Надежность электрооборудования и систем электроснабжения

Надежность электрооборудования и систем электроснабжения

Основные понятия и определения надежности

Надежность тесно связана с различными сторонами эксплуатации электроустановок. Надежность — свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения его эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортировки.

Надежность применительно к системам электроснабжения: бесперебойное снабжение электроэнергией в пределах допустимых показателей ее качества и исключение ситуаций, опасных для людей и окружающей среды. При этом объект должен быть работоспособным.

Под работоспособностью понимается такое состояние элементов электрооборудования, при котором они способны выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах установленных нормативно-технической документацией. При этом элементы могут не удовлетворять, например, требованиям, относящимся к внешнему виду.

Событие, заключающееся в нарушении работоспособности оборудования, называется отказом . Причинами отказов могут быть дефекты, допущенные при конструировании, производстве и ремонте, нарушения правил и норм эксплуатации, естественные процессы изнашивания и старения. По характеру изменения основных параметров электрооборудования до момента возникновения отказа различают внезапные и постепенные отказы .

Внезапным называют отказ, который наступает в результате резкого скачкообразного изменения одного или нескольких основных параметров (обрыв фаз кабельных и воздушных линий, разрушение контактных соединений в аппаратах и др.).

Постепенным называют отказ, который наступает в результате длительного, постепенного изменения параметров, обычно по причине старения или изнашивания (ухудшение сопротивления изоляции кабелей, двигателей, увеличения переходного сопротивления контактных соединений и др.). При этом изменения параметра по сравнению с начальным уровнем во многих случаях могут быть зарегистрированы с помощью измерительных приборов.

Принципиальной разницы между внезапными и постепенными отказами нет, т.к. внезапные отказы в большинстве случаев являются следствием постепенного, но скрытого от наблюдения изменения параметров (например, изнашивания механических узлов контактов выключателей), когда их разрушение воспринимают как внезапное событие.

Необратимый отказ свидетельствует о потере работоспособности . Перемежающйся — многократно самоустраняющийся отказ объекта. Если отказ объекта не обусловлен отказом другого объекта, то его считают независимым , в противном случае — зависимым .

Отказ, возникший в результате несовершенства или нарушения установленных правил и норм конструирования, называют конструкционным . Отказ, возникший в результате несовершенства или нарушения установленного процесса изготовления или ремонта объекта, выполненного на ремонтном предприятии, — производственным . Отказ, возникший в результате нарушения установленных правил или условий эксплуатации — эксплуатационным . Причина отказа — дефект.

Каждый электрик должен знать:  Вариконды

Надежность является одним из свойств электрооборудования и систем электроснабжения, которое проявляет себя только в процессе эксплуатации. Надежность закладывается при проектировании, обеспечивается при изготовлении, расходуется и поддерживается при эксплуатации.

Надежность является комплексным свойством, которое в, зависимости от специфики электроустановок и условий ее эксплуатации, может включать в себя: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость в отдельности или в определенном сочетании, причем как для электроустановок, так и для отдельных ее элементов.

Иногда надежность отождествляется с безотказностью (в этом случае рассматривается надежность в «узком смысле»).

Безотказность – свойство технических средств непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени. Это наиболее важная составляющая надежности электроустановок, зависящая от безотказности элементов, схемы их соединения, конструктивных и функциональных особенностей, условий эксплуатации.

Долговечность – свойство технических средств сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

В рассматриваемом случае предельное состояние технических средств определяется невозможностью их дальнейшей эксплуатации, что обуславливается либо снижением эффективности, либо требованиями безопасности, либо наступлением морального старения.

Ремонтопригодность – свойство технических средств, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причины возникновения отказов и устранению их последствий путем технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность характеризует большинство элементов электроустнаовок и не имеет смысла только для тех элементов, которые не ремонтируются в процессе эксплуатации (например, изоляторы воздушных линий (ВЛ)).

Сохраняемость – свойство технических средств непрерывно сохранять исправное (новое) и работоспособное состояние в процессе хранения и транспортировки. Сохраняемость элементов ЭУ характеризуется их способностью противостоять отрицательному влиянию условий хранения и транспортирования.

Выбор количественных показателей надежности зависит от вида электроэнергетического оборудования. Невосстанавливаемыми называются такие элементы электроустановок, работоспособность которых в случае возникновения отказа не подлежит восстановлению в процессе эксплуатации (трансформаторы тока, кабельные вставки и др.).

Каждый электрик должен знать:  Помогите расчитать автоматы

Восстанавливаемыми являются изделия, работоспособность которых в случае возникновения отказа подлежит восстановлению в процессе эксплуатации. Примером таких изделий могут служить электрические машины, силовые трансформаторы и др.

Надежность восстанавливаемых изделий обуславливается их безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью, а надежность невосстанавливаемых изделий — их безотказностью, долговечностью и сохраняемостью.

Факторы, влияющие на надежность элементов электроустановок

Электроустановки, используемые для преобразования, передачи и распределения электроэнергии, подвергаются воздействию большого количества факторов, которые можно подразделить на четыре группы: воздействия окружающей среды, эксплуатационные, случайные, ошибки проектирования и монтажа.

К факторам окружающей среды, где функционируют элементы электроустановок, относятся интенсивность грозовой и ветровой деятельности, гололедные отложения, обложные дожди, мокрый снег, густой туман, изморозь, роса, солнечная радиация и другие. Большинство из факторов окружающей среды приводятся в климатических справочниках.

Применительно к передаточным устройствам – воздушные линии всех классов напряжений – наиболее характерными факторами, способствующими их отказам, являются моросящий дождь, мокрый снег, густой туман, изморозь и роса, а у силовых трансформаторов, установленных на электроустановках открытого типа, к факторам окружающей среды относятся солнечная радиация, атмосферное давление, температура окружающей среды (фактор, тесно связанный с категорией размещения и климатическими условиями).

Особенностью эксплуатации элементов электроустанвок открытого исполнения всех классов напряжений является изменение всех факторов, например, изменение температуры от +40± до -50±С. Колебание интенсивности грозовой деятельности по регионам нашей страны составляет от 10 до 100 и более грозовых часов в год.

Воздействие внешних климатических факторов приводит к возникновению дефектов в процессе эксплуатации: увлажнение масла в трансформаторах и масляных выключателях, увлажнение внутрибаковой изоляции и изоляции траверс масляных выключателей, увлажнение остова вводов, разрушение опорных и проходных изоляторов при гололедных, ветровых нагрузках и т.п. Поэтому для каждого климатического района при эксплуатации электроустаноко необходим учет факторов окружающей среды.

К эксплуатационным факторам относятся перегрузки элементов электроустановок, токи коротких замыканий (сверхтоки), различные виды перенапряжений (дуговые, коммутационные, резонансные и др.).

Согласно правилам технической эксплуатации, воздушные линии 10 — 35 кВ с изолированной нейтралью допускается эксплуатировать при наличии однофазного замыкания на землю, а длительность их устранения не нормируется. При таких условиях эксплуатации дуговые замыкания в разветвленных распределительных сетях являются основной причиной повреждения ослабленной изоляции.

Каждый электрик должен знать:  Статическое и дифференциальное сопротивления в нелинейных цепях

Для силовых трансформаторов наиболее чувствительными из эксплуатационных факторов являются их перегрузка, механические усилия на обмотках при сквозных токах коротких замыканий. Значительное место в эксплуатационных факторах занимают квалификация персонала и сопутствующие им воздействия (ошибки персонала, некачественный ремонт и обслуживание и т.п.).

К группе факторов, косвенно влияющих на надежность работы электроустановок, относятся ошибки проектирования и монтажа: несоблюдение руководящих материалов при проектировании, неучет требований надежности, неучет величины емкостных токов в сетях 10 — 35 кВ и их компенсации при развитии сетей, некачественное изготовление элементов электроустановок, дефекты монтажа и др.

Небольшую группу влияющих на показатели надежности электроустановок в эксплуатации составляют случайные факторы: наезд транспорта и сельскохозяйственных машин на опоры, перекрытие на движущийся транспорт под проводами ВЛ, обрыв провода и т.п.

Надежность электроснабжения потребителей

Технически возможно создание таких систем, а которых отказы будут происходить редко (высоконадежные элементы с совершенной системой тонического обслуживания, применение схем с многократным резервированием и т.д.). Но создание таких систем потребует увеличения инвестиций и эксплуатационных расходов. Поэтому решения по повышению надежности имеют экономический аспект: стремятся не к максимально достижимой надежности, а к рациональной, оптимальной по какому-либо технико-экономическому критерию.

Для стандартных проектных решений ПУЭ не требует расчетов надежности: выделены категории электроприемников по надежности электроснабжения (в общем случае отличаются величиной ущерба от перерыва в электроснабжении), для которых регламентируется резервирование сетей (число независимых источников) и наличие противоаварийной автоматики (допустимая длительность перерыва питания).

В отношении обеспечения надежности электроснабжения ПУЭ разделяет электроприемники на три категории: первой, второй и третьей. Отнесение электроприемника к той иди иной категории по надежности должно происходить на основании нормативной документации, в также технологической части проекта (т. е. определяется проектировщиками-технологами).

Подробнее об особенностях каждой категории смотрите здесь: Категории надежности электроснабжения электроприемников

Добавить комментарий