Надежность электроснабжения. Основные задачи.

В настоящее время, с ростом электрификации, потребителями предъявляются все большие требования к обеспечению качества электроснабжения. Надежность Эл. снабжения и кач-во Эл. энергии совместно определяют качество электроснабжения. Одним из критериев бесперебойного питания является критерий надежности питания, который в общем случае обозначает комплексное свойство, состоящее из безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохранности объекта. Согласно определению, приведенному в ГОСТ, Надежность – это свойство системы или объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые задачи технического обслуживания, применения и транспортирования.

Надежность системы электроснабжения зависит от построения ее схемы, степени резервирования и надежности отдельных элементов с учетом их перегрузочной способности. В соответствии с требованиями ПУЭ, все электроприемники подразделяются на три категории потребителей, которые в разной степени нуждаются в обеспечении бесперебойного питания.

Электроприемники I категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Электроснабжение таких приемников должно осуществляться от двух независимых источников питания.

Независимым источником питания в ПУЭ считается источник, на котором сохраняется напряжение при исчезновении его на других источниках. К независимым источникам относят РУ двух электростанций или подстанций, а также две секции сборных шин РУ, электрически не связанные м/у собой.

Из состава электроприемников I категории выделяется особая группа электроприемников, требующие повышенной надежности питания, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования. Их Эл. снабжение должно осуществляться от 3 независимых источников, так чтобы при ремонте одного питание поступало от остальных двух. В системах Эл. снабжения это условие выполняется по резервным кабельным перемычкам от соседних подстанций или от специальных дизель-генераторных установок.

Электроприемники II категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Такие электроприемники не требуют специального резервирования, а поэтому могут питаться от одного источника. Учитывая степень надежности отдельных Эл-ов системы Эл.снабжения, ПУЭ предусматривает питание приемников третьей категории либо по одной ВЛ или токопроводу, либо по кабельной линии, расщепленной на два кабеля.

Электроприемники III категории - все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий

Оценивая степень надежности, необходимо понятием электроприемник объединять как электрическую, так и технологическую часть механизма, агрегата или установки. Категория надежности приемника должна определяться с учетом резервирования в технологической части агрегата.Бессмыслено резервировать электрическую часть агрегата или схему его питания при отсутствии резерва в технологической части.

Однако обеспечение надежности электроснабжения не всегда является первоначальной задачей. Задачей обеспечения требуемой надежности является разумное сочетание требуемой надежности и использование при этом минимума затрат.

Оценивая надежность электроснабжения отдельного потребителя, практически невозможно рассматривать всю схему, начиная с агрегатов электростанции. Энергетическая система (или отдельная станция) этом случае должна рассматриваться как элемент системы электроснабжения (источник питания) с заданной степенью надежности.

Основной задачей анализа надежности электроснабжения является оценка количественных показателей надежности

Основные понятия и характеристики надежности.

Надежность – это свойство системы или объекта электроснабжения выполнять заданные функции, сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые задачи технического обслуживания, применения и транспортирования. То есть под надежностью системы электроснабжения понимают свойство системы выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах, в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки. Являясь комплексным свойством, надежность системы электроснабжения не может с достаточной полнотой характеризоваться одним каким-либо показателем. Для объективной количественной характеристики надежность системы электроснабжения выбирается ряд параметров, определяющих одну из сторон надежности электроснабжения. Такими параметрами являются: безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Безотказность - свойство объекта или системы электроснабжения непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки без вынужденных перерывов. Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Ремонтопригодность - свойство объекта или системы, заключающееся в приспособленности к предупреждению, обнаружению, устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Сохраняемость - свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способности объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования. Данные понятия описывают такие состояния системы, как

Работоспособное состояние — состояние системы или объекта электроснабжения, при котором она способна выполнять значения заданной функции с параметрами, установленными требованиями нормативно-технической и конструкторской документации, при этом для сложного объекта может быть введено понятие частичной работоспособности. Исправное состояние – это состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и конструкторской документации. Также ключевыми понятиями в теории надежности являются такие как: Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта. Повреждения – это событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния. Живучесть – свойство объекта, состоящее в его способности противостоять критическим отказам и дефектам повреждения при установленной системе обслуживания и ремонта. И многие другие.

Для оценки надежности в процессе проектирования и при эксплуатации

технических систем вообще и систем электроснабжения, в частности, вводятся

количественные и качественные показатели надежности. К количественным

относятся следующие категории показателей: вероятностные (коэффициент

готовности, коэффициент технического использования и др.), частотные (например, среднее число отказов в единицу времени), средние продолжительности, ожидаемые величины.

В частности, для промышленных предприятий, являющихся системами длительного использования с восстановлением, принимаются следующие основные характеристики надежности:

w— параметр потока отказов электроснабжения, определяемый средним количеством отказов системы в единицу времени (например, за год);

Т_в— среднее время восстановления системы электроснабжения, определяемое как среднее время вынужденного перерыва электроснабжения, вызванного отысканием в устранением одного отказа;

Средняя наработка до отказа Тоср – матем. Ожидание вероятности работы элемента до первого отказа;

Интенсивность отказов – отношение числа отказов в единицу времени к числу элементов, оставшихся исправными к началу рассматриваемого промежутка времени.

Параметр потока отказов – отношение числа отказавших элементов в единицу времени к общему числу испытуемых элементов при учете, что каждый, вышедший из строя элемент заменяется новым.

Р(t) – вероятность безотказной работы системы электроснабжения, определяемая как вероятность того, что в течение времени t не возникнет отказа системы;

Q(t) – вероятность отказа – вероятность того, что при определенных условиях эксплуатации в заданном интервале времени произойдет хотя бы 1 отказ;

К_г— коэффициент готовности системы электроснабжения, определяемый вероятностью того, что она будет работоспособна в произвольно выбранный момент времени в промежутках между выполнениями планового технического обслуживания.

Помимо указанных основных характеристик надежности в некоторых случаях для отражения тех или иных свойств конкретной системы электроснабжения могут использоваться некоторые дополнительные характеристики. К ним относятся: длительность t_р и периодичность m_р планово-предупредительных ремонтов, стационарная вероятность нахождения системы электроснабжения в состоянии простоя К_п и другие.

Между количественными характеристиками надежности существует определенная взаимосвязь. Вероятность безотказной работы системы электроснабжения при произвольном законе распределения времени работы системы между отказами может быть определена как:

Откуда для экспоненциального распределения w=пост.

Среднее время работы между двумя отказами

а для экспоненциального закона распределения

откуда видна взаимосвязь времени работы и параметра потока отказов.

Коэффициент готовности системы электроснабжения

отсюда коэффициент простоя

Надежность систем электроснабжения промышленных предприятий обеспечивается внедрением прогрессивных конструктивных решений, резервированием ее элементов, и проведением плановых ремонтов.

Наличие параллельного и последовательного соединений в различных сочетаниях образует все многообразие блок-схем систем электроснабжения.

Для расчета показателей надежности системы электроснабжения необходимо в качестве исходной информация иметь числовые показатели о надежности всех входящих в систему элементов: трансформаторов, воздушных и кабельных линий, разъединителей, выключателей, шин и т. д. Числовые показатели отдельных элементов системы электроснабжения обычно получаются в результате обработки методами математической статистики опытных данных об отказах и восстанавливаемости.

Статистический параметр потока отказов i-элемента

где m_i — число отказов элементов i-го типа к моменту времени t; n_i – количество элементов, по которым обрабатывается информация.

Среднее время восстановления элемента

где t_вij – время восстановления системы электроснабжения при j-м отказе i-го элемента, ч.

Указанные характеристики являются базовыми и дают возможность определить другие характеристики надежности, например, вероятность работы элемента за период времени t.

 

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: