К потребительским качествам электроснабжения относится способность системы к обеспечению надежного питания потребителей.
Система электроснабжения в любой рассматриваемый период времени может находиться в одном из следующих состояний: рабочем, плановом ремонте, аварийном простое и резерве. Отключения в электрических сетях можно подразделять на аварийные (неустойчивые и длительные) и преднамеренные (плановые и неплановые ремонты, профилактические осмотры, технические обслуживания и т.п.). Преднамеренные отключения обычно планируются так, чтобы вызываемое ими снижение надежности электроснабжения потребителей было наименьшим.
В качестве наиболее общей оценки надежности можно принять ожидаемую вероятность обеспечения электроснабжения в рассматриваемой точке сети. Указанный показатель идентичен вероятности безотказной работы. Для радиальных сетей с односторонним питанием с некоторыми допущениями можно принять, что отказы являются событиями случайными и не зависимыми и отказ любого элемента системы приводит к нарушению электроснабжения потребителей. В рассматриваемом случае, для того чтобы в расчетный промежуток времени потребители получали электроэнергию, необходима безотказная работа всех узлов. Вероятность такого события можно вычислить по формуле
Pс(t) = 
(2.37)
где Pi (t) - вероятность исправной работы i - го узла (элемента);
n - количество узлов (элементов системы).
С точки зрения потребителя надежность электроснабжения определяется длительностью и частотой перерывов в подаче электроэнергии. Для отдельного потребителя, питающегося по радиальной линии, плановые и неплановые ремонты также как и аварийные связаны с перерывом электроснабжения, поэтому длительность плановых ремонтов служит одним из показателей надежности.
Для потребителей, у которых ущерб меняется в зависимости от длительности простоя, необходимо, чтобы время восстановления питания не превышало заданное. Не случайно, в число показателей безотказности для электроэнергетических систем введен такой показатель, как максимально допустимое время перерыва электроснабжения, под которым подразумевается допустимое время нарушения энергоснабжения потребителей еще не приведшее к срыву его технологического процесса.
При оценке надежности электрических сетей необходимо учитывать следующие показатели
• удельное количество отключенных линий;
• среднюю длительность восстановления питания с учетом аварийных, плановых и неплановых отключений;
• вероятность того, что среднее время восстановления не превысит заданное время.
Элементы электрических систем относятся к восстанавливаемым элементам при отказах и повреждениях, поэтому при оценке надежности следует рассматривать показатели для восстанавливаемых объектов.
Таким образом, для систем электроснабжения целесообразно использовать следующие показатели: параметр потока отказов (плановых, неплановых и аварийных отключений), т.е. среднее количество отказов в единицу времени (обычно год), отнесенному к одному элементу 1/год, а для линий электропередачи параметр потока отказов на 1км, 1/(км٠год); среднее время восстановления (аварийных и преднамеренных отключений); коэффициент готовности и коэффициент технического использования, а для резервных источников электроснабжения‑ коэффициент оперативной готовности.
Наиболее общим и универсальным показателем является коэффициент технического использования, поскольку он характеризует относительное время пребывания объекта в работоспособном состоянии
В таблице 2.1 приведены количественные значения показателей надежности основных элементов электроснабжения.
Показатели надежности основных элементов электроснабжения
Таблица 2.1.
| Элемент | Условное обозначение на схемах | Интенсивность отказов, год-1 | Среднее время восстановления Тв, ч | Интенсивность преднамеренных отключений, год-1 | Среднее время обслуживания Т0,ч |
| Воздушная линия 35, 110 кВ одноцепная, на 1 км длины | Л | 0,08 | 0,15 | ||
| Воздушная линия 35, 110 кВ двухцепная, на 1 км длины | 2Л | 0,008 | 0,01 | ||
| Воздушная линия 6, 10 кВ одноцепная, на 1 км длины | Л | 0,25 | 0,25 | 5,8 | |
| Кабельная линия 6, 10 кВ на 1км длины | К | 0,10 | 0,5 | ||
| Две кабельные линии в одной траншее, на 1км длины | 2К | 0,05 | 0,05 | ||
| Воздушная линия 0,38 кВ, на 1 км длины | Л | 0,20 | 0,3 | ||
| Трансформатор с высшим напряжением 35, 110 кВ | Т | 0,03 | 0,4 | ||
| Трансформатор с высшим напряжением 6, 10 кВ | Т | 0,035 | 0,3 | ||
| Ячейка выключателя 35, 110 кВ | Q | 0,02 | 0,3 | ||
| Ячейка выключателя 6, 10 кВ внутренней установки | Q | 0,015 | 0,2 | ||
| Ячейка выключателя 6, 10 кВ КРУН наружной установки | Q | 0,05 | 0,3 | ||
| Ячейка отделителя (ОД) или короткозамыкателя (КЗ) 35, 110 кВ | QR (QK) | 0,05 | 0,3 | ||
| Ячейка разъединителя 35, 110 кВ | QS | 0,005 | 0,25 | ||
| Ячейка разъединителя 6, 10 кВ внутренней установки | QS | 0,002 | 0,2 | 3,5 | |
| Ячейка разъединителя 6, 10 кВ КРУН наружной установки | QS | 0,01 | 0,2 | 3,5 | |
| Ячейка предохранителя 6, 10 кВ | FU | 0,05 | 2,5 | 0,2 | |
| Линейный разъединитель 6, 10 кВ | QS | 0,08 | 4,5 | - | - |
| Шины ОРУ 35, 110 кВ, на одно присоединение | Ш | 0,001 | 0,15 | ||
| Шины РУ 6, 10 кВ на одно присоединение | Ш | 0,001 | 0,16 | ||
| Сборка НН-0,4 кВ ТП | С 0,4 | 0,007 | 0,2 |
Примеры решения задач к разделу 2.1. [26]
Пример 1. В технических условиях на асинхронные электродвигатели серии 4 А указана вероятность безотказной работы Р (t) = 0,9 за 10000 часов наработки. Необходимо определить интенсивность отказов и наработку на отказ.
Решение. При экспоненциальном распределении отказов основной закон надежности имеет вид: 
. Отсюда находим
; 
1/ч;
ч.
Пример 2. Определить вероятность того, что за время t = 100 ч произойдет 0; 1;2 отказа, если λ = 0,025.
Решение: Среднее число отказов за время 
.
Применяя закон Пуассона 
, где а=λt; n‑ число отказов находим:
Вероятность отсутствия отказов 
.
Вероятность одного отказа: 
.
Вероятность двух отказов: 
.
Пример 3. На испытание поставлено 1000 однотипных электронных реле, за 3000 час отказало 80 реле. Требуется определить P (t), Q (t), λ(t) при t = 3000 час.
Решение: Вероятность безотказной работы по статистическим данным об отказах оценивается выражением
,
где n (t) – число отказавших за время (0, t) элементов; 
, безотказно проработавших до момента t, к первоначальному числу элементов, поставленных на испытание N 0.
Р (t)= 1000 – 80/1000 = 0,92; P (t) + Q (t) = 1; 
Пример 4. Определить коэффициенты готовности, простоя и коэффициент технического использования для трансформатора с высшим напряжением 35, 110 кВ.
Решение. Из таблицы 2.1 берем исходные показатели надежности: 
год-1; 
ч; T0 = 22 ч.
Тогда 
года
Расчеты по формулам (2.29), (2.32), (2.34) дают следующие результаты:
; 
KТИ = 
.0,99981
Пример 5. Проведена обработка статистических данных по надежности работы электрических сетей трех административных районов Кировской области, оценка проводилась по коэффициенту технического использования. Получены следующие данные: Советский район Кти = 0,992, Шабалинский район Кти = 0,991, Подосиновский район Кти = 0,99. Дайте оценку технического состояния районных электрических сетей.
Решение.
Самый низкий уровень технического состояния электрических сетей наблюдается в Подосиновском районе, поскольку 1 % времени в году электрические сети находятся в режиме аварийного или преднамеренного отключения.
