксиыального времени между профилактиками системы отжгхиишя^выключателеП с тем, чтобы вероятность пожаров от КЗ в >эгзддоемом элементе сети была на уровне действующих норматив-..-ных документов.

Четвертая глава посвящена созданию основы методики, с помощью которой возможно оценить уровень пожарной безопасности для некоторых элементов СЭС ПО "Ямбурггаздобыча".

Каждое опасное состояние элемента обозначаем символом СС^- , где 6 - порядковый номер элемента электрооборудования (наносится на схему электроснабжения), ; 2-общее число единиц электрооборудования и отрезков (от ввода-до вывода) кабелей; С - вид электрооборудования; ^ - вид опасности-.

Код ( ) относится, к. видчм или элементам электрооборудования, которомфрисэа^веются номера: I. Сборные шины. 2. Кабельные линии. 3..Кабельные муфты. 4. Выключатели. 5. Силовые трансформаторы, б. Электродвигатели.

Код ( 2 ) относится к видам опасностей, им присваиваются следующие номера: I. Короткое замыкание. 2. Загрубление защиты (неверная уставка). 3. Обрыв в цепях защиты. 4. Отказы в механизме свободного расцепления. 5. Отказы в механической части выключателя. 6. Низкий уровень масла (масло загрязнено).

Основными показателями безопасности элементов системы электроснабжения являются Зц^ - среднее время между появлениями ^-го вида опасности, происшедшей в I -том^электро-оборудовании (кабеле), ¿-том его элементе, и ¿¿^ - среднее время существования ^-того вида опасности, происшедшей в ¿-том электрооборудовании, ¿-том его элементе.

Для системы электроснабжения ПО "Ямбурггаэдобыча" принимаем план наблюдения , где V- число элементов, находящихся под наблюдением и работающих в идентичных условиях;

Т - время наблюдения в часах; М ? указывает на то, что после нарушений и обнаружения опасного состояния элемента эти опасные состояния обнаруживаются в результате профилактики с интервалами времени ^пр, и безопасные состояния восстанавливаются.

Среднее время между нарушениями ^-того элемента — ы№> т

Л14Ш-*Я*-* <10)

где:л^- число опасных нарушений (опасностей) }-го вида ( ) в ¿-том элементе; Л'®*- число элементов в € -том

электрооборудовании, ¿-го вида, за которым установлено наблюдение ( ).

Для оценки уровня пожарной безопасности составляются логические схемы - деревья формирования пожаров. Они применяются в тех случаях, когда число .рааличных видов опасных нарушений, приводящих к пожару в электроустановках,невелико.

Применение дерева формирования пожара для описания причин опасных нарушений системы (приводящих к пожару)облегчает переход от общего определения опасности к частным определениям опасных нарушений и режимов работы ее элементов, понятным специалистам-разработчикам и представителям эксплуатационного персонала.

Деревья формирования пожаров для исследуемой СЭС строились на основе анализа причин происшедших ранее пожаров на аналогичных объектах и инженерного опыта. Для построения деревьев формирования пожаров использовалась схема системы влектроснабжения ПО "Ямбурггаэдобыча" с нанесением на ней всех типов 'электрооборудования, длин кабелей и уставок защит.

Процедуре построения дерева формирования пожара включает следующие этапы: определение событил, приводящего к пожару в сети; изучение возможного поведения объекта с течением времени; опредеяе(пе функциональных свойств событий для причин тех гаи иных неисправностей в системах отключения коммутационных аппаратов, отказ которых может привести к пожару в сети; построение дерева формирования пожара для логически: связанных событий на входе.

Основной целью построения дерева формирована пожара является символическое представление существующих в системе условий, способных вызвать пожар. Кроне того, построение дерева позволяет выявить "слабые" веста систем» и наглядно обосновать лрикпкаеше реяекия ко обеспечению пожарной безопасности сети. Дия того, чтобы дерево формирования пожара отвечало свосцу назначению, в нем используются схемы, показывайте логические связи между отказами основных элементов система и заверааггазм событием. Дерево формирования пожара является графической кодедыэ, которая позволяет определить, как из отделыкх независим« опасностей формируется пожар в исследуеисй системе. Построение дерева формирования пожара в системь электроснабжения позволяет перейти к схеме минимальных пожароопасных совмещений, аварийных событий, под которой будем пскнуать такой мятивэяыв»Я набор её элементов, находящихся а опасном состоянии, восстановление безопасного состояния любого из которых выводит систецу из пожароопасного состояния.

В одном таком пожароопасном совмещении для'СЭС П0"Ямбург-газдобыча" часть минимального набора элементов означает появление случайным образом [О на заг^сдвемом элементе, а один ищи два элемента - . примкну случайного отказа защит г;клгкателей I и 2 ступеней селективности. Только случайное ссвиеяржгга таких факторов, же* возникновение КЗ и отказ защита, пра'води^ к пежвру в электроустановке. Естественно, чем бомпе ¡пзраляеяьшх элементов входят в одно из совмещений, тек надежней а пожарном оттизении данный узел электроустановки.

Два тр2ис£орюатвряих подстанций 110/35/6 кВ, 6/0,4 кВ и сети 6 кВ 110 "Ямбурггаэдобыча" били построены

деревы форотровгния пожаров (рис.2) и схемы минимальных

Деревья формирования покара при КЗ:

О в передвижных п/сг П0/35/бкВ (шиш Б кВ)

(пехсар^)

б) в ц/ст 6(10)/0,4 кВ (^Псрлар^

в) в кабельной линии (^Лажар^

Короткое Отказ бера-

замыкание £атыВании

на шинах вводимо

бкВ выключате-

ля ИОкВ

Отказ 8срабатывании

Модного ¿ыключа-теля БкВ

Отказ Пера' 6аты8&юи ¡йодного выключателя 6*В

0тка$ 8 срабатывании фиЗерного выключателя ВкВ

Короткое замыкание на ВыВеЗах трансформатора

ПтксаЬсра-батыВатч Вбоднабо Выключателя Бк&

Отказ Вдю-батыВанчи фадерноеа Выключателя 6кВ

Короткое замыкание 8 кабеле

Рис. 2

03

пожароопасных совмещений, произведена оценка уровня поягарной безопасности и выбран максимально возможный интервал времени метщу проверит.™ систем» отключения коммутационных аппаратов, обеспечивающий нормируемый ГОСТ 12.1.004 -85 уровень. Дана экономическая оценка разработанных мероприятий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Пригедсгяие э д?гссертгциогшоЯ работе исследования систем электрэспабтаеяяя ПО "Я^урггаэдобача" дают возможность сформу-пгровагъ слсд5тг.":э осттгие выводы я рекомендации:

1. Разработка нотах я соверяенствованио существующих ретодо0 исследования надежности воздушных и кабельных линий п поЕзробезопэсносга элементов СЭС ПО "Я1ибурггаздобыча" на современном этапе является актуальной задачей. С целью продолжения и углублении предлагеекотЕ методических разработок целесообразно обобщить получеишй отт и распространить его на всю отрасль.

2. Впервые собрал и обработан статистический материал

об отказах элзктрообсрздовагжя, эксплуатирующегося на газовых прошслах аагтоляркя районов ТтеетгскоЯ области.

3. Полутени фукшцт распределения интервалов времени юекку сгсврЕядегеяяил в воздуташх я кабельных линиях. Гипотеза о тем» что распределение игггерэшгоэ вреягени иевдг поврежде-гаиктт в этет гягога! ке ггрсртизорепят тсепоненциальному закону, тдтверидезэтея стзтастетеегакя дянмми ПО "Яибурггаздобыча".

4. Проэея.ен экэдяз ыучяьчп ковретедаеизсти воздушных и пз^елытах ляииЯ элшпреяередгрт за период с 1986 по 1990 год. Определена сезоетзста оскивяш: природиет-ялквятических фак-^ торо 1т,. вяну.ежргя т гтлуатгци-ошу» каэдеятсть электрооборудования г? условиях Крайнего Севера!»

5. Разработана математическая' вгодел»> поттллвщня и зависимости с(т надежности систем отключения выключателей, частоты КЗ на защищаемом объекте выбирать шкета ль ¡тс воф-можный интервал времени между проверив«? этих еястевг тате, чтобы вероятность пожаров в год была на1 уровне действующих нормативных документов, т.е.

}

6. Составлена программа для персональных ЭВМ, с помощью которой можно оценить похаробеэопасность конкретного узла СЭС ПО "Ямбурггаздобича*.

7. Получена приближенная формула, с помощью которой можно определить оптимальный с точки зрения пожарной безопасности интервал времени между проверками систем отключения выключателей.

8. Разработана основа методики сбора и обработки исходной информации о состояниях элементов систем электроснабжение. Составлены программы для персональных ЭВМ обработки и построения гистограмм и выравнивающих теоретических кривых как для малых, так и доя больших выборок.

9. Произведена оценка реального объекта систеш олектро-снабжения ПО "Ямбурггаздобыча " - трансформаторной передвижной блочной подстанции 110/35/6 кВ, определен интервал времени между проверками систем защиты масляных выключателей ПОкВ и 6кВ с тем, чтобы;, вероятность повара от ИЗ на шинах 6кВ била на уровне действующих нормативных документов.

10.Экономический эффект от введения нового срока иезду профилактическими проверками систем защиты масляных выключателей ПО кВ и 6 кВ только на передвмжшх блочных подстанциях П0/35/бкВ ПО "Ямбурггаздобыча" составил 33,182 тис.руб.

11.Разработанная математическая модель оценки попарной безопасности узлов систеш электроснабжения и основа обработки и сбора информации о состоянии электрооборудовании использованы в двух отраслевых методиках, выпущоншх трема организациями: институтом "ЮяНИИГипрогаэ", Донецким подитехническ.ш институтом и ПО "Ямбурггаздобыча".

12.Методы повышения пожарной безопасности, разработанные в диссертационной работе, внедрены Ь системах электроснабжения трёх крупных газодобывающих объединений, расположенных

в заполярных районах страны:'ПО "Ямбурггаздобыча", ПО "Норильск-Газпром" , Дирекции "Ямалгазпром". Общий годовой достигнутый экономический эффект от внедрения разработанных рекомендаций составил 132,09 тыс.руб. Ожидаемый экономический эффект составит около 300 тыс.руб. в год, .

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛВДУЩИХ РАБОТАХ

1. Белоусенко И.В. Ямбургское месторождение: особенности развития системы электроснабжения // Газовая промышленность. -1969г. - № 9. - С. 23-24.

2. Ьелоусеико И.В. Анализ отказов d работе воздушных и кабельных линий ПО "Ямбурггаздобичв" и рекомендации по повышению надежности эксплуатации электрических сетей в условиях Крайнего Севера // Газовая промыпленность. - 1991г. - Л 7. -С. 31-32.

3. Васин A.A., Петров A.M., Белоусснко И.В. Исследование сетей 6...10 кВ Ямбургского газоконденсатного месторождения

и разработка устройства сигнализации замыканий на землю // СП. "Тезисы докладов научно-технической конференции по завершенным научно-техническим работам". 4.П. - Донецк.: ДЛИ. --1991г. - С. 87-88.

4. Васин A.A., Белоусенко И.В., Петров A.M. Сигнализация замыканий на землю в распределительных сетях б...10 кВ Ямбург-ского газоконденсатного месторождения // Сб. ВИНИТИ "Депонированные работа". - М.: ВНИИЭГззпром. - 1990г. - № 1200 - гз89.

5. Дударев Л.Е., Васин Д.А., Белоусенко И.В. Направлен-г ная защита от замыканий на землю, фиксирующая параметры переходного процесса // Сб. "Современная релейная защита электроэнергетических объектов". Материалы всесоюзной научно-технической конференции. - Чебоксары.: ВНИПИКТИР. - 1991г. - С.74-75.

6. Ковалев А;П., Шевченко A.B., Белоусенко И.В. Оценка пожарной безопасности передвижных трансформаторных-подстанций 110/35/6 кВ // Промышленная энергетика. - 1991г. - И 6.-С. 27-29..

7. Ковалев А.П., Шевченко A.B., Белоусенко И.В. и др. Методика оценки "и повышения пожарной безопасности систем электроснабжения газовых промыслов северных районов Тюменской области. - Донецк.: МШГипрогаз, ДЛИ, ПО : Ямбурггаэдобыча"-1990. - 29с.

В. Ковалев А.П., Колесник Л.И., Белоусенко И.В. и др. Методика обнаружения, учета и оценки вероятных опасностей в системах электроснабжения газовых промыслов северных районов Тюменской области. — Донецк.,: 1жК;'.ИГипрогаэ, ДДИ, ПО "Ямбург-газдобыча". - 1990г. - 24с <

Соискатель

/

/

ЛЫУ по "ЯГД" Заказ й 234 Тирад 100