При оценке и расчете надежности должны учитываться следующие

Понятия надежности

Понятие надежность объемно и относится к разным сферам деятельности,здесь же оно рассмотрено применительно к техническим объектам, в частностик системам электроэнергетики.

Надежность – это свойство объекта сохранять во времени вустановленных пределах значения всех параметров, характеризующихспособность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условияхприменения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки.Под надежностью любого технического объекта понимается свойствообъекта выполнять заданные функции в заданном объеме при определенныхусловиях функционирования. Применительно к электроэнергетическимсистемам под надежностью понимается бесперебойное снабжениеэлектрической энергией всех потребителей в пределах допустимых показателейее качества и исключение ситуаций, опасных для людей и окружающей среды.

С проблемой надежности в электроэнергетике связаны следующиепрактические задачи:

- статистическая оценка и анализ надежности действующегооборудования, электроустановок и систем;

- прогнозирование надежности оборудования, электроустановок и систем;

- нормирование уровня надежности;

- испытание на надежность;

- расчет и анализ надежности;

- обеспечение надежности;

- оптимизация технических решений при проектировании, создании иэксплуатации электроэнергетического оборудования, установок и систем.

При оценке и расчете надежности должны учитываться следующие

факторы:

- внешние условия (атмосферные явления, землетрясения, техногенныекатастрофы, транспортные происшествия, строительные работы и др.);

- уровень эксплуатации (обеспеченность запасными частями, техникой,квалификация обслуживающего персонала, технологическая и трудоваядисциплина и т.п.);

- качество заводского изготовления, контроль качества и надежности(уровень производства, организация бездефектного изготовления, испытания нанадежность и т.д.);

- приработка и отладка устанавливаемого оборудования (уровеньмеханизации, оснащенность контрольными приборами, качество монтажа идр.);

- периодичность и качество профилактического обслуживания (плановыеи внеплановые ремонты, ревизии, испытания, диагностика, контрольсостояния);

- организация аварийных ремонтов (технология ремонтов, число итехническая оснащенность аварийных бригад и др.) и учета отказов;

- организация противоаварийных мероприятий.

В дальнейшем под электроэнергетическими установками будем пониматьобъекты систем электроэнергетики, такие как электрические станции,подстанции, линии электропередачи (ЛЭП), электрические сети, системыэлектроснабжения, устройства релейной защиты и автоматики, т.е. элементыЭЭС.

К задачам теории надежности относятся задачи, связанные с развитиемметодов и моделей надежности, методов оптимизации и прогнозированиянадежности. Их еще предстоит решать практически во всех аспектахэлектроэнергетики, функционирующей в новых условиях, причем рассматриваялюбой ее элемент как систему.Понятие надежности тесно связано с понятиями работоспособности иотказа.

Работоспособность – состояние объекта, при котором он способенвыполнять все или часть заданных функций в полном объеме или частично.Состояние называется полностью работоспособным, если все заданныефункции выполняются полностью. Если ни одна из функций не выполняется, тоимеет место неработоспособное состояние. Во всех других случаях объектчастично работоспособен.Случайное событие, заключающееся в переходе от полностьюработоспособного к частично или неработоспособному состоянию,представляет собой отказ работоспособности.

Отказом называется событие, заключающееся в нарушенииработоспособности, т.е. в переходе объекта с одного уровня работоспособностиили функционирования на другой, более низкий, или в полностьюнеработоспособное состояние. Понятие отказа – одно из основных в теориинадежности.

Отказы классифицируются по ряду признаков:

- по степени нарушения работоспособности различают полные ичастичные отказы;

- по связи с отказами других объектов отказы делятся на независимые изависимые;

- по характеру процессов проявления выделяют внезапные и постепенныеотказы;

- по времени существования отказы бывают устойчивыми инеустойчивыми.

Если в результате отказа объект или система полностью прекращаетвыполнение своих функций, то такой отказ называется полным, если частично– то частичным.

Если отказ какого-либо объекта в системе не является следствием отказовдругих объектов, то такой отказ является независимым. Если же при отказеобъекта изменяется вероятность появления отказов других объектов, то такойотказ называется зависимым.

Внезапные отказы проявляются в результате резкого, скачкообразногоизменения основных параметров объекта, связанных с концентрациямивнешних или внутренних нагрузок, либо с нарушением условий работы,ошибочными действиями персонала и т.д. При постепенных отказахнаблюдается плавное изменение параметров в результате старения, износаобъектов или их составных частей. Постепенные отказы часто проявляются вформе внезапных. Это подразделение условно.

Устойчивый – это такой отказ, когда для восстановленияработоспособности требуется ремонт объекта или его замена. Неустойчивый отказ – это такой отказ, когда для восстановления объекта требуется толькоотключение объекта или изменение его режима без ремонта. Например,большая часть отказов воздушных линий (ВЛ) ликвидируется автоматическимповторным включением (АПВ) и относится к неустойчивым отказам.Работоспособный объект или система может быть в рабочем и нерабочемсостоянии. В рабочем состоянии он выполняет заданные функции, в нерабочем– нет.

Различают следующие режимы функционирования объекта или системы:

Нормальный – когда обеспечиваются значения заданных параметроврежима работы и резервирования в установленных пределах;

Ремонтный – когда часть элементов объекта или системы находится всостоянии предупредительного или аварийного ремонта;

Аварийный – режим, существующий от момента возникновения отказа доего локализации;

Послеаварийный – режим, длительность которого определяется временемот момента локализации отказа до установления заданных параметровнормального режима.Нерабочее состояние включает в себя состояния предупредительногоремонта, аварийного ремонта, аварийного простоя и преднамеренного простоя.

Предупредительный ремонт – это такое состояние объекта, при которомведутся работы по выявлению и устранению его неисправности и могутпривести к отказу объекта.

Аварийный простой отличается от аварийного ремонта тем, что в первомслучае не проводятся работы по восстановлению работоспособности объекта,нарушенной в результате отказа, а во втором – проводятся.

Преднамеренный простой – это отключение электроустановки или частисистемы по причинам, не связанным с ремонтом.

Авария – событие, заключающееся в переходе объекта с одного уровняработоспособности (функционирования) на другой, существенно более низкий,с крупным нарушением режима работы объекта или системы. Авария в ЭЭС –это массовое нарушение питания потребителей с созданием условий, опасныхдля людей и окружающей среды.

Уровень расстройства функционирования установокэлектроэнергетических систем при авариях и нарушениях в работе называютглубиной аварии. На электростанциях глубина аварии характеризуется уровнемснижения располагаемой мощности и выработки электрической энергии, наподстанциях – количеством отключенных потребителей и недоотпуском электроэнергии, на линиях электропередачи (ЛЭП) – числом отключенныхцепей и уровнем снижения пропускной способности, в электрических сетях –объемом погашений потребительских и районных подстанций, в системахэлектроснабжения – уровнем аварийных ограничений потребителей, аварийным недоотпуском электроэнергии и связанным с ним ущербом употребителей электроэнергии, в ЭЭС и энергообъединениях – уровнем дефицита мощности и энергии и уровнем снижения частоты.

Глубина аварий зависит от длительности и способа восстановленияфункционирования электроустановок и систем электроэнергетики. Ихфункционирование восстанавливается путем отключения поврежденныхэлементов действиями релейной защиты, средствами противоаварийнойавтоматики (АПВ, АВР), путем оперативных переключений, проведениемаварийно-восстановительных ремонтов. Частота, длительность и глубинааварий зависят в большой степени от наличия плановых и внеплановыхотключений и остановов, которые ослабляют степень резервированияустановок. Отказы срабатывания, неселективные и ложные срабатыванияустройств релейной защиты, ошибки персонала увеличивают глубину аварий,способствуют развитию цепочечных аварий.

Глубина аварий с нарушением питания потребителей определяетсястепенью резервирования оборудования и установок, в том числе итехнологического резерва. На электростанциях имеется резерв генераторноймощности, который заключен как во вращающихся, так и в остановленныхагрегатах. На подстанциях и в электрических сетях имеется явный и скрытыйрезерв пропускной способности, заключающийся в недогрузке рабочих ирезервных линий и трансформаторов, в допустимой аварийной перегрузкеоставшихся в работе элементов.

В зависимости от степени резервирования различают три типа схем: нерезервируемая, частично резервируемая и взаимно резервируемая.

Не резервируемая схема участка сети или системы электроснабжения –это такая схема, в которой выход из строя одного элемента ведет к выходу изстроя всей схемы.

Частично резервируемая – это такая схема, в которой выход из строяодного элемента или нескольких одной цепочки (секции или системы шин)ведет к ограничению мощности у потребителей и частичному перерыву вэлектроснабжении, но не полному погашению схемы.

Резервируемая – это такая схема, в которой выход из строя одного илинескольких элементов одной цепочки (секции или системы шин) не приводит к перерыву в электроснабжении и ограничению мощности.

Примеры не резервируемых, частично резервируемых и резервируемыхсхем передачи электроэнергии потребителю приведены на рис. 1.1.

Рисунок 1.1 Схемы электропередачи с различной степенью резервирования

Восстановление – событие, заключающееся в повышении уровняработоспособности объекта или системы (функционирования), котороедостигается проведением ремонтов, отключений или изменением режимаработы.

Для формирования требований к надежности электроэнергетическогооборудования, сравнения надежности различных элементов и систем,определения срока службы и количества запасных элементов для нормальнойэксплуатации систем целесообразно использовать критерии надежности.

Критерий надежности – это признак, по которому оцениваетсянадежность изделия, оборудования, объекта.

Различают логические и аналитические критерии надежности.Логические записываются в виде условий безотказной работы или условийотказа объекта или системы с помощью алгебры логики. Аналитические – ввиде неравенств оценок временных, частотных и вероятностных показателейнадежности и их нормативных значений.