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.

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.).

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.

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.

Калявин В. П, Рыбаков Л. М.