Fiabilitatea echipamentelor electrice și a sistemelor de alimentare

Concepte de bază și definiții ale fiabilității

Fiabilitatea este strâns legată de diverse aspecte ale funcționării instalațiilor electrice. Fiabilitate - proprietatea unui obiect de a îndeplini anumite funcții, menținând la timp valorile indicatorilor săi de performanță în anumite limite, corespunzătoare anumitor moduri și condiții de utilizare, întreținere, reparare, depozitare și transport.

Fiabilitate în ceea ce privește sistemele de alimentare cu energie: alimentare continuă în limite acceptabile indicatori ai calității acestuia și eliminarea situațiilor periculoase pentru oameni și mediu. În acest caz, obiectul ar trebui să funcționeze.

Prin operabilitate se înțelege o astfel de stare a elementelor echipamentului electric, în care acestea sunt capabile să îndeplinească funcțiile specificate, menținând în același timp valorile parametrilor specificați în limitele stabilite de documentația normativă și tehnică.În acest caz, este posibil ca elementele să nu îndeplinească, de exemplu, cerințele legate de aspect.

Un eveniment care implică defectarea echipamentului se numește respingere... Cauzele defecțiunilor pot fi defecte de proiectare, fabricație și reparare, încălcări ale regulilor și reglementărilor de funcționare, procese naturale de uzură. Prin natura modificării parametrilor principali ai echipamentului electric până în momentul defectării, aceștia se disting între defecțiuni bruște și treptate.

O defecțiune bruscă se numește o defecțiune care apare ca urmare a unei schimbări bruște bruște a unuia sau mai multor parametri de bază (ruperea de fază a cablurilor și a liniilor aeriene, distrugerea conexiunilor de contact în dispozitive etc.).

Deteriorarea treptată se numește deteriorare care apare ca urmare a unei modificări îndelungate și graduale a parametrilor, de obicei din cauza îmbătrânirii sau uzurii (deteriorarea rezistenței de izolație a cablurilor, motoarelor, creșterea rezistenței de contact a conexiunilor de contact etc.). În același timp, modificările parametrului față de nivelul inițial pot fi în multe cazuri înregistrate cu ajutorul dispozitivelor de măsurare.

Nu există nicio diferență fundamentală între eșecurile bruște și treptate. defecțiunile bruște în cele mai multe cazuri sunt rezultatul unei modificări treptate, dar ascunse de observație, a parametrilor (de exemplu, uzura ansamblurilor mecanice ale contactelor comutatorului), atunci când distrugerea lor este percepută ca un eveniment brusc.

O defecțiune ireversibilă indică o pierdere a performanței... Intermitentă — defecțiunea repetată cu auto-eliminare a unui obiect.Dacă eșecul unui obiect nu se datorează eșecului altui obiect, atunci acesta este considerat independent, în caz contrar — dependent.

O defecțiune care rezultă dintr-o imperfecțiune sau o încălcare a regulilor și reglementărilor de proiectare stabilite se numește structurală... O defecțiune care a apărut ca urmare a unei imperfecțiuni sau încălcări a procesului stabilit de producție sau reparare a unui obiect efectuat într-o întreprindere de reparații - producție … Eșecul ca urmare a încălcării regulilor sau condițiilor de funcționare stabilite — operațional… Motivul respingerii — defecțiune.

Fiabilitatea este una dintre proprietățile echipamentelor electrice și ale sistemelor de alimentare care se manifestă numai în timpul funcționării. Fiabilitatea este definită în timpul proiectării, asigurată în timpul producției, consumată și întreținută în timpul funcționării.

Fiabilitatea este o proprietate complexă, care, în funcție de specificul instalațiilor electrice și de condițiile de funcționare a acesteia, poate include: fiabilitate, durabilitate, întreținere, depozitare separat sau într-o anumită combinație, atât pentru instalațiile electrice, cât și pentru elementele sale individuale. .

Uneori, fiabilitatea este echivalată cu fiabilitatea (în acest caz, fiabilitatea este considerată în „sens restrâns”).

Fiabilitate - proprietatea mijloacelor tehnice de a menține operabilitatea continuă pentru o anumită perioadă de timp. Este cea mai importantă componentă a fiabilității instalațiilor electrice, în funcție de fiabilitatea elementelor, schema de conectare a acestora, caracteristicile structurale și funcționale și condițiile de funcționare.

Durabilitate - proprietatea mijloacelor tehnice de a rămâne în funcțiune până la apariția stării limită cu sistemul stabilit de întreținere și reparare.

În cazul în cauză, starea limită a mijloacelor tehnice este determinată de imposibilitatea funcționării ulterioare a acestora, care este cauzată fie de scăderea eficienței, fie de cerințe de siguranță, fie de apariția perimării.

Întreținere - proprietatea mijloacelor tehnice, care este adaptabilitatea la prevenirea și detectarea cauzei deteriorării și eliminarea consecințelor acestora prin întreținere și reparare.

Întreținerea caracterizează majoritatea elementelor instalațiilor electrice și nu are sens doar pentru acele elemente care nu sunt reparate în timpul funcționării (de exemplu, izolatoarele liniilor aeriene (HV)).

Persistență – proprietatea mijloacelor tehnice de a menține în permanență o stare de funcționare (nouă) și de funcționare în timpul depozitării și transportului. Conservarea elementelor PP se caracterizează prin capacitatea lor de a rezista la efectele negative ale condițiilor de depozitare și transport.

Alegerea indicatorilor cantitativi de fiabilitate depinde de tipul de echipament de putere. Acele elemente ale instalațiilor electrice ale căror performanțe în caz de avarie nu pot fi restabilite în timpul funcționării (transformatoare de curent, inserții de cablu etc.) sunt numite nerecuperabile.

Recuperabile sunt produsele ale căror performanțe în caz de deteriorare trebuie restabilite în timpul funcționării. Exemple de astfel de produse sunt mașinile electrice, transformatoarele de putere etc.

Fiabilitatea produselor remanufacturate este determinată de fiabilitatea, durabilitatea, întreținerea și depozitarea acestora, iar fiabilitatea produselor neregenerabile este determinată de fiabilitatea, durabilitatea și depozitarea acestora.

Factori care afectează fiabilitatea elementelor instalațiilor electrice

Instalațiile electrice utilizate pentru transformarea, transportul și distribuția energiei electrice sunt expuse unui număr mare de factori care pot fi clasificați în patru grupe: influențe ale mediului, erori operaționale, accidentale, de proiectare și instalare.

Factorii de mediu, în care funcționează elementele instalațiilor electrice, includ intensitatea furtunilor și a activității vântului, depunerile de gheață, ploile abundente, precipitațiile, ceața densă, gerul, roua, radiația solară și altele. Majoritatea factorilor de mediu sunt enumerați în cărțile de referință privind climă.

În ceea ce privește dispozitivele de transfer — linii aeriene de toate clasele de tensiune — cei mai caracteristici factori care contribuie la deteriorarea acestora sunt averse de ploaie, precipitații, ceață densă, îngheț și rouă, iar pentru transformatoarele de putere instalate pe instalații electrice de tip deschis, factorii de mediu includ energia solară, radiația, presiunea atmosferică, temperatura ambiantă (un factor strâns legat de categoria de locație și de condițiile climatice).

O caracteristică a funcționării elementelor instalațiilor electrice de tip deschis din toate clasele de tensiune este modificarea tuturor factorilor, de exemplu, o schimbare a temperaturii de la + 40 ± la -50 ± C.Fluctuațiile în intensitatea activității furtunilor în regiunile țării noastre variază de la 10 la 100 sau mai multe ore de furtună pe an.

Impactul factorilor climatici externi duce la apariția defectelor în timpul funcționării: umezirea uleiului în transformatoare și întrerupătoare de ulei, umezirea izolației în rezervor și izolarea traverselor comutatoarelor de ulei, umezirea cadrului bucșei, distrugerea a suporturilor și izolatorilor bucșelor sub gheață, sarcină de vânt etc. Prin urmare, pentru fiecare regiune climatică, în timpul funcționării unei instalații electrice, este necesar să se țină cont de factorii de mediu.

Factorii operaționali includ supraîncărcarea elementelor instalației electrice, curenții de scurtcircuit (supracurent), diferite tipuri de supratensiuni (arc, comutare, rezonanță etc.).

Conform regulilor de funcționare tehnică, liniile aeriene 10 — 35 kV cu un neutru izolat pot funcționa în prezența unei defecțiuni la pământ monofazate, iar durata îndepărtării lor nu este standardizată. În aceste condiții de funcționare, defecțiunile de arc în rețelele de distribuție ramificate sunt cauza principală a defectării izolației slăbite.

Pentru transformatoarele de putere, cei mai sensibili factori operaționali sunt suprasarcina acestora, forțele mecanice asupra înfășurărilor la scurtcircuit prin curenți. Un loc semnificativ în factorii de exploatare îl ocupă calificarea personalului și efectele aferente (greșeli ale personalului, reparații și întreținere de proastă calitate etc.).

Grupul de factori care afectează indirect fiabilitatea instalațiilor electrice include erori de proiectare și instalare: nerespectarea instrucțiunilor în timpul proiectării, nerespectarea cerințelor de fiabilitate, nerespectarea mărimii curenților capacitivi în rețelele de 10-35 kV și compensarea acestora în timpul dezvoltării rețelelor, producția de calitate scăzută a elementelor instalațiilor electrice, defecte de instalare etc.

Un grup restrâns de factori care afectează fiabilitatea instalațiilor electrice în funcțiune sunt factorii accidentali: ciocnirea mașinilor de transport și agricole pe suporturi, suprapunerea unui vehicul în mișcare sub liniile aeriene, întreruperea cablurilor etc.

Fiabilitatea alimentării cu energie electrică a consumatorilor

Este posibil din punct de vedere tehnic să se creeze astfel de sisteme, iar cele care eșuează vor apărea rar (elemente foarte fiabile cu un sistem de service tonic perfect, utilizarea circuitelor cu tăieturi multiple etc.). Dar crearea unor astfel de sisteme va necesita investiții sporite. și costurile de exploatare. Prin urmare, există soluții de îmbunătățire a aspectului economic al fiabilității: se străduiește nu o fiabilitate maximă realizabilă, ci una rațională, optimă după fiecare criteriu tehnic și economic.

Pentru soluții standard de proiectare PUE nu necesită calcule de fiabilitate: categoriile de consumatori de energie sunt evidențiate în ceea ce privește fiabilitatea alimentării cu energie electrică (în general, diferă în cantitatea deteriorării cauzate de o întrerupere de curent), pentru care redundanța rețelelor (numărul de surse independente) și prezența automatizării de urgență (durata admisibilă a căderii de curent).

În ceea ce privește asigurarea fiabilității sursei de alimentare, PUE împarte consumatorii electrici în trei categorii: primul, al doilea și al treilea. Atribuirea unui receptor electric la una sau alta categorie din punct de vedere al fiabilității trebuie să aibă loc pe baza documentației de reglementare, precum și în partea tehnologică a proiectului (adică este determinată de inginerii proiectanți).

Pentru mai multe detalii despre caracteristicile fiecărei categorii, vezi aici: Categorii de fiabilitate a sursei de alimentare a receptoarelor electrice