Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Учебное пособие Основы энергосбережения.doc
Скачиваний:
63
Добавлен:
20.12.2018
Размер:
1.84 Mб
Скачать

3.2. Надежность в энергетике

Надежность — свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени свои эксплуатационные пока­затели в заданных пределах, соответствующих заданным ре­жимам и условиям использования, технического обслужива­ния, ремонтов, хранения и транспортирования. Понятие на­дежности очень широкое, его нельзя охарактеризовать с по­мощью какого-либо одного показателя. Надежность объекта обеспечивается его безотказностью, ремонтопригодностью, сохраняемостью и долговечностью, а также способностью противостоять природным и техногенным катастрофам.

Различают два основных состояния объекта: работоспособ­ность и отказ. Работоспособность — это состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции с пара­метрами, установленными требованиями технической доку­ментации. Отказ — это нарушение работоспособности. След­ствием отказов энергетических объектов может быть значи­тельный экономический и социальный ущерб. Отказы, которые ха­рактеризуются крупными нарушениями режима объекта, приводящими к частичному или полному его разрушению, создающими опасность. По характеру функционирования энергетические объекты могут быть: а) восстанавливаемыми, которые после наруше­ния работоспособности ремонтируются и вновь включаются в работу; б) невосстанавливаемыми, которые используются од­нократно до отказа, после чего должны заменяться. Большин­ство энергетических объектов относится к числу восстанавли­ваемых.

Итак, надежность — это понятие тех­нико-экономическое, поскольку повышение надежности объек­та, как правило, требует дополнительных затрат, связанных с применением материалов и деталей повышенного качества, с созданием резервных элементов. В то же время снижение надеж­ности ведет к росту ущерба у потребителей, к росту затрат на соз­дание ремонтных служб и запасов деталей для ремонта.

Для количественной оценки надежности в настоящее время используются методы теории вероятности и математической статистики, рассматривающие отказ как случайное событие.

3.3. Качество электрической энергии

К показателям качества в электрических сетях постоянно­го тока относятся: отклонения напряжения, колебания напря­жения, коэффициент пульсации напряжения; в электричес­ких сетях однофазного переменного тока: отклонения часто­ты, отклонения напряжения, колебания частоты, колебания напряжения, несинусоидальность формы кривой напряже­ния; в электрических сетях трехфазного переменного тока: от­клонения частоты, отклонения напряжения, колебания нап­ряжения, несинусоидальность формы кривой напряжения, смещение нейтрали и несимметрия напряжения основной час­тоты. Все перечисленные показатели могут быть разделены на показатели, характеризующие качество частоты, и показате­ли, характеризующие качество напряжения.

Одним из основных показателей качества электроэнергии являет­ся частота переменного тока. Стандартным значением частоты в нашей стране является 50 Гц. Частота в электрических сис­темах обычно изменяется в относительно узких пределах. По­этому пользуются показателем отклонений частоты от номи­нального значения. Отклонением частоты называется раз­ность между фактическим (fф) и номинальным (fн) значениями частоты:

Δf= fф - fн

В современных крупных автоматически регулируемых энергетических системах СНГ допустимыми значениями явля­ются = Δf ± 0,1 Гц. Современные регулирующие устройства позволяют обеспечить поддержание частоты в столь узких гра­ницах без особого удорожания этих устройств. Вместе с тем та­кие узкие пределы изменения частоты диктуются и экономи­ческими соображениями, связанными с применением электро­энергии, поскольку более значительные изменения частоты мо­гут вызывать изменения технических и экономических показа­телей работы электроприемников и аппаратуры. Это связано пре­жде всего с существенным влиянием частоты на число оборотов электродвигателей, а следовательно, и на производительность механизмов. Снижение частоты приводит к сокращению числа оборотов двигателей, уменьшению их производительности, снижению экономических показателей их работы. Поскольку практически все современные технологические устройства автоматизированы, то изменение частоты электрического тока нарушает режим работы и это существенно сказывается на качестве выполняемой работы.

Отклонения напряжения измеряются разностью фактичес­кого значения напряжения Uф и номинального его значения UH:

U=Uф- Uн.

Иногда его выражают в процентах к номинальному значе­нию, т.е. U,% = (UфUн)/Uн 100, %.

При этом под отклонениями понимают медленные плавные изменения напряжения, обусловленные изменением нагрузки во времени. В условиях нормальной работы допускаются сле­дующие предельные значения отклонений от номинального напряжения: рабочее освещение в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение, — от -2,5 до +5 %; на зажимах электродвигателей и аппаратов для их пуска и уп­равления — от -5 до +10 %; на зажимах остальных электро­приемников — в пределах ±0,5 %. По техническим условиям могут быть допущены и более высокие значения отклонений напряжений. Указанные технически допустимые пределы от­клонений напряжения, по существу, являются более простой формой учета условий экономичности. Снижение напря­жения оказывает неблагоприятное воздействие на работу осве­тительных ламп и электрических двигателей, составляющих вместе с лампами значительную часть всех приемников элек­троэнергии. Снижение напряжения вызывает резкое умень­шение светового потока ламп накаливания и коэффициента их полезного действия. При напряжении на 5 % меньше номи­нального световой ноток уменьшается на 18 %, а снижение напряжения на 10 % приводит уже к уменьшению светового потока приблизительно па 30 % . С этим связано и значитель­ное уменьшение освещенности рабочих мест на производстве, что влечет за собой снижение производительности труда и ухудшение его качества. Увеличивается при этом и число нес­частных случаев.

При повышении напряжения свыше номинального свето­вой поток ламп накаливания значительно увеличивается, но зато сокращается срок их службы. Так, при повышении нап­ряжения на 10 % световой поток увеличивается примерно на 30 %, а срок службы ламп сокращается почти в 3 раза.

Что касается электрических двигателей, то понижение напряжения значительно уменьшает крутящий момент, что приводит к остановке или невозможности запуска двигателей. При пониженном напряжении у двигателей ухудшается КПД и происходит процесс более интенсивного нагревания и старения изоляции из-за увеличения тока, проходящего по обмоткам. В ряде слу­чаев снижается производительность соединенных с двигате­лем механизмов. Иногда снижение напряжения может при­вести к тяжелым системным авариям. Расчеты показывают, что при длительной работе полностью загруженного двигателя с отклонениями напряжения на зажимах U, % = ±10 % срок его службы сокращается примерно вдвое.

Работа электротермических установок при снижении нап­ряжения на их зажимах существенно ухудшается, увеличива­ется длительность технологического процесса, а в некоторых случаях происходит полное его расстройство. Падение напря­жения на зажимах электропечей приводит к снижению их производительности. Аналогично на электролизных установ­ках снижается производительность, повышаются удельные расходы электроэнергии и увеличивается себестоимость про­дукции.