Zuverlässigkeit elektrischer Geräte und Energiesysteme
Grundlegende Konzepte und Definitionen von Zuverlässigkeit
Zuverlässigkeit hängt eng mit verschiedenen Aspekten des Betriebs elektrischer Anlagen zusammen. Zuverlässigkeit – die Eigenschaft eines Objekts, bestimmte Funktionen auszuführen und die Werte seiner Leistungsindikatoren innerhalb bestimmter Grenzen, entsprechend bestimmten Nutzungsarten und -bedingungen, Wartung, Reparatur, Lagerung und Transport, rechtzeitig aufrechtzuerhalten.
Zuverlässigkeit der Stromversorgungssysteme: kontinuierliche Stromversorgung innerhalb akzeptabler Grenzen Indikatoren für seine Qualität und Beseitigung gefährlicher Situationen für Mensch und Umwelt. In diesem Fall sollte das Objekt funktionieren.
Unter Funktionsfähigkeit versteht man einen solchen Zustand der Elemente der elektrischen Ausrüstung, in dem sie in der Lage sind, die spezifizierten Funktionen auszuführen und dabei die Werte der spezifizierten Parameter innerhalb der durch die normative und technische Dokumentation festgelegten Grenzen einzuhalten.In diesem Fall erfüllen die Elemente möglicherweise nicht die Anforderungen, die beispielsweise an das Aussehen gestellt werden.
Ein Ereignis, bei dem es zu einem Geräteausfall kommt, heißt Ablehnung... Ursachen für Ausfälle können Konstruktions-, Herstellungs- und Reparaturfehler, Verstöße gegen Betriebsvorschriften und -vorschriften sowie natürliche Verschleißprozesse sein. Aufgrund der Art der Änderung der Hauptparameter der elektrischen Ausrüstung bis zum Zeitpunkt des Ausfalls wird zwischen plötzlichen und allmählichen Ausfällen unterschieden.
Als plötzlicher Ausfall bezeichnet man einen Ausfall, der durch eine plötzliche starke Änderung eines oder mehrerer Grundparameter (Phasenausfall von Kabel- und Freileitungen, Zerstörung von Kontaktverbindungen in Geräten etc.) entsteht.
Als allmählicher Schaden bezeichnet man Schäden, die als Folge einer langen, allmählichen Änderung von Parametern entstehen, meist aufgrund von Alterung oder Verschleiß (Verschlechterung des Isolationswiderstands von Kabeln, Motoren, Anstieg des Kontaktwiderstands von Kontaktverbindungen usw.). Gleichzeitig können Veränderungen des Parameters gegenüber dem Ausgangsniveau in vielen Fällen mit Messgeräten erfasst werden.
Es gibt keinen grundsätzlichen Unterschied zwischen plötzlichen und allmählichen Ausfällen. Plötzliche Ausfälle sind in den meisten Fällen das Ergebnis einer allmählichen, aber der Beobachtung verborgenen Änderung von Parametern (z. B. Verschleiß mechanischer Baugruppen von Schaltkontakten), wenn ihre Zerstörung als plötzliches Ereignis wahrgenommen wird.
Ein nicht umkehrbarer Fehler weist auf einen Leistungsverlust hin … Intermittierender – wiederholter, sich selbst beseitigender Fehler eines Objekts.Wenn der Ausfall eines Objekts nicht auf den Ausfall eines anderen Objekts zurückzuführen ist, gilt es als unabhängig, andernfalls als abhängig.
Ein Fehler, der auf eine Unvollkommenheit oder einen Verstoß gegen festgelegte Konstruktionsregeln und -vorschriften zurückzuführen ist, wird als struktureller Fehler bezeichnet. Ein Fehler, der auf eine Unvollkommenheit oder einen Verstoß gegen den festgelegten Prozess der Produktion oder Reparatur eines Objekts zurückzuführen ist, der in einem Reparaturunternehmen durchgeführt wird – Produktion … Ausfall aufgrund eines Verstoßes gegen die festgelegten Regeln oder Betriebsbedingungen – betriebsbedingt … Ablehnungsgrund – Defekt.
Zuverlässigkeit ist eine Eigenschaft elektrischer Geräte und Energiesysteme, die sich nur im Betrieb zeigt. Zuverlässigkeit wird während des Entwurfs definiert, während der Herstellung sichergestellt, während des Betriebs verbraucht und aufrechterhalten.
Zuverlässigkeit ist eine komplexe Eigenschaft, die je nach den Besonderheiten der Elektroinstallation und den Bedingungen ihres Betriebs Folgendes umfassen kann: Zuverlässigkeit, Haltbarkeit, Wartung, Lagerung einzeln oder in einer bestimmten Kombination, sowohl für die Elektroinstallation als auch für ihre einzelnen Elemente .
Manchmal wird Zuverlässigkeit mit Zuverlässigkeit gleichgesetzt (in diesem Fall wird Zuverlässigkeit im „engen Sinne“ betrachtet).
Zuverlässigkeit – die Eigenschaft technischer Mittel, die kontinuierliche Funktionsfähigkeit über einen bestimmten Zeitraum aufrechtzuerhalten. Es ist der wichtigste Bestandteil der Zuverlässigkeit elektrischer Anlagen, abhängig von der Zuverlässigkeit der Elemente, ihrem Anschlussschema, strukturellen und funktionellen Eigenschaften und Betriebsbedingungen.
Haltbarkeit – die Eigenschaft technischer Mittel, bis zum Eintreten des Grenzzustands mit dem etablierten Wartungs- und Reparatursystem funktionsfähig zu bleiben.
Im vorliegenden Fall wird der Grenzzustand der technischen Mittel durch die Unmöglichkeit ihrer weiteren Funktionsfähigkeit bestimmt, die entweder durch einen Rückgang der Effizienz, durch Sicherheitsanforderungen oder durch beginnende Obsoleszenz verursacht wird.
Wartung – die Eigenschaft technischer Mittel, die sich an die Vorbeugung und Erkennung der Schadensursache sowie die Beseitigung ihrer Folgen durch Wartung und Reparatur anpassen lässt.
Wartung kennzeichnet die meisten Elemente elektrischer Anlagen und ist nicht nur für diejenigen Elemente sinnvoll, die während des Betriebs nicht repariert werden (z. B. Isolatoren von Freileitungen (HV)).
Persistenz – die Eigenschaft technischer Mittel, während der Lagerung und des Transports kontinuierlich einen brauchbaren (neuen) und brauchbaren Zustand aufrechtzuerhalten. Die Konservierung von PP-Elementen zeichnet sich durch ihre Fähigkeit aus, den negativen Auswirkungen der Lager- und Transportbedingungen standzuhalten.
Die Wahl quantitativer Zuverlässigkeitsindikatoren hängt von der Art der Energieausrüstung ab. Als nicht wiederherstellbar werden diejenigen Elemente elektrischer Anlagen bezeichnet, deren Funktionsfähigkeit im Schadensfall während des Betriebs nicht wiederhergestellt werden kann (Stromwandler, Kabeleinführungen usw.).
Wiederherstellbar sind Produkte, deren Leistungsfähigkeit im Schadensfall während des Betriebs wiederhergestellt werden muss. Beispiele für solche Produkte sind elektrische Maschinen, Leistungstransformatoren usw.
Die Zuverlässigkeit wiederaufbereiteter Produkte wird durch ihre Zuverlässigkeit, Haltbarkeit, Wartung und Lagerung bestimmt, und die Zuverlässigkeit nicht erneuerbarer Produkte wird durch ihre Zuverlässigkeit, Haltbarkeit und Lagerung bestimmt.
Faktoren, die die Zuverlässigkeit elektrischer Installationselemente beeinflussen
Elektrische Anlagen zur Umwandlung, Übertragung und Verteilung von Elektrizität sind einer Vielzahl von Faktoren ausgesetzt, die sich in vier Gruppen einteilen lassen: Umwelteinflüsse, Betriebs- und Unfalleinflüsse sowie Konstruktions- und Installationsfehler.
Zu den Umweltfaktoren, in denen die Elemente elektrischer Anlagen funktionieren, gehören die Intensität von Gewittern und Windaktivität, Eisablagerungen, starke Regenfälle, Niederschläge, dichter Nebel, Frost, Tau, Sonneneinstrahlung und andere. Die meisten Umweltfaktoren sind in Klima-Nachschlagewerken aufgeführt.
Bei Übertragungseinrichtungen – Freileitungen aller Spannungsklassen – sind Regenschauer, Niederschlag, dichter Nebel, Frost und Tau die charakteristischsten Faktoren, die zu deren Beschädigung beitragen, und bei Leistungstransformatoren, die in offenen Elektroinstallationen installiert sind, die Faktoren der Zu den Umweltfaktoren gehören Sonnenenergie, Strahlung, Luftdruck und Umgebungstemperatur (ein Faktor, der eng mit der Standortkategorie und den klimatischen Bedingungen zusammenhängt).
Ein Merkmal des Betriebs der Elemente offener Elektroinstallationen aller Spannungsklassen ist die Änderung aller Faktoren, beispielsweise eine Temperaturänderung von + 40 ± auf -50 ± C.Die Schwankungen der Intensität der Gewitteraktivität in den Regionen unseres Landes variieren zwischen 10 und 100 oder mehr Gewitterstunden pro Jahr.
Der Einfluss äußerer klimatischer Faktoren führt zum Auftreten von Mängeln im Betrieb: Benetzung des Öls in Transformatoren und Ölleistungsschaltern, Benetzung der Isolierung im Tank und Isolierung der Traversen der Ölschalter, Benetzung des Durchführungsrahmens, Zerstörung der Stützen und Isolatoren von Durchführungen unter Eis, Windlast usw. Daher ist es für jede Klimaregion beim Betrieb einer Elektroanlage erforderlich, Umweltfaktoren zu berücksichtigen.
Zu den betrieblichen Faktoren zählen Überlastung elektrischer Installationselemente, Kurzschlussströme (Überstrom), verschiedene Arten von Überspannungen (Lichtbogen, Schalten, Resonanz usw.).
Nach den Regeln des technischen Betriebs können Freileitungen von 10 bis 35 kV mit isoliertem Neutralleiter bei Vorliegen eines einphasigen Erdschlusses funktionieren, und die Dauer ihrer Beseitigung ist nicht genormt. Unter diesen Betriebsbedingungen sind Störlichtbögen in verzweigten Verteilungsnetzen die Hauptursache für das Versagen einer geschwächten Isolierung.
Die empfindlichsten Betriebsfaktoren bei Leistungstransformatoren sind Überlastung und mechanische Kräfte auf die Wicklungen bei Kurzschluss durch Ströme. Einen wesentlichen Platz in den Betriebsfaktoren nehmen die Qualifikation des Personals und die damit einhergehenden Auswirkungen (Fehler des Personals, mangelhafte Reparaturen und Wartung usw.) ein.
Zu den Faktoren, die sich indirekt auf die Zuverlässigkeit elektrischer Anlagen auswirken, gehören Planungs- und Installationsfehler: Nichteinhaltung der Richtlinien bei der Planung, Nichteinhaltung von Zuverlässigkeitsanforderungen, Nichteinhaltung der Größe kapazitiver Ströme in 10-35-kV-Netzen und deren Entschädigung bei der Entwicklung von Netzen, minderwertiger Produktion von Elektroinstallationselementen, Installationsmängeln usw.
Eine kleine Gruppe von Faktoren, die die Zuverlässigkeit elektrischer Anlagen im Betrieb beeinflussen, sind Zufallsfaktoren: Kollision von Transport- und Landmaschinen auf Stützen, Überlappung eines fahrenden Fahrzeugs unter den Oberleitungen, Unterbrechung von Leitungen usw.
Zuverlässigkeit der Stromversorgung der Verbraucher
Es ist technisch möglich, solche Systeme zu erstellen, und es kommt selten zu Ausfällen (hochzuverlässige Elemente mit einem perfekten Tonic-Service-System, Verwendung von Schaltkreisen mit mehreren Schnitten usw.). Die Schaffung solcher Systeme erfordert jedoch erhöhte Investitionen. und Betriebskosten. Daher gibt es Lösungen zur Verbesserung der Zuverlässigkeit unter wirtschaftlichen Aspekten: Sie streben nicht nach der maximal erreichbaren Zuverlässigkeit, sondern nach einer rationalen, optimalen Zuverlässigkeit nach allen technischen und wirtschaftlichen Kriterien.
Für Standard-Designlösungen PUE erfordert keine Zuverlässigkeitsberechnungen: Die Kategorien der Energieverbraucher werden hinsichtlich der Zuverlässigkeit der Stromversorgung unterschieden (im Allgemeinen unterscheiden sie sich in der Höhe des Schadens durch einen Stromausfall), für die die Redundanz von Netzwerken (die Anzahl unabhängiger Quellen) und die Vorhandensein einer Notfallautomatisierung (zulässige Dauer des Stromausfalls).
Im Hinblick auf die Gewährleistung der Zuverlässigkeit der Stromversorgung unterteilt PUE elektrische Verbraucher in drei Kategorien: erste, zweite und dritte. Die Zuordnung eines elektrischen Empfängers zu der einen oder anderen Zuverlässigkeitskategorie muss auf der Grundlage der behördlichen Dokumentation sowie im technologischen Teil des Projekts erfolgen (dh sie wird von Konstrukteuren festgelegt).
Weitere Einzelheiten zu den Merkmalen der einzelnen Kategorien finden Sie hier: Kategorien der Stromversorgungszuverlässigkeit elektrischer Empfänger