АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Надежность электроснабжения потребителей

Читайте также:
  1. I. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМАМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
  2. Анализ поведения потребителей на основе кривых безразличия и бюджетной линии
  3. Антимонопольный контроль и контроль за соблюдением законодательства о правах потребителей.
  4. Билет 29. Мотивы поведения потребителей.
  5. Взаимодействие потребителей.
  6. Влияние потребителей
  7. Влияние скорости процессов на надежность технических систем
  8. Вопрос 6. Психография как метод исследования потребителей
  9. Выбор схемы электроснабжения
  10. Выборочные методы изучения ожиданий потребителей
  11. Глава 34. НАДЕЖНОСТЬ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
  12. ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

 

Определение надежности основывается на понятии объекта опреде­ленного назначения, рассматриваемого в периоды проектирования, производства, эксплуатации, исследований и испытаний, и дается через перечисление существенных признаков: сохранять во времени в уста­новленных пределах значения всех параметров, характеризующих спо­собность выполнять требуемые функции в заданных режимах и усло­виях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Надежность объекта обеспечивается его безотказностью, долговеч­ностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью. Надежность электро­энергетической системы определяется ее свойством осуществлять

 

производство, преобразование, передачу и распределение электроэнер­гии с целью бесперебойного электроснабжения потребителей в заданном количестве при допустимых значениях показателей качества. Надеж­ность электроэнергетической системы и установки обеспечивается без­отказностью и восстанавливаемостью ее элементов, устойчивостью, управляемостью, живучестью и безопасностью, как самой системы (уста­новки), так и ее элементов.

Надежность электроснабжения исследуется по двум причинам: затра­ты на резервирование D3 составляют до 50% затрат в систему электро­снабжения 3; ущерб от недостаточной надежности У иногда соизмерим с затратами в системе электрики. Для оптимизации надежности электро­снабжения ее надо уметь количественно оценивать.

Для электроприемников и потребителей, последствия недостаточной надежности, электроснабжения которых определяются значением ущер­ба, критерием оптимальности служит min(3i + Уi). При ограниченно­сти затрат Зрегл рационален критерий max Ri при 3i £ 3 регл, где Ri — оцениваемая надежность электроснабжения.

Для электроприемников и потребителей, последствия недостаточной надежности которых неоценимы в денежном выражении, надежность регламентируется величиной Rрегл, а оптимальный вариант системы электроснабжения обеспечивает критерий min 3i при Ri ³ Rрегл

Элемент — объект, представляющий собой простейшую часть систе­мы, способную самостоятельно выполнять некоторые локальные функ­ции. Элементом может быть, например, трансформатор, выключатель, линия передачи.

По характеру исполнения и функционирования объекты могут быть восстанавливаемыми и невосстанавливаемыми. У первых после отказа работоспособность восстанавливается ремонтом и техническим обслу­живанием, у вторых восстановление работоспособности считается или является невозможным.

Наличие или отсутствие повреждений в объектах определяет ис­правное состояние, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией, или неисправ­ное состояние, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической документации.

По способности объекта выполнять заданные функции его состоя­ния разделяются на работоспособное, при котором он способен выпол­нять заданные функции, сохраняя значения основных параметров, и неработоспособное, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не со­ответствует требованиям нормативно-технической документации.

Уровень надежности системы снижается вследствие возникновения отказов, подразделяемых: по тяжести — на частичные и полные; по внезапности возникновения - на внезапные и постепенные; по завися-

 

 

мости от работоспособности других объектов — на зависимые и не­зависимые. Самовосстанавливающийся отказ называется сбоем.

Безотказность — свойство непрерывной работоспособности в тече­ние некоторого времени или наработки; ремонтопригодность — свойство предупреждения, обнаружения и устранения отказов; сохра­няемость — свойство сохранения работоспособности в течение срока хранения, после него и после транспортировки; долговечность — свойство сохранения работоспособности в промежутках между техниче­ским обслуживанием объекта. Накоплен богатый опыт количественной оценки первых двух свойств и ограниченный — третьего свойства.

Избыточность — метод повышения надежности за счет использования дополнительных возможностей (элементов, выполняемых функций, времени выполнения задания и т. п.) сверх минимально необходимых.

Количественные показатели по их смысловому значению можно раз­делить на: 1) вероятностные, основанные на использовании термина "вероятность" (чего-то); 2) использующие средние значения (матема­тические ожидания); 3) коэффициенты.

Вероятностные показатели используются при исследовании безотказ­ности, в частности для оценки безотказной работы R (t). Вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ не возникнет, R(t)= Р{V ³ t}, вероятность отказа Q(t) = P{V < t], причем R(t) + Q(t) = 1.

Средние значения используются для оценки безотказности и ремон­топригодности в виде: средней наработки Т (обратное значение - па­раметр потока отказов w ); среднего времени восстановления тв (об­ратное значение — интенсивность восстановления m); среднего времени работы между планово-предупредительными ремонтами Тп (обратное значение - параметр потока ППР wп); среднего времени проведения ППР тв. п (обратное значение - интенсивность восстановления при ППР mп).

Коэффициенты оценивают не единичные свойства, а два-три одно­временно. Для одновременной оценки безотказности и ремонтопригод­ности используются: коэффициент готовности — вероятность работо­способного состояния в произвольный момент времени КГ = Т / (Т + Тв) = m / (m + w); коэффициент простоя Кп = Тв/(Т+ Тв) = w/(m + w), причем КГ + Кп = 1; опасность отказа r = Тв / Т = w / m и опасность проведения ППР rпв.пп = wп/mп.

Все математические модели надежности, используемые для количе­ственной оценки, можно разделить на элементарные, упрощенные, простые и сложные. Элементарная модель основана на дифференциро­вании электроприемников и потребителей по характеру и тяжести последствий нарушения электроснабжения. Характер считается эко­номическим, если последствия подлежат экономической оценке, и особым, если не подлежат ей. Тяжесть последствий подразделяет на-

 

грузки на категории: особая группа состоит из одной категории, а эко­номическая — из трех.

В упрощенной модели различают состояния работы и аварийного ремонта, оцениваемые вероятностными характеристиками. Восстанов­ление после отказа считается неограниченным, полным, осуществляется ремонтом. Резервирование считается только нагруженным. Мощности потребителей считаются детерминированными, особые режимы работы не учитываются.

В простой модели учитываются ППР, возможности восстановления после отказа автоматическими или ручными переключениями и ряд особых режимов.

В сложных моделях, практически не используемых в сетях элект­рики, предлагаются для учета все особенности реальной системы.

Методы надежности могут быть разбиты на две группы: элементар­ные, когда оценка надежности производится с помощью инженерных (опосредованных) или даже натуральных показателей, не требующие использования специального математического аппарата; простые, осно­ванные на использовании эмпирически разработанных аналитических подходов или на логико-вероятностных специализированных тополо­гических и комплексных методов. Группу сложных методов образуют общие топологические, матричные и общие аналитические методы расче­та надежности. Системный подход заключается в согласовании точно­сти исходных данных, математических моделей и методов их исследо­вания.

Качество исходных данных (статистика) о показателях надежности электрооборудования (вместе с показателями ущерба от нарушений электроснабжения и сведениями о режимах работы и ППР) оценива­ется точностью — шириной доверительного интервала, накрывающего показатель, и достоверностью — вероятностью не совершить ошибку, выбирая этот интервал. Точность математических моделей надежности оценивается их адекватностью реальному объекту, а точность метода расчета надежности - адекватностью полученного решения идеально­му. Исследование точности исходных данных выявило целесообраз­ность их оценки не в целом для системы, а для отдельных иерархиче­ских уровней.

Для 1УР-2УР практически отсутствует информация о показателях надежности работы электрооборудования (за исключением двигателей 1УР), о показателях ущерба от нарушений электроснабжения. Для 5УР, 4УР состояние информационной базы удовлетворительно. Имеют­ся сведения о надежности элементов, данные об ущербах. Возможна оценка последствий ограничения в электроснабжении. Однако отказ оценивается в целом без дифференциации его по факторам и особен­ностям. Ограничена информация о режимах электропотребления и ре­жимах работы оборудования. На ЗУР информация существует, но оцен­ка ее точности затруднительна.

 

В целом наибольшие ограничения задаче расчета надежности создает точность исходных данных. С четом точности особенностей математи­ческих моделей и методов их исследования для систем на 1УР-ЗУР рекомендуются логико-вероятностные методы, а на 4УР-5УР - специа­лизированные логико-топологические и общие топологические методы.

Математическая модель надежности на 1УР-ЗУР является простой, бинарной, с отказом элементов типа короткого замыкания. Учитыва­ется мощность, пропускная способность и степень требования к на­дежности электроснабжения. Возможен не только расчет надежности, но и оценка недоотпуска электроэнергии. При этом не учитываются планово-предупредительный ремонт, возможности ограничения в вос­становлении, недопустимые режимы работы и др.

Рекомендуемыми логико-вероятностными методами (ЛВМ) расче­та надежности называют методы, в которых математическая модель на­дежности элементов и системы описываются с помощью функций ал­гебры логики (ФАЛ), а показатели надежности вычисляются с помощью теорем теории вероятностей. Расчет надежности с помощью ЛВМ состоит из двух этапов: 1) перехода от словесного описания процесса функцио­нирования системы к формализованному; 2) количественного учета показателей надежности элементов для нахождения показателей надеж­ности системы. Для практического использования предлагаются логико-аналитический (ЛАМ) и логико-топологический (ЛТМ) методы и табли­цы готовых решений.

Первым этапом расчета надежности во всех этих методах является нахождение по качественному описанию системы и условиям ее работы (отказа) формализованной записи этих условий через состояние элемен­тов системы. Найденные условия, являющиеся функциями работоспо­собности (неработоспособности) системы, записываются в аналитиче­ской или графической форме. Они представляют собой функцию мини­мальных путей (ФМП) или функцию минимальных сечений (ФМС). Минимальным путем fi (сечением yi) называется минимальная сово­купность таких элементов системы, одновременное работоспособное (неработоспособное) состояние которых обеспечивает работоспособ­ное (неработоспособное) при логическом сложении состояние системы:

где fi = хj хk; yi = xi xq; xj, xi обозначения соответственно рабо­тоспособного и неработоспособного состояния элементов из общего числа,элементов п и числа необходимых для работы элементов т. _ В практических расчетах надежности предпочтительнее находить F, которую можно определить приближенно в виде сочетаний значимых отказов элементов. Если условия отказа сложны, чтобы найти функ-

 

цию минимальных сечений (путей), можно рассматривать несколько частных отказов как совокупность локальных.

Второй этап расчета надежности в ЛАМ осуществляется за два шага: 1) по F(F) находится соответствующая вероятностная функция (по­лином) R (Q) в аналитической форме через соответствующие вероят­ности отказа (безотказной работы) элементов. Для не очень сложных ФАЛ эти полиномы вычисляются непосредственным применением тео­рем теории вероятностей о вероятности суммы и произведения собы­тий. В сложных случаях вводится или специализированное упрощение ФАЛ, или упрощение процесса нахождения полиномов. Подстановкой в эти полиномы количественных значений коэффициентов готовности ri. (простоя qi)элементов находят значения коэффициента готов­ности или простоя системы; 2) по полученным полиномам вычисляют время безотказной работы Т и время восстановления Тв:

соответственно частные производные от аналитического выражения коэффициентов готовности, простоя системы и простоя элементов. Логико-топологический метод, являясь точным методом, позволяет получать и приближенные решения. Вначале получают логические функ­ции F и F (как и в ЛВМ). Затем для каждого минимального сечения (пути) из F(F) находят составляющие опасности отказа системы Q» Р» и составляющие числителя Q и знаменателя А в выражении из ЛАМ для нахождения Тв. Значения Т находятся по Р и Тв: Т = Тв / Р

Для систем на 4УР—5УР в математической модели надежности эле­ментов, характеристики которых учитываются при расчете надежности, рассматриваются основное силовое оборудование, средства канализа­ции электроэнергии и коммутационная аппаратура. Устройства релей­ной защиты и автоматики учитываются при формулировке условий отказов системы и в характеристиках коммутационной аппаратуры. Нерассматриваются незначимые элементы, которые из-за своих функ­циональных свойств, места расположения или показателей надежности практически не влияют на работу системы электроснабжения.

Для уменьшения размерности несколько смежных элементов, отка­зы и ППР которых приводят к одинаковым последствиям, агрегиру­ются в один элемент. Элементы восстанавливаемы и могут находиться

 

 

в нормальной работе, аварийном ремонте или ППР. Последнее не учи­тывается, если ППР электротехнического и технологического обору­дования совмещаются. В аварийный ремонт элементы попадают из-за отказа типа КЗ, для устранения которого требуется локализация ме­ста отказа. Вывод в ППР элементов не допускается в не резервированном режиме работы.

Дальнейшее увеличение числа учитываемых факторов и особенно­стей в математической модели элемента (учет вероятностных характе­ристик от времени года, нахождения в нагруженном или облегченном резерве, ускоренном выводе из ППР, учет графика нагрузки, большого числа отказов работоспособности, особых режимов работы и т. д.) допустимо осуществлять после обоснования необходимости и возмож­ности такого увеличения с учетом неопределенности исходной инфор­мации. В реальной системе из общего числа отказов Fij (i — разновид­ность отказов; j — способы локализации отказов) не более пяти отка­зов можно отнести к числу значимых по последствиям, определяющих уровень надежности системы электроснабжения в целом. Значимость отказа характеризуется, с одной стороны, требованием к надежности электроснабжения технологического процесса, а с другой стороны — степенью обеспечения этих требований и в целом определяется оцен­кой ущерба из-за данного вида отказа.

Наиболее распространенные значимые отказы — полный перерыв электроснабжения наиболее чувствительных потребителей на время автоматических и ручных переключений и ремонтов. Когда экономиче­ской оценкой надежности служат усредненные показатели ущерба, показателем надежности служит вычисленный по Р условный недоотпуск электроэнергии.

Значение разового ущерба от внезапного нарушения электроснаб­жения технологических процессов зависит от: 1) характера наруше­ний — внезапного или с заблаговременным предупреждением. В пер­вом случае удельный разовый ущерб оценивается составляющими уa и yB (определяемыми фактором внезапности и фактором продолжи­тельности), во втором случае только составляющей ув; 2) продол­жительности нарушения tп = tb + Т техн; 3) глубины нарушения у (у = 1 для полного перерыва электроснабжения, у < 1 для ограничения электроснабжения); 4) свойств и соотношения первичных и вторичных производств, на которых отражается нарушение электроснабжения, и их производительности Пав. Первичным (а) считается производство, нарушение режима работы которого определяется непосредственно нарушением электроснабжения; вторичным (в) - производство, нару­шение режима работы которого определяется нарушением режима работы первичного производства.

Зная показатели производств, удельные показатели первичного и вторичного ущерба и вспомогательные характеристики (время восста-

 

новления технологического процесса после нарушения электроснаб­жения Ттехн а; допустимую продолжительность нарушения технологи­ческого процесса первичного производства, не приводящую к наруше­нию режима работы вторичного, Т список вторичных в производств, технологически зависящих от любого первичного), разовый ущерб от внезапного нарушения электроснабжения регламентированной продол­жительностью Тв можно оценить с помощью выражений

 

Могут быть учтены характеристики а/, П/а взаимосвязанных с в про­изводств, однотипных а, но на которых сохраняется электроснабжение.

Существует много методов повышения надежности. Основным явля­ется резервирование, т. е. применение дополнительных элементов для обеспечения повышенной надежности. Оно применяется в двух вари­антах: жесткое резервирование и резервирование путем переключения. В электрике применяется второе, основанное на автоматическом вклю­чении резерва (АВР) и использовании агрегатов гарантированного пи­тания (АГП). АВР является проверенным длительным опытом эксплуа­тации средством повышения надежности электроснабжения и работы электрооборудования промышленных предприятий. Эффективность работы обеспечивается применением, например, тиристорных выклю­чателей в схемах АВР, увеличением быстродействия приводов выклю­чателей.

Выбор агрегатов гарантированного питания и автономных электро­станций небольшой мощности обусловливается требованиями, предъ­являемыми к бесперебойности питания потребителей при переключе­нии основных источников питания на аварийные. АГП различаются по мощности, напряжению, роду тока, времени запуска и длительности работы. В качестве первичных источников энергии используются акку­муляторные батареи, дизель-генераторные агрегаты, газотурбинные установки, автономные передвижные электростанции. При отсутствии жестких требований в отношении времени перерыва питания могут использоваться автономные электростанции или АГП на базе дизель генераторов с маховиком на валу.

 

Кроме резервирования существуют другие методы, применяемые на практике, например метод, основанный на улучшении ремонтопри­годности оборудования и заключающийся в использовании втычных контактов применительно к электроаппаратам. Это резко сокращает время замены этих аппаратов в случае аварии (по сравнению с аппара­тами с болтовыми присоединениями).

Применяется также метод тренировки или "выжигания". Известно, что всякое изделие проходит через три стадии. Во время первой (на­чальной) стадии работа оборудования характеризуется относительно высокой интенсивностью отказов. Вторая стадия характеризуется по­стоянством интенсивности отказов. Третью стадию называют фазой износа, когда интенсивность отказов резко возрастает, что указывает на старение или износ оборудования. Метод основан на том, чтобы искусственно ускорить прохождение первой стадии и выйти на вторую, рабочую стадию.

Метод, основанный на испытании с разрушением, заключается в том, что, с одной стороны, если изделие подвергнуть чрезмерному на­пряжению, то оно откажет раньше времени, с другой стороны, если оно выдержит эти испытания, то, очевидно, в эксплуатации будет работать в менее тяжелых условиях. Этот метод используется широко при конт­рольных испытаниях кабелей повышенным напряжением.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.007 сек.)