Betrouwbaarheid van elektrische apparatuur en energiesystemen

Basisconcepten en definities van betrouwbaarheid

Betrouwbaarheid hangt nauw samen met verschillende aspecten van de werking van elektrische installaties. Betrouwbaarheid - de eigenschap van een object om bepaalde functies uit te voeren, de waarden van zijn prestatie-indicatoren binnen bepaalde grenzen op tijd te houden, overeenkomend met bepaalde gebruiksmodi en gebruiksomstandigheden, onderhoud, reparatie, opslag en transport.

Betrouwbaarheid op het gebied van voedingssystemen: continue stroomvoorziening binnen acceptabele grenzen indicatoren voor de kwaliteit ervan en het elimineren van situaties die gevaarlijk zijn voor mens en milieu. In dit geval zou het object moeten werken.

Onder bedienbaarheid wordt een dergelijke staat van de elementen van de elektrische apparatuur verstaan, waarin ze de gespecificeerde functies kunnen uitvoeren, terwijl de waarden van de gespecificeerde parameters binnen de grenzen van de normatieve en technische documentatie worden gehouden.De elementen voldoen dan mogelijk niet aan bijvoorbeeld eisen op het gebied van uitstraling.

Een gebeurtenis waarbij apparatuur uitvalt, wordt afwijzing genoemd. De oorzaken van storingen kunnen ontwerp-, fabricage- en reparatiefouten zijn, schendingen van bedrijfsregels en -voorschriften, natuurlijke slijtageprocessen. Door de aard van de verandering van de belangrijkste parameters van de elektrische apparatuur tot het moment van falen, worden ze onderscheiden tussen plotselinge en geleidelijke storingen.

Een plotselinge storing wordt een storing genoemd die optreedt als gevolg van een plotselinge scherpe verandering in een of meer basisparameters (fase-uitval van kabel- en bovenleidingen, vernietiging van contactverbindingen in apparaten, enz.).

Geleidelijke schade wordt schade genoemd die optreedt als gevolg van een langdurige, geleidelijke wijziging van parameters, meestal als gevolg van veroudering of slijtage (verslechtering van de isolatieweerstand van kabels, motoren, toename van de contactweerstand van contactverbindingen, enz.). Tegelijkertijd kunnen veranderingen in de parameter ten opzichte van het beginniveau in veel gevallen worden geregistreerd met behulp van meetapparatuur.

Er is geen fundamenteel verschil tussen plotselinge en geleidelijke mislukkingen. plotselinge storingen zijn in de meeste gevallen het resultaat van een geleidelijke, maar voor observatie verborgen verandering in parameters (bijvoorbeeld slijtage van mechanische samenstellingen van schakelcontacten), wanneer hun vernietiging als een plotselinge gebeurtenis wordt ervaren.

Een niet-omkeerbare storing duidt op prestatieverlies... Intermitterend — herhaaldelijk zichzelf opheffende storing van een object.Als het falen van een object niet te wijten is aan het falen van een ander object, wordt het als onafhankelijk beschouwd, anders als afhankelijk.

Een storing die het gevolg is van een onvolkomenheid of schending van vastgestelde ontwerpregels en -voorschriften wordt een structurele... Een storing die is opgetreden als gevolg van een onvolkomenheid of schending van het gevestigde productieproces of reparatie van een object uitgevoerd in een reparatiebedrijf — productie … Mislukking als gevolg van schending van de vastgestelde regels of bedrijfsvoorwaarden — operationeel... Reden voor afwijzing — defect.

Betrouwbaarheid is een van de eigenschappen van elektrische apparatuur en voedingssystemen die zich alleen tijdens bedrijf manifesteert. Betrouwbaarheid wordt gedefinieerd tijdens het ontwerp, verzekerd tijdens de fabricage, verbruikt en onderhouden tijdens het gebruik.

Betrouwbaarheid is een complexe eigenschap, die, afhankelijk van de specifieke kenmerken van de elektrische installaties en de werkingsomstandigheden, kan omvatten: betrouwbaarheid, duurzaamheid, onderhoud, opslag afzonderlijk of in een bepaalde combinatie, zowel voor de elektrische installaties als voor de afzonderlijke elementen ervan .

Soms wordt betrouwbaarheid gelijkgesteld aan betrouwbaarheid (in dit geval wordt betrouwbaarheid beschouwd in de "enge zin").

Betrouwbaarheid - de eigenschap van technische middelen om de continue werking gedurende een bepaalde periode te behouden. Het is het belangrijkste onderdeel van de betrouwbaarheid van elektrische installaties, afhankelijk van de betrouwbaarheid van de elementen, hun verbindingsschema, structurele en functionele kenmerken en bedrijfsomstandigheden.

Duurzaamheid - de eigenschap van technische middelen om in dienst te blijven tot het optreden van de grenstoestand met het gevestigde systeem van onderhoud en reparatie.

In het onderhavige geval wordt de grenstoestand van de technische middelen bepaald door de onmogelijkheid van hun verdere werking, die wordt veroorzaakt door een verminderde efficiëntie, of door veiligheidseisen, of door het begin van veroudering.

Onderhoud — de eigenschap van technische middelen, namelijk het vermogen om de oorzaak van schade te voorkomen en op te sporen en de gevolgen daarvan door onderhoud en reparatie weg te nemen.

Onderhoud kenmerkt de meeste elementen van elektrische installaties en heeft niet alleen zin voor die elementen die tijdens bedrijf niet worden gerepareerd (bijvoorbeeld isolatoren van bovengrondse leidingen (HV)).

Persistentie - de eigenschap van technische middelen om continu een bruikbare (nieuwe) en bruikbare staat te behouden tijdens opslag en transport. Het behoud van PP-elementen wordt gekenmerkt door hun vermogen om de negatieve effecten van opslag- en transportomstandigheden te weerstaan.

De keuze van kwantitatieve betrouwbaarheidsindicatoren hangt af van het type elektrische apparatuur. Die elementen van elektrische installaties waarvan de prestaties in geval van schade niet kunnen worden hersteld tijdens bedrijf (stroomtransformatoren, kabelinvoeringen, enz.) Worden niet-herstelbaar genoemd.

Herstelbaar zijn producten waarvan de prestaties in geval van schade tijdens bedrijf moeten worden hersteld. Voorbeelden van dergelijke producten zijn elektrische machines, transformatoren, enz.

De betrouwbaarheid van gereviseerde producten wordt bepaald door hun betrouwbaarheid, duurzaamheid, onderhoud en opslag, en de betrouwbaarheid van niet-hernieuwbare producten wordt bepaald door hun betrouwbaarheid, duurzaamheid en opslag.

Factoren die van invloed zijn op de betrouwbaarheid van elektrische installatie-elementen

Elektrische installaties die worden gebruikt voor transformatie, transmissie en distributie van elektriciteit worden blootgesteld aan een groot aantal factoren die in vier groepen kunnen worden ingedeeld: omgevingsinvloeden, operationele, accidentele, ontwerp- en installatiefouten.

Omgevingsfactoren, waar de elementen van elektrische installaties functioneren, zijn onder meer de intensiteit van onweersbuien en windactiviteit, ijsafzettingen, zware regenval, neerslag, dichte mist, vorst, dauw, zonnestraling en andere. De meeste omgevingsfactoren staan ​​vermeld in klimaathandboeken.

Met betrekking tot overdrachtsinrichtingen — bovenleidingen van alle spanningsklassen — zijn de meest karakteristieke factoren die bijdragen aan hun schade regenbuien, neerslag, dichte mist, vorst en dauw, en voor vermogenstransformatoren die zijn geïnstalleerd op elektrische installaties van het open type, de factoren van de omgeving omvatten zonne-energie, straling, atmosferische druk, omgevingstemperatuur (een factor die nauw verband houdt met de locatiecategorie en klimatologische omstandigheden).

Een kenmerk van de werking van de elementen van elektrische installaties van het open type van alle spanningsklassen is de verandering van alle factoren, bijvoorbeeld een temperatuurverandering van + 40 ± tot -50 ± C.Schommelingen in de intensiteit van de onweersactiviteit in de regio's van ons land variëren van 10 tot 100 of meer onweersuren per jaar.

De impact van externe klimatologische factoren leidt tot het optreden van defecten tijdens bedrijf: bevochtiging van de olie in transformatoren en oliestroomonderbrekers, bevochtiging van de isolatie in de tank en isolatie van de traversen van de olieschakelaars, bevochtiging van het doorvoerframe, vernietiging van de steunen en isolatoren van bussen onder ijs, windbelasting, etc. Daarom moet voor elk klimaatgebied tijdens de werking van een elektrische installatie rekening worden gehouden met omgevingsfactoren.

Operationele factoren zijn onder meer overbelasting van elektrische installatie-elementen, kortsluitstromen (overstroom), verschillende soorten overspanningen (vlambogen, schakelen, resonantie, enz.).

Volgens de regels van de technische werking kunnen bovenleidingen 10 - 35 kV met een geïsoleerde nulleider werken in de aanwezigheid van een eenfasige aardfout, en de duur van hun verwijdering is niet gestandaardiseerd. Onder deze bedrijfsomstandigheden zijn boogfouten in vertakte distributienetwerken de belangrijkste oorzaak van verzwakte isolatiefouten.

Voor vermogenstransformatoren zijn de meest gevoelige operationele factoren hun overbelasting, mechanische krachten op de wikkelingen bij kortsluiting door stromen. Een belangrijke plaats in de bedrijfsfactoren wordt ingenomen door de kwalificatie van het personeel en de bijbehorende effecten (fouten van het personeel, slechte reparaties en onderhoud, enz.).

Tot de groep factoren die indirect van invloed zijn op de betrouwbaarheid van elektrische installaties behoren ontwerp- en installatiefouten: het niet naleven van de richtlijnen tijdens het ontwerp, het niet naleven van de betrouwbaarheidseisen, het niet naleven van de grootte van capacitieve stromen in 10 - 35 kV-netwerken en hun compensatie tijdens de ontwikkeling van netwerken, laagwaardige productie van elektrische installatie-elementen, installatiefouten, enz.

Een kleine groep factoren die de betrouwbaarheid van werkende elektrische installaties beïnvloeden, zijn toevallige factoren: botsing van transport- en landbouwmachines op steunen, overlapping van een bewegend voertuig onder de bovenleiding, onderbreking van kabels, enz.

Betrouwbaarheid van stroomvoorziening aan consumenten

Het is technisch mogelijk om dergelijke systemen te creëren, en systemen die falen zullen zelden voorkomen (zeer betrouwbare elementen met een perfect tonisch servicesysteem, het gebruik van circuits met meerdere sneden, enz.). Maar het creëren van dergelijke systemen vereist meer investeringen. en operationele kosten. Daarom zijn er oplossingen om het economische aspect van betrouwbaarheid te verbeteren: ze streven niet naar de maximaal haalbare betrouwbaarheid, maar naar een rationele, optimaal volgens elk technisch en economisch criterium.

Voor standaard ontwerpoplossingen PUE vereist geen betrouwbaarheidsberekeningen: de categorieën zijn gemarkeerde energieverbruikers in termen van betrouwbaarheid van de stroomvoorziening (over het algemeen verschillen ze in de hoeveelheid schade door een stroomstoring), waarvoor de redundantie van netwerken (het aantal onafhankelijke bronnen) en de aanwezigheid van noodautomatisering ( toegestane duur van stroomuitval).

Om de betrouwbaarheid van de stroomvoorziening te waarborgen, verdeelt PUE elektrische verbruikers in drie categorieën: eerste, tweede en derde. Toewijzing van een elektrische ontvanger aan een of andere categorie in termen van betrouwbaarheid moet gebeuren op basis van wettelijke documentatie, evenals in het technologische deel van het project (dwz het wordt bepaald door ontwerpingenieurs).

Zie hier voor meer informatie over de kenmerken van elke categorie: Voedingsbetrouwbaarheidscategorieën van elektrische ontvangers