 |
Кабельные линии электропередачи
|
|
|
|
Основной причиной повреждений кабельных линий (КЛ) является нарушение их механической прочности строительными машинами и механизмами при земляных работах. По этой причине в городских электросетях происходят 60-70 % всех повреждений КЛ. Другими причинами являются старение межфазной и поясной изоляции, электрическая и химическая коррозия покрытия, перегрузка кабеля, попадание влаги в кабель, нарушение изоляции грызунами.
Повреждаемость КЛ зависит от способа прокладки КЛ (в земле, блоках, трубах, тоннелях), разности горизонтальных уровней участка КЛ (при больших перепадах происходит стекание масла и осушение изоляции), агрессивности окружающей среды, величины блуждающих токов и наличия защиты от них, интенсивности ведения строительных работ в зоне прокладки КЛ, срока эксплуатации, режима работы.
Электрические пробои чаще происходят не на целом кабеле, а в местах установки соединительных муфт, на концевых воронках, вертикальных участках кабеля.
Силовые трансформаторы
Этот вид оборудования повреждается значительно реже, чем линии электропередачи, однако его отказ ведет к более тяжким последствиям, и восстановление работоспособности требует длительного времени.
Основные причины повреждения силовых трансформаторов:
• повреждение изоляции обмоток трансформатора из-за дефектов конструкции и изготовления, а также из-за воздействия внешних перенапряжений в сети и токов короткого замыкания;
• повреждение переключателей (в основном регулируемых под нагрузкой), обусловленное конструктивными и технологическими дефектами;
• повреждение вводов, в основном при воздействии внешних перенапряжений в сети (перекрытие внешней или внутренней изоляции, механические повреждения, некачественные контактные соединения).
|
|
|
Ремонт трансформаторов больших габаритов производится на месте. Он требует, как правило, выемки керна трансформатора, применения подъемных механизмов и может длиться несколько суток.
Ремонт трансформаторов малых габаритов на напряжение 6-20 кВ производится централизованно в мастерских предприятий электрических сетей.
Основные способы повышения надежности эксплуатации трансформаторов:
• тщательная приемка в эксплуатацию с выполнением контрольных испытаний;
• периодические осмотры и проверки в процессе эксплуатации с соблюдением требуемых сроков и объема испытаний;
• соблюдение режимов работы трансформаторов, не допускающих значительной перегрузки в течение длительного времени;
• установка в сети средств снижения мощности коротких замыканий (реакторов) и величины перенапряжений (разрядников).
Электрические двигатели
Наибольшая часть отказов электродвигателей происходит из-за повреждений обмоток статора, что чаще всего связано с межвитковыми и межфазными короткими замыканиями, обрывом фазы и замыканиями на корпус.
Для ротора характерными отказами являются выплавление алюминиевой обмотки; затир ротора и статора, происходящий из-за неточного совпадения осей ротора и статора, износа подшипников, одностороннего магнитного притяжения, недопустимого прогиба вала.
У подшипников имеют место усталостные повреждения из-за переменных циклических напряжений и бринелирование поверхностей качения в результате несоосности валов двигателя и редуктора, дисбаланса ротора, резких колебаний нагрузки двигателей, внешних ударных и вибрационных воздействий.
Состояние подшипников зависит от состояния их смазки, которая с течением времени теряет свои смазывающие свойства из-за постепенного возрастания
вязкости.
|
|
|
Коммутационные электрические аппараты
Отказы коммутационных аппаратов (автоматических выключателей, разъединителей, короткозамыкателей, отделителей) происходят при отключении коротких замыканий, выполнении ими различных операций, а также в стационарном состоянии.
Основная причина повреждений коммутационных аппаратов – механические повреждения, связанные с несовершенством конструкции, нарушением технологии изготовления или правил эксплуатации. Среди них следует выделить дефекты контактных соединений, неполадки в электроприводе, повреждения из-за ошибочных действий персонала, а также отказы при выполнении операций включения из-за некачественной регулировки, настройки или вследствие обледенения.
Электрические повреждения коммутационных аппаратов вызываются перекрытием изоляции при внешних и внутренних перенапряжениях, пробоем внутрибаковой изоляции выключателей и пр.
Следует отметить большую повреждаемость линейных разъединителей 6-10 кВ из-за недостатков их конструктивного исполнения.
Для короткозамыкателей причиной отказов могут быть также самопроизвольные включения, а для отделителей – отказы в бестоковую паузу.
К отказам предохранителей относятся их повреждения, а также неселективные и ложные срабатывания.
Релейная защита и автоматика
Отказами устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) являются:
• отказы в срабатывании при наличии требования (команды) на срабатывание;
• ложные срабатывания при отсутствии требования (команды) на срабатывание;
• срабатывания при несоответствии командного импульса, т.е неселективные срабатывания.
Причиной этих отказов являются повреждения элементов (резисторов, диодов, транзисторов, тиристоров, конденсаторов, реле), из которых состоят схемы РЗА.
Для резисторов и полупроводниковых приборов характерен отказ типа «обрыв» (до 90 %), для конденсаторов – типа «короткое замыкание» (до 80 %).
Пайки, печатный монтаж из-за плохого их выполнения имеют до 95 % отказов типа «обрыв».
Основным источником отказов реле является контактная система, а причиной отказов - разрегулировка контактов, их сваривание, образование на их поверхности непроводящих пленок из-за коррозии, загрязнения, эрозии.
|
|
|
Для маломощных реле характерны отказы из-за ложных срабатываний под действием вибрационных и ударных нагрузок.
МОДЕЛИ ОТКАЗОВ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Виды отказов
Различают два вида отказов:
• отказ в работоспособности объекта;
• отказ в электроснабжении, т.е. отказ функционирования.
При анализе надежности СЭС имеют в виду два процесса:
• изменение уровня функционирования,
• изменение уровня способности выполнять заданные функции в заданном объеме, т.е. изменение спроса электроэнергии потребителем.
Возникновение отказа работоспособности объекта не всегда влечет за собой отказ в электроснабжении и, наоборот, отказ в электроснабжении потребителя не всегда вызывается отказом работоспособности объекта.
Разделение отказов на полные и частичные отражает то, что СЭС и ее части являются объектами с изменяющимся уровнем эффективности функционирования. Например, при повреждении секционированной ЛЭП отключается только часть линии, что означает частичный отказ ЛЭП. Ограниченное и некачественное электроснабжение является типичным отказом функционирования СЭС в отличие от полного перерыва электроснабжения потребителя (полного отказа).
Классификация отказов
По продолжительности различают следующие отказы в электроснабжении:
• длительные перерывы в электроснабжении потребителей, вызываемые многочисленными повреждениями в СЭС, например гололедно-ветровыми разрушениями опор и проводов ЛЭП (на период до нескольких суток);
• прекращение питания потребителей на время восстановления работоспособности отказавшего элемента СЭС (от 4 до 24 ч);
• прекращение питания потребителей на время, необходимое для включения резервного элемента вручную оперативно-выездными бригадами предприятий электрических сетей (от 1,5 до 6 ч);
• прекращение питания потребителей на время оперативных переключений выполняемых дежурным персоналом на подстанциях (несколько минут);
|
|
|
• кратковременные перерывы питания потребителей на время автоматического ввода резервного питания (АВР) или автоматического отключения поврежденного участка сети (несколько секунд).
С точки зрения информативности отказы бывают:
• внезапные, когда потребитель не получает никакой информации об отказе;
• внеплановые, сведения о которых поступают потребителю незадолго до момента отключения;
• плановые, о которых потребитель предупреждается заблаговременно.
Критериями отказов являются их признаки (проявления), позволяющие установить факт нарушения работоспособного состояния. Они приводятся в нормативно-технической документации на объекты энергетики.
В зависимости от характеристики нарушения, степени повреждения и их последствий учитываются:
• аварии;
• отказы в работе 1 степени;
•отказы в работе II степени;
• потребительские отключения.
Аварии бывают станционные, электросетевые, теплосетевые, системные.
На предприятиях электрической сети аварией считается:
• нарушение нормальной работы электрической сети напряжением 6 кВ и выше, вызвавшее:
а) перерыв электроснабжения одного и более потребителей I категории, имеющих питание от двух независимых источников, на срок, превышающий время действия устройств АПВ или АВР;
б) перерыв электроснабжения потребителей I категории при несоответствии схемы питания требованиям Правил устройств электроустановок (ПУЭ), т.е. не обеспеченным электроснабжением oт двух независимых источников питания, на срок более 2,5 ч, а для сельскохозяйственных потребителей – более 10 ч;
в) перерыв электроснабжения одного и более потребителей II категории на срок более 2,5 ч; а для сельскохозяйственных потребителей II категории – более 10 ч;
г) перерыв электроснабжения одного и более потребителей III категории на срок более 24 ч;
д) недоотпуск электроэнергии потребителям в размере 20 тыс. кВт.ч и более независимо от длительности перерыва электроснабжения;
• разрушение силового трансформатора мощностью 10 МВА и более, если восстановление его невозможно или нецелесообразно;
• повреждение ВЛ 110 кВ и выше, требующее восстановления в течение 24 ч,
а также повреждение КЛ 110 кВ, требующее восстановления в течение 36 ч;
• пожар на подстанции с высшим напряжением 110 кВ и выше, вызвавший ее обесточивание на срок 8 ч и более.
Системными авариями считаются:
• нарушение устойчивости работы энергосистемы и разделение ее на части, вызвавшее отключение потребителей на общую мощность более 5 % от нагрузки энергосистемы;
• работы энергосистемы с частотой ниже 49,5 Гц длительностью более 1 ч;
|
|
|
• многочисленные отключения или повреждения ЛЭП напряжением 6 кВ и выше из-за стихийного явления, приведшие к отключению потребителей на общую мощность более 10 % нагрузки энергосистемы.
Отказом в работе I степени являются:
• нарушение нормальной работы электрической сети, вызвавшее перерыв электроснабжения одного и более потребителей I категории при несоответствии схемы их питания требованиям ПУЭ либо одного и более потребителей II категории на срок от 0,5 до 2,5 ч, а для сельскохозяйственных потребителей - от 2 до 10 ч; одного и более потребителей III категории на срок от 8 до 24 ч; недоотпуск электроэнергии потребителям от 5 до 20 тыс. кВт.ч;
• повреждение основного электрооборудования сетей, требующее восстановительного ремонта в установленные сроки;
• повреждение ВЛ или КЛ 35 (110) кВ, требующее восстановительного ремонта в срок до 24 (36) ч.
К отказам в работе II степени относятся нарушения нормальной работы электрических сетей, в том числе:
• перерывы в электроснабжении потребителей, не являющиеся аварией 1 степени;
• повреждение некоторых видов оборудования;
• недовыполнение диспетчерского графика электрической нагрузки или опера-тивного задания диспетчера;
• автоматическое отключение или ошибочное отключение оборудования пер-соналом;
• обесточивание участков электросети напряжением ниже 6 кВ.
Под потребительским отключением понимают отключение оборудования из-за неправильных действий персонала потребителя.
Типы отказов
Как показывает практика, даже наилучшая конструкция, совершенная технология и правильная эксплуатация не исключают полностью отказы.
Различают три характерных типа отказов, присущих любым объектам.
I. Отказы приработанные, обусловленные дефектами проектирования, изготовления, монтажа. Они в основном устраняются путем «отбраковки» при испытании или наладке объекта. Доля этих отказов снижается по истечении периода приработки объекта.
II. Отказы внезапные (случайные), вызванные воздействием различных случайных факторов и характерные преимущественно для периода нормальной эксплуатации объекта. Особенностью таких отказов является невозможность их предсказания.
III. Отказы постепенные, происходящие в результате износа и старения объекта. Долговечность работы системы можно увеличить за счет периодической замены наиболее ненадежных составляющих элементов.
|
|
|
