общие понятия и определения

Объект − предмет определенного целевого назначения, рассматри­ваемый с точки зрения анализа надежности. В пособии описываются объек­ты электроэнергетики и технологические установки, использующие электро­энергию.

Элемент − объект, надежность которого изучается независимо от на­дежности составляющих его частей.

Система − совокупность совместно функционирующих элементов, объ­единенных для выполнения единой задачи.

Изделие − элемент, надежность которого рассматривается независимо от его места и функции в системе.

Энергетическая система − совокупность электростанций, электриче­ских и тепловых сетей, объединенных общностью режима в непрерывном процессе производства, преобразования и распределения электрической энер­гии и тепла при общем управлении этим режимом.

Система электроснабжения (СЭС) − объединенная общим производст­венным процессом совокупность элементов электрической системы: электри­ческие сети, источники питания этих сетей, электроприемники и соответст­вующие аппараты управления и резервирования.

Электрическая сеть − совокупность воздушных и кабельных линий электропередачи и электрических подстанций, функционирующих на одной территории.

Система электроснабжения промышленного предприятия − СЭС, предназначенная для питания электроэнергией промышленных объектов.

Система электроснабжения города − СЭС, предназначенная для пита­ния потребителей различного назначения, расположенных на территории го­рода.

Система электроснабжения сельскохозяйственного района − СЭС, предназначенная для питания потребителей сельскохозяйственного назначе­ния, расположенных в сельской местности.

Электроустановка − установка, в которой производится, передается, распределяется или потребляется электрическая энергия.

Технологическая установка − установка, выполняющая технологиче­скую операцию.

Независимый источник питания − источник питания, на котором на­пряжение сохраняется при исчезновении напряжения на других источниках питания.

Электроприемник − устройство, предназначенное для приема и исполь­зования электрической энергии.

Потребитель − одни или группа приемников электрической энергии предприятия или организации.

Схема электрических соединений СЭС − схематическое представление связей между источниками питания и пунктами преобразования, распределе­ния и потребления электрической энергии.

Схема замещения (по надежности) − условное представление схемы электрических соединений, состоящей из элементов с надежностными харак­теристиками.

Резервирование − метод повышения надежности объекта введением из­быточности.

Свойства объектов

Надежность − свойство объекта выполнять заданные функции в заданном объеме при определенных условиях функционирования.

Безотказность − свойство объекта непрерывно сохранять работоспо­собность в течение некоторого времени.

Долговечность − свойство объекта сохранять работоспособность дли­тельно, с возможными перерывами на ремонт, вплоть до разрушения или дру­гого предельного состояния (например, по условиям безопасности).

Ремонтопригодность − свойство объекта, заключающееся в его приспо­собленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отка­зов, повреждений и устранению их последствий.

Функция реакции − свойство системы электроснабжения или потребле­ния реагировать на изменения напряжения в зависимости от их величины и продолжительности.

Состояния объектов

Исправное состояние − состояние объекта, при котором он соответст­вует всем требованиям, установленным нормативно-технической документа­цией.

Неисправное состояние − состояние объекта, при котором он не соот­ветствует всем установленным требованиям.

Работоспособное состояние − состояние объекта, при котором он спо­собен выполнять заданные функции.

Неработоспособное состояние − состояние объекта, при котором он не способен выполнять заданные функции.

Рабочее состояние − состояние объекта, при котором он выполняет за­данные функции.

Нерабочее состояние − состояние объекта, при котором он не выполняет заданные функции.

Работоспособный объект может быть в рабочем и нерабочем состоянии.

События и процессы

Повреждение − нарушение исправности объекта или его составных час­тей в результате влияния внешних воздействий, превышающих установлен­ные нормативно-технической документацией уровни.

Отказ − событие, состоящее в полной или частичной утрате объектом работоспособного состояния. Соответственно отказы подразделяются на пол­ные и частичные.

Отключение − перевод объекта из рабочего в нерабочее состояние.

Преднамеренное отключение − отключение, намеченное и выполненное обслуживающим персоналом.

Восстановление − событие, заключающееся в переходе из неработоспо­собного состояния в работоспособное.

Включение − перевод объекта из нерабочего состояния в рабочее.

Старение − процесс постепенного изменения физико-химических свойств объекта, вызываемый действием факторов, независимых от режима 1 работы объекта.

Износ − процесс постепенного изменения физико-химических свойств объекта, вызываемый действием зависящих от режима работы объекта фак­торов.

Обслуживание − совокупность мер, предпринимаемых для сохранения или восстановления исправности объекта.

Ремонт − совокупность мер, предпринимаемых для восстановления ра­ботоспособности объекта.

Оперативные переключения − изменения схемы или режима работы объ­екта, выполняемые обслуживающим персоналом.

Причины и характер повреждений основных элементов систем электроснабжения

Самым ненадежным элементом СЭС являются линии электропередачи (ЛЭП) из-за их большой протяженности и влияния на них большого числа различных внешних воздействий. В городских сетях около 85% отключений приходятся на долю ЛЭП, а в сельских сетях — 90+95%. Отказом линии элек­тропередачи называется всякое вынужденное отключение при ее поврежде­ниях.

Воздушные линии электропередачи

Различают устойчивые повреждения воздушных линий (опоры, провода, изоляторы) и неустойчивые (самовосстанавливающиеся). Последние ликви­дируются путем успешного действия устройств автоматического повторного включения (АПВ) или ручного включения.

Основными причинами повреждения воздушных линий (ВЛ) являются:

− грозовые перекрытия изоляции;

− гололедно-изморозевые отложения;

− ветровые нагрузки;

− вибрация и пляска проводов;

− возгорание деревянных опор;

− ослабление прочности деталей опор;

− повреждение опор и проводов автотранспортом и др.

Внешние воздействия приводят к перекрытию изоляции, разрушению изоляторов, обрыву проводов, падению опор.

Повреждения BЛ возможны и в нормальных условиях работы из-за:

− превышения фактических электрических нагрузок расчетных зна­чений;

дефектов, возникших при изготовлении опор, проводов, изоля­торов;

− неправильного применения типов проводов, опор, изоляторов по природно-климатическим зонам;

− нарушения правил монтажа и сооружения BЛ;

− недостатков эксплуатации (несоблюдения сроков и объемов про­верок, текущих и капитальных ремонтов).

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.