Повышение надежности проектируемых систем электроснабжения

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 16Следующая ⇒

Основным документом, формулирующим термины и определения теории надежности является ГОСТ 27.002-89. На него мы и будем опираться.

1) Исправность - состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией (НТД).

2) Неисправность - состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований, установленных НТД.

3) Работоспособность - состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения основных параметров (параметров, характеризующих способность объекта выполнять заданные функции) в пределах, установленных в НТД.

4) Неработоспособность - состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям, установленным НТД.

Работоспособность и неработоспособность могут быть полными или частичными. Полностью неработоспособный объект применять по назначению невозможно, а частично работоспособный можно, но при этом эффективность его использования снижается.

Работоспособный объект может быть неисправным, однако отклонения от требований НТД при этом не настолько существенны, чтобы нарушалось нормальное функционирование. Например, внешний вид не соответствует требованиям НТД, но это никак не отражается на функционировании объекта.

5) Предельное состояние - состояние объекта, при котором его дальнейшее применение по назначению должно быть прекращено из-за неустранимого нарушения требований безопасности или неустранимого отклонения заданных параметров за установленные пределы, недопустимого увеличения эксплуатационных расходов или необходимости проведения капитального ремонта.

6) Повреждение - нарушение исправности объекта, при сохранении его работоспособности.

7) Отказ - нарушение работоспособности объекта.

8) Критерий отказа - отличительный признак или совокупность признаков, согласно которым устанавливается факт отказа.

9) Восстановление - процесс обнаружения и устранения отказа (повреждения) с целью восстановления работоспособности (исправности) объекта.

10) Восстанавливаемый объект - объект, работоспособность которого в случае возникновения отказа подлежит восстановлению в рассматриваемых условиях.

11) Невосстанавливаемый объект - объект, работоспособность которого в случае возникновения отказа не подлежит восстановлению в рассматриваемых условиях.

12) Наработка - продолжительность или объем работы объекта (если объект работает с перерывами, то говорят о суммарной наработке). Наработка может измеряться в единицах времени, циклах, единицах выработки и т.д. В процессе эксплуатации различают суточную, месячную наработку, наработку до первого отказа, наработку между отказами и т.д.

13) Технический ресурс - наработка объекта от начала эксплуатации до достижения предельного состояния.

14) Срок службы - календарная продолжительность эксплуатации объекта от ее начала или возобновления после капитального ремонта до наступления предельного состояния.

15) Срок сохраняемости - календарная продолжительность хранения и/или транспортирования объекта в заданных условиях, в течение и после которой сохраняются значения установленных показателей (в т.ч. показателей надежности) в заданных пределах.

16) Надежность - свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки.

Надежность - это комплексное свойство, которое, в зависимости от назначения объекта, может включать в себя в различных сочетаниях такие понятия, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

17) Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторой наработки или в течение некоторого времени.

18) Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния с необходимым прерыванием для техобслуживания и ремонтов.

19) Ремонтопригодность - свойство объекта быть приспособленным к предупреждению и обнаружению отказов и повреждений, к восстановлению работоспособности и исправности в процессе техобслуживания и ремонта.

20) Сохраняемость - свойство объекта непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после хранения и/или транспортировки.

21) Показатель надежности - это техническая характеристика, количественным образом определяющая одно или несколько свойств, составляющих надежность объекта.

В теории надежности используют понятия объект, элемент, система.

Объект - техническое изделие определенного целевого назначения, рассматриваемое в периоды проектирования, производства, испытаний и эксплуатации.

Элемент системы - объект, представляющий отдельную часть системы. Само понятие элемента условно и относительно, так как любой элемент, в свою очередь, всегда можно рассматривать как совокупность других элементов.

Система - объект, представляющий собой совокупность элементов, связанных между собой определенными отношениями и взаимодействующих таким образом, чтобы обеспечить выполнение системой некоторой достаточно сложной функции.

--------------------------------------

При построении схемы электроснабжения следует руководствоваться следующими положениями:

вопросы электроснабжения должны решаться комплексно со строительными и технологическими вопросами при разработке генерального плана объектов;

источники питания высокого напряжения (в том числе трансформаторы 35...220/6 (10) кВ) должны быть максимально приближены к центрам электропотребления;

необходимо шире внедрять глубокие вводы и дробление главных понизительных подстанций (ГПП) на две, три и более ПГВ;

шины вторичного напряжения всех понизительных подстанций, РУ и РП должны работать раздельно, т.е. должна применяться глубокое секционирование схемы электроснабжения предприятий для снижения токов короткого замыкания и упрощения релейной защиты. Широкое применение устройств автоматического включения резерва АВР на всех ступенях напряжения позволяет применять схему с глубоким секционированием при нагрузках любой категории;

все элементы СЭС должны быть в работе, а не в «холодном резерве», так как это способствует снижению потерь. Исключение составляют трансформаторы, часть которых выгодно отключать на время провала нагрузки;

для электроснабжения должны применяться подстанции с простейшими схемами, преимущественно без выключателей на стороне высшего напряжения.

Для выполнения перечисленных требований полезно построить картограмму нагрузок предприятия и определить центр электрических нагрузок (ЦЭН). Картограмма нагрузок — это изображение распределения нагрузок по территории предприятия кругами, площади которых в выбранном масштабе т равны расчетным нагрузкам цехов (рис. 2).

Рис. 2. Картограмма электрических нагрузок:цифры в числителях — значения силовых нагрузок цеха, в знаменателях — значения осветительных нагрузок цеха

Одну ГПГ1, или несколько ПГВ, или центральный распределительный пункт (ЦРП) на территории предприятия рационально располагать на прямой, соединяющей ЦЭН с источником питания — энергосистемой. Подстанции целесообразно располагать как можно ближе к ЦЭН. При большой мощности предприятия и при нескольких явно выраженных зонах концентрации нагрузок проводится технико-экономическое сравнение вариантов электроснабжения от одной, двух и более понизительных подстанций 35...220/6 (10) кВ. Если же предприятие получает электроэнергию при напряжении 6 (10) кВ, то создается ЦРП, не преобразующий напряжение, располагать который рекомендуется на границе питаемого им участка со стороны источника во избежание обратных перетоков мощности (см. рис. 1).

Места размещения подстанций для питания приемников выбирают в центре их нагрузок. Преобладающим типом ТП являются комплектные трансформаторные подстанции.

Разукрупнение ТП обеспечивает значительную экономию цветных металлов, затрачиваемых на кабельные и воздушные линии вторичного напряжения и снижает потери электроэнергии в процессе их эксплуатации.

Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта

Отказ — один из ключевых терминов теории надёжности, означающий нарушение работоспособности объекта, при котором система или элемент перестает выполнять целиком или частично свои функции.

Основные виды отказов классифицируют по:

- характеру изменения параметров объекта - постепенный, внезапный;

- связи с отказами других объектов - независимый, зависимый;

- стадии возникновения причины отказа - конструкционный, производственный, эксплуатационный, деградационный;

- устойчивости неработоспособности - самоустраняющийся, перемежающийся,

- способу обнаружения - явный, скрытый.

Классификация отказов: внезапный — характеризуется скачкообразным изменением одного или нескольких заданных параметров объекта; постепенный — характеризуется постепенным изменением одного или нескольких заданных параметров объекта; независимый — отказ элемента объекта, не обусловленный повреждением или отказами других элементов объекта; зависимый — отказ элемента объекта, обусловленный повреждением или отказами другого элемента объекта; сбой — самоустраняющийся отказ, приводящий к кратковременному нарушению работоспособности; перемежающийся отказ — многократно возникающий сбой одного и того же характера; конструкционный — возникающий в результате нарушения установленных правил и норм конструирования; производственный — возникающий в результате нарушения установленного процесса изготовления или ремонта объекта; эксплуатационный — возникающий в результате нарушения установленных правил и условий эксплуатации объекта; систематический — многократно повторяющийся, обусловленный дефектами конструкции объекта, нарушением процесса его изготовления, низким качеством используемых материалов и др.; частичный — после его возникновения объект может быть использован по назначению, но с меньшей эффективностью; полный — после его возникновения объект не может быть использован по назначению.

Назовите основные характеристики работоспособности электрооборудования

Жизненный цикл электрооборудования состоит из трех периодов — разработки, создания и эксплуатации. И утилизации.

Эксплуатация электрооборудования — это совокупность всех фаз его существования после изготовления, включая транспортировку к месту применения, подготовку к использованию по назначению, техническое обслуживание, ремонт и хранение.

Причины повреждения возд. ЛЭП:

-гололёдно-ветровые нагрузки;

-перекрытие изоляции вследствие грозовых разрядов;

-повреждение опор и проводов автотранспортом и др. механизмами;

-дефекты изготовления опор, проводов, изоляторов;

-перекрытие изоляции из-за птиц;

-несоответствие опор, проводов, изоляторов климату;

-неправильный монтаж опор и проводов, несоблюдение сроков ремонта и замены оборуд-я.

Причины отказов КЛ:

-нарушение механической прочности землеройными машинами и механизмами (до 70% всех повреждений);

-электрические пробои в кабельных муфтах и на концевых воронках;

-старение и износ изоляции;

-попадание влаги в кабель;

-коррозия металлических частей;

-нарушение изоляции грызунами.

Виды и причины повреждений кабельных линий

По характеру повреждений в кабельных линиях, различают следующие их виды:

повреждение изоляции, вызывающие замыкание одной фазы на землю;

повреждение изоляции, вызывающие замыкание двух или трех фаз на землю;

повреждение изоляции, вызывающие замыкание двух или трех фаз между собой;

обрыв одной, двух или трех фаз без заземления;

обрыв одной, двух или трех фаз с заземлением оборванных жил;

обрыв одной, двух или трех фаз с заземлением не оборванных жил;

заплывающий пробой изоляции;

повреждения линий одновременно в двух или более местах, каждое из которых может относиться к одной из вышеуказанных групп.

Коммутационные аппараты(выключатели, отделители с короткозамыкателями, автоматы, разъединители, рубильники):

-несрабатывание приводов;

-обгорание контактов;

-износ дугогасительных камер;

-перекрытие изоляции при перенапряжениях;

-отказы из-за повреждения подшипников и подпятников;

-некачественный монтаж и ремонт (например: отказы выключателей из-за плохой регулировки передаточных механизмов и приводов);

-неудовлетворительная эксплуатация;

-дефекты конструкций и технологии изготовления (заводские дефекты);

-старение и износ изоляции;

-грозовые и коммутационные перенапряжения;

-чрезмерное загрязнение и увлажнение изоляции;

-однофазные к.з. на землю в сетях 6-35 кВ сопровождаются горением заземляющих дуг;

-ошибочные действия персонала при выполнении переключений.

Отказы устройств релейной защиты, автоматики:

-неисправность электрических и механических частей реле;

-нарушения контактных соединений;

-обрывы жил контрольных кабелей и цепей управления;

-неправильный выбор или несвоевременное изменение уставок и характеристик реле;

-ошибки монтажа и дефекты в схемах релейной защиты и автоматики;

-неправильные действия персонала при обслуживании устройств релейной защиты и автоматики.

Постепенные отказы происходят вследствие постепенного изменения одного или нескольких параметров объекта. Основной причиной их является износ деталей и процесс естественного старения. Постепенному отказу предшествуют различные прямые и косвенные признаки, позволяющие его прогнозировать.

Принципиальной разницы между внезапными и постепенными отказами не существует. Внезапные отказы чаще всего являются следствием постоянного, но скрытого от глаз наблюдателя, старения, ухудшающего начальные параметры объекта. Так, постепенное накопление усталостных напряжений приводит к внезапному отказу.

Вероятность безотказной работы — это вероятность того, что в пределах заданной наработки или заданном интервале времени отказ объекта не возникает. Вероятность безотказной работы обратна вероятности отказа и вместе с интенсивностью отказов определяет безотказность объекта. Показатель вероятности безотказной работы определяется статистической оценкой:

Вероятностью отказа называют вероятность того, что при определенных условиях эксплуатации, в пределах заданной наработки произойдет хотя бы один отказ.

Вероятность отказа обозначается как Q(l), которая определяется по формуле:

Вероятность безотказной работы и вероятность отказа являются событиями противоположными и несовместимыми.

Характеристики потоков отказов:

а) параметр потока отказов - плотность вероятности отказов для рассматриваемого момента времени, т.е. предел отношения вероятности хотя бы одного отказа в интервале к этому интервалу: 1/ч.

б) интенсивность потока – математическое ожидание числа отказов в единицу времени:

Простейший поток отказов - это поток, в котором времена возникновения отказов удовлетворяют одновременно условиям стационарности, отсутствия последействия и ординарности.

Интенсивность отказов — отношение числа отказавших объектов (образцов аппаратуры, изделий, деталей, механизмов, устройств, узлов и т. п.) в единицу времени к среднему числу объектов, исправно работающих в данный отрезок времени при условии, что отказавшие объекты не восстанавливаются и не заменяются исправными. Другими словами, интенсивность отказов численно равна числу отказов в единицу времени, отнесенное к числу узлов, безотказно проработавших до этого времени. Следующие определения интенсивности отказов эквивалентны:

Комплексные показатели надёжности ВЛ. Эти показатели характеризуют

несколько свойств, составляющих надёжность ВЛ (безотказность, долговечность,

ремонтопригодность).

а) Коэффициент технического использования характеризует долю времени

нахождения ВЛ в работоспособном состоянии относительно периода эксплуатации

учитывает затраты времени на все виды простоя ВЛ в процессе эксплуатации после отказов

и в результате преднамеренных отключений:

, (4.4)

где

Т - среднее время работы ВЛ между отказами (наработка на отказ);

ТВ - среднее время восстановления ВЛ;

ТР - среднее время преднамеренного отключения ВЛ;

ω – параметр потока отказов ВЛ;

μ - средняя периодичность ремонтов.

б) Коэффициент готовности – вероятность того, что ВЛ окажется работоспособной

в производственный момент времени, исключая простой при ремонтах :

, (4.5)

где

Т - среднее время работы ВЛ между отказами (наработка на отказ);

ТВ - среднее время восстановления ВЛ.

в) коэффициент простоя ВЛ из-за отказов:

. (4.6)

г) Коэффициент простоя ВЛ при ремонтах:

, (4.7)

где

Тр – среднее время ремонта ВЛ.

5) Экономические показатели надёжности ВЛ.

а) Эффективность затрат на повышение надёжности ВЛ:

Эн = , (4.8)

где

- повышение надёжности ВЛ в результате введения резерва

ЗН - величина приведенных затрат на образование резерва.

Пример. Если на ВЛ вводится избыточность путём замены провода А на АС, то вероятность

обрыва провода уменьшается и вероятность отказа ВЛ уменьшается, время восстановления – без

изменения.

б) Суммарные затраты на проведение техобслуживания или ремонта за

определённый срок эксплуатации т.е. мат.ожидание затрат на интервале времени.

в) Ущерб от отказа ВЛ. Этот экономический показатель состоит из трёх звеньев

ƒ ущерб энергоснабжающего предприятия (ПЭС, РЭС,Э/СТ);

ƒ ущерб потребителей энергии;

ƒ ущерб смежных звеньев народного хозяйства.

Последовательное соединение элементов электрической цепи - это такое соединение, когда вывод одного элемента подключен к выводу другого элемента. В этом месте подключения нет узлов. Следующий элемент так же подключен к выводу другого элемента и т.д.

На рисунке ниже показано последовательное подключение четырех сопротивлений.

Последовательное соединение элементов системы (рис. 5.1) означает, что элементы взаимодействуют таким образом, что их отказы – стохастически независимые события, а отказ хотя бы одного из элементов приводит к отказу системы в целом.

Рис. 5.1. Схема последовательного соединения элементов в системе (подсистеме)

Надежность такой системы определяется по теореме умножения вероятностей для независимых событий и равна произведению надежностей отдельных элементов

Тогда , (5.2) где – количество последовательно соединенных элементов; – надежность отдельных элементов, устанавливаемая на основании расчетов (см. разд. 4).

При получим .

Определение параллельного соединения

Параллельное соединение электрических элементов (проводников, сопротивлений, емкостей, индуктивностей) - это такое соединение, при котором подключенные элементы цепи имеют два общих узла подключения.

Другое определение: сопротивления подключены параллельно, если они подключены одно и той же паре узлов.

Параллельное соединение элементов в системе, состоящей из элементов с надежностью (рис. 5.2), означает, что если отказы элементов – независимые случайные события, то отказ системы происходит только в том случае, когда откажут все элементы.

Рис. 5.2. Схема параллельного соединения элементов в системе (подсистеме)

Здесь теорема умножения применяется к вероятностям наступления отказов. Обозначив их (вероятности отказов) через , получим

Отсюда надежность системы из элементов определится из условия . При одинаковых ненадежностях элементов, т.е. имеем

Таким образом, надежность системы при параллельном соединении элементов выше, чем надежность любого ее элемента.

Долговечность при экспоненциальном законе изменения надежности определяется из условия ,где – интенсивность отказов элементов системы.

Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 174; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 5 6 7 8 91011 12 13 14 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!