Spoľahlivosť elektrických zariadení a energetických systémov
Základné pojmy a definície spoľahlivosti
Spoľahlivosť úzko súvisí s rôznymi aspektmi prevádzky elektrických inštalácií. Spoľahlivosť - vlastnosť objektu vykonávať určité funkcie, včas udržiavať hodnoty jeho výkonnostných ukazovateľov v rámci určitých limitov, ktoré zodpovedajú určitým režimom a podmienkam používania, údržby, opráv, skladovania a prepravy.
Spoľahlivosť z hľadiska systémov napájania: nepretržité napájanie v prijateľných medziach ukazovatele jeho kvality a odstraňovanie situácií nebezpečných pre ľudí a životné prostredie. V tomto prípade by mal objekt fungovať.
Pod prevádzkyschopnosťou sa rozumie taký stav prvkov elektrického zariadenia, v ktorom sú schopné vykonávať stanovené funkcie pri zachovaní hodnôt stanovených parametrov v medziach stanovených normatívnou a technickou dokumentáciou.V tomto prípade prvky nemusia spĺňať napríklad požiadavky týkajúce sa vzhľadu.
Udalosť zahŕňajúca poruchu zariadenia sa nazýva odmietnutie... Príčinou porúch môžu byť konštrukčné, výrobné a opravárenské chyby, porušenie prevádzkových predpisov a predpisov, prirodzené procesy opotrebovania. Podľa charakteru zmeny hlavných parametrov elektrického zariadenia do momentu poruchy sa rozlišujú poruchy náhle a postupné.
Náhla porucha sa nazýva porucha, ku ktorej dochádza v dôsledku náhlej prudkej zmeny jedného alebo viacerých základných parametrov (fázový rozpad káblových a nadzemných vedení, zničenie kontaktných spojení v zariadeniach atď.).
Postupné poškodenie sa nazýva poškodenie, ktoré vzniká v dôsledku dlhej postupnej zmeny parametrov, zvyčajne v dôsledku starnutia alebo opotrebovania (zhoršenie izolačného odporu káblov, motorov, zvýšenie prechodového odporu kontaktných spojov a pod.). Zároveň je možné zmeny parametra oproti východiskovej úrovni v mnohých prípadoch zaznamenať pomocou meracích prístrojov.
Medzi náhlymi a postupnými zlyhaniami nie je zásadný rozdiel. náhle poruchy sú vo väčšine prípadov výsledkom postupnej, ale pred pozorovaním skrytej zmeny parametrov (napríklad opotrebovanie mechanických zostáv spínacích kontaktov), kedy je ich zničenie vnímané ako náhla udalosť.
Nevratná porucha indikuje stratu výkonu... Prerušované — opakovane samoodstraňujúce zlyhanie objektu.Ak zlyhanie objektu nie je spôsobené zlyhaním iného objektu, potom sa považuje za nezávislý, inak — závislý.
Porucha vyplývajúca z nedokonalosti alebo porušenia stanovených konštrukčných pravidiel a predpisov sa nazýva štrukturálna... Porucha, ktorá nastala v dôsledku nedokonalosti alebo porušenia stanoveného procesu výroby alebo opravy predmetu vykonávaného v opravárenskom podniku – výrobe … Porucha v dôsledku porušenia stanovených pravidiel alebo podmienok prevádzky — prevádzkyschopná… Dôvod zamietnutia — chyba.
Spoľahlivosť je jednou z vlastností elektrických zariadení a energetických systémov, ktorá sa prejavuje iba počas prevádzky. Spoľahlivosť je definovaná pri návrhu, zabezpečená pri výrobe, spotrebovaná a udržiavaná počas prevádzky.
Spoľahlivosť je komplexná vlastnosť, ktorá v závislosti od špecifík elektroinštalácie a podmienok jej prevádzky môže zahŕňať: spoľahlivosť, životnosť, údržbu, skladovanie samostatne alebo v určitej kombinácii, a to ako pre elektroinštaláciu, tak aj pre jej jednotlivé prvky. .
Niekedy sa spoľahlivosť stotožňuje so spoľahlivosťou (v tomto prípade sa spoľahlivosť považuje v „užšom zmysle“).
Spoľahlivosť - vlastnosť technických prostriedkov udržiavať nepretržitú prevádzkyschopnosť po určitú dobu. Je najdôležitejšou zložkou spoľahlivosti elektrických inštalácií v závislosti od spoľahlivosti prvkov, schémy ich zapojenia, konštrukčných a funkčných charakteristík a prevádzkových podmienok.
Trvanlivosť - vlastnosť technických prostriedkov zostať v prevádzke až do vzniku medzného stavu pri zavedenom systéme údržby a opráv.
V posudzovanom prípade je medzný stav technických prostriedkov daný nemožnosťou ich ďalšieho fungovania, ktorá je spôsobená buď znížením účinnosti, alebo bezpečnostnými požiadavkami, alebo začiatkom zastarania.
Údržba — vlastnosť technických prostriedkov, ktorou je prispôsobivosť na predchádzanie a zisťovanie príčiny poškodenia a odstraňovanie ich následkov údržbou a opravou.
Údržba charakterizuje väčšinu prvkov elektroinštalácie a nemá zmysel len pri tých prvkoch, ktoré sa počas prevádzky neopravujú (napríklad izolátory nadzemných vedení (VN)).
Perzistencia — vlastnosť technických prostriedkov neustále udržiavať prevádzkyschopný (nový) a prevádzkyschopný stav počas skladovania a prepravy. Konzervácia PP prvkov je charakteristická ich schopnosťou odolávať negatívnym vplyvom podmienok skladovania a prepravy.
Výber kvantitatívnych ukazovateľov spoľahlivosti závisí od typu energetického zariadenia. Tie prvky elektrických inštalácií, ktorých výkon v prípade poškodenia nie je možné obnoviť počas prevádzky (prúdové transformátory, káblové vložky a pod.), sa nazývajú neobnoviteľné.
Obnoviteľné sú výrobky, ktorých výkonnosť v prípade poškodenia musí byť obnovená počas prevádzky. Príkladmi takýchto produktov sú elektrické stroje, výkonové transformátory atď.
Spoľahlivosť repasovaných výrobkov je daná ich spoľahlivosťou, životnosťou, údržbou a skladovaním a spoľahlivosť neobnoviteľných výrobkov je daná ich spoľahlivosťou, životnosťou a skladovateľnosťou.
Faktory ovplyvňujúce spoľahlivosť elektroinštalačných prvkov
Elektrické inštalácie slúžiace na transformáciu, prenos a distribúciu elektriny sú vystavené veľkému množstvu faktorov, ktoré možno zaradiť do štyroch skupín: vplyvy prostredia, prevádzkové, havarijné, konštrukčné a montážne chyby.
Medzi faktory prostredia, kde prvky elektroinštalácie fungujú, patrí intenzita búrok a veternej činnosti, nánosy ľadu, silné dažde, zrážky, hustá hmla, mráz, rosa, slnečné žiarenie a iné. Väčšina environmentálnych faktorov je uvedená v klimatických referenčných knihách.
Čo sa týka prenosových zariadení – nadzemných vedení všetkých napäťových tried – najcharakteristickejšími faktormi, ktoré prispievajú k ich poškodeniu, sú dažďové prehánky, zrážky, hustá hmla, námraza a rosa a pre výkonové transformátory inštalované na otvorených elektrických inštaláciách faktory prostredie zahŕňa slnečnú energiu, žiarenie, atmosférický tlak, teplotu okolia (faktor úzko súvisiaci s kategóriou lokality a klimatickými podmienkami).
Charakteristickým znakom činnosti prvkov otvorených elektrických inštalácií všetkých tried napätia je zmena všetkých faktorov, napríklad zmena teploty od + 40 ± do -50 ± C.Kolísanie intenzity búrkovej činnosti v regiónoch našej krajiny kolíše od 10 do 100 a viac búrkových hodín ročne.
Vplyv vonkajších klimatických faktorov vedie k vzniku porúch počas prevádzky: zmáčanie oleja v transformátoroch a olejových ističoch, navlhčenie izolácie v nádrži a izolácia traverz olejových spínačov, navlhčenie rámu puzdra, zničenie podpier a izolátorov priechodiek pod ľadom, zaťažením vetrom atď. Preto je pre každú klimatickú oblasť počas prevádzky elektrickej inštalácie potrebné brať do úvahy faktory prostredia.
Medzi prevádzkové faktory patrí preťažovanie elektroinštalačných prvkov, skratové prúdy (nadprúd), rôzne druhy prepätí (oblúk, spínanie, rezonancia a pod.).
Podľa pravidiel technickej prevádzky môžu nadzemné vedenia 10 - 35 kV s izolovaným neutrálom pracovať v prítomnosti jednofázovej zemnej poruchy a doba ich odstránenia nie je štandardizovaná. Za týchto prevádzkových podmienok sú oblúkové poruchy v rozvetvených rozvodných sieťach hlavnou príčinou oslabenej poruchy izolácie.
Pre výkonové transformátory sú najcitlivejšími prevádzkovými faktormi ich preťaženie, mechanické sily na vinutia pri skrate cez prúdy. Významné miesto v prevádzkových faktoroch má kvalifikácia personálu a sprievodné javy (chyby personálu, nekvalitné opravy a údržba a pod.).
Do skupiny faktorov, ktoré nepriamo ovplyvňujú spoľahlivosť elektroinštalácie patria chyby návrhu a inštalácie: nedodržanie smerníc pri projektovaní, nedodržanie požiadaviek na spoľahlivosť, nedodržanie veľkostí kapacitných prúdov v sieťach 10 — 35 kV a ich kompenzácia pri rozvoji sietí, nekvalitná výroba elektroinštalačných prvkov, závady inštalácie a pod.
Malú skupinu faktorov ovplyvňujúcich spoľahlivosť elektroinštalácie v prevádzke tvoria náhodné faktory: kolízia dopravných a poľnohospodárskych strojov o podpery, prekrytie idúceho vozidla pod trolejové vedenie, prerušenie vodičov a pod.
Spoľahlivosť napájania spotrebiteľov
Technicky je možné takéto systémy vytvoriť a tie, ktoré zlyhajú, sa vyskytnú len zriedka (vysoko spoľahlivé prvky s dokonalým systémom tonickej obsluhy, použitie obvodov s viacnásobným rezom a pod.). Vytvorenie takýchto systémov si však bude vyžadovať zvýšené investície. a prevádzkové náklady. Preto existujú riešenia na zlepšenie ekonomického aspektu spoľahlivosti: neusilujú sa o maximálnu dosiahnuteľnú spoľahlivosť, ale o racionálnu, optimálnu podľa každého technického a ekonomického kritéria.
Pre štandardné konštrukčné riešenia PUE nevyžaduje výpočty spoľahlivosti: kategórie sú zvýraznené spotrebitelia energie z hľadiska spoľahlivosti napájania (vo všeobecnosti sa líšia veľkosťou škôd pri výpadku napájania), pre ktoré je potrebná redundancia sietí (počet nezávislých zdrojov) a tzv. prítomnosť núdzovej automatizácie (prípustné trvanie výpadku napájania).
Pokiaľ ide o zabezpečenie spoľahlivosti napájania, PUE rozdeľuje elektrické spotrebiče do troch kategórií: prvá, druhá a tretia. Zaradenie elektrického prijímača do jednej alebo druhej kategórie z hľadiska spoľahlivosti sa musí uskutočniť na základe regulačnej dokumentácie, ako aj v technologickej časti projektu (tj je určená projektantmi).
Viac podrobností o charakteristikách každej kategórie nájdete tu: Kategórie spoľahlivosti napájania elektrických prijímačov