Fiabilitat dels equips elèctrics i sistemes de potència
Conceptes bàsics i definicions de fiabilitat
La fiabilitat està estretament relacionada amb diversos aspectes del funcionament de les instal·lacions elèctriques. Fiabilitat - la propietat d'un objecte de realitzar determinades funcions, mantenint a temps els valors dels seus indicadors de rendiment dins de determinats límits, corresponents a determinades maneres i condicions d'ús, manteniment, reparació, emmagatzematge i transport.
Fiabilitat en termes de sistemes d'alimentació: subministrament continu dins dels límits acceptables indicadors de la seva qualitat i eliminant situacions perilloses per a les persones i el medi ambient. En aquest cas, l'objecte hauria de funcionar.
Per operativitat significa tal estat dels elements de l'equip elèctric, en què són capaços de realitzar les funcions especificades, mantenint els valors dels paràmetres especificats dins dels límits establerts per la documentació normativa i tècnica.En aquest cas, els elements poden no complir, per exemple, els requisits relacionats amb l'aparença.
Un esdeveniment que implica una fallada en l'equip s'anomena rebuig... Les causes de les avaries poden ser defectes de disseny, fabricació i reparació, infraccions de normes i reglaments de funcionament, processos de desgast natural. Per la naturalesa del canvi dels principals paràmetres de l'equip elèctric fins al moment de la fallada, es distingeixen entre fallades sobtades i graduals.
Una fallada sobtada s'anomena fallada que es produeix com a resultat d'un canvi brusc sobtat en un o més paràmetres bàsics (ruptura de fase de cables i línies aèries, destrucció de connexions de contacte en dispositius, etc.).
El dany gradual s'anomena dany que es produeix com a conseqüència d'un canvi llarg i gradual dels paràmetres, generalment a causa de l'envelliment o el desgast (deteriorament de la resistència d'aïllament dels cables, motors, augment de la resistència de contacte de les connexions de contacte, etc.). Al mateix temps, els canvis en el paràmetre en comparació amb el nivell inicial es poden registrar en molts casos mitjançant aparells de mesura.
No hi ha una diferència fonamental entre els fracassos sobtats i graduals. Els errors sobtats en la majoria dels casos són el resultat d'un canvi gradual, però ocult de l'observació, dels paràmetres (per exemple, el desgast dels conjunts mecànics dels contactes de l'interruptor), quan la seva destrucció es percep com un esdeveniment sobtat.
Una fallada no reversible indica una pèrdua de rendiment... Intermitent: fallada repetida d'autoeliminació d'un objecte.Si la fallada d'un objecte no es deu a la fallada d'un altre objecte, llavors es considera independent, en cas contrari — dependent.
Una fallada derivada d'una imperfecció o violació de les normes i reglaments de disseny establerts s'anomena estructural... Una fallada que es va produir com a resultat d'una imperfecció o violació del procés establert de producció o reparació d'un objecte realitzat en una empresa de reparació: producció … Falla com a conseqüència de la violació de les normes o condicions de funcionament establertes — operativa... Motiu de rebuig — defecte.
La fiabilitat és una de les propietats dels equips elèctrics i dels sistemes d'alimentació que només es manifesta durant el funcionament. La fiabilitat es defineix durant el disseny, s'assegura durant la fabricació, es consumeix i es manté durant el funcionament.
La fiabilitat és una propietat complexa que, depenent de les especificitats de les instal·lacions elèctriques i de les condicions del seu funcionament, pot incloure: fiabilitat, durabilitat, manteniment, emmagatzematge per separat o en una determinada combinació, tant per a les instal·lacions elèctriques com per als seus elements individuals. .
De vegades, la fiabilitat s'equipara amb la fiabilitat (en aquest cas, la fiabilitat es considera en el "sentit estret").
Fiabilitat: propietat dels mitjans tècnics per mantenir l'operabilitat contínua durant un període de temps determinat. És el component més important de la fiabilitat de les instal·lacions elèctriques, en funció de la fiabilitat dels elements, el seu esquema de connexió, les característiques estructurals i funcionals i les condicions de funcionament.
Durabilitat: la propietat dels mitjans tècnics de romandre en servei fins a l'aparició de l'estat límit amb el sistema establert de manteniment i reparació.
En el cas que es tracta, l'estat límit dels mitjans tècnics ve determinat per la impossibilitat del seu posterior funcionament, que es deu a una disminució de l'eficiència, o bé als requisits de seguretat, o a l'inici de l'obsolescència.
Manteniment: propietat dels mitjans tècnics, que és l'adaptabilitat a la prevenció i la detecció de la causa del dany i l'eliminació de les seves conseqüències mitjançant el manteniment i la reparació.
El manteniment caracteritza la majoria dels elements de les instal·lacions elèctriques i no té sentit només per a aquells elements que no es reparen durant el funcionament (per exemple, aïllants de línies aèries (HV)).
Persistència: propietat dels mitjans tècnics per mantenir contínuament un estat de servei (nou) i de servei durant l'emmagatzematge i el transport. La preservació dels elements de PP es caracteritza per la seva capacitat de suportar els efectes negatius de les condicions d'emmagatzematge i transport.
L'elecció dels indicadors quantitatius de fiabilitat depèn del tipus d'equip d'alimentació. S'anomenen irrecuperables aquells elements de les instal·lacions elèctriques el rendiment dels quals en cas d'avaria no es pot restablir durant el funcionament (transformadors de corrent, insercions de cables, etc.).
Recuperables són productes el rendiment dels quals en cas de dany s'ha de restaurar durant el funcionament. Exemples d'aquests productes són màquines elèctriques, transformadors de potència, etc.
La fiabilitat dels productes remanufacturats està determinada per la seva fiabilitat, durabilitat, manteniment i emmagatzematge, i la fiabilitat dels productes no renovables està determinada per la seva fiabilitat, durabilitat i emmagatzematge.
Factors que afecten la fiabilitat dels elements de la instal·lació elèctrica
Les instal·lacions elèctriques utilitzades per a la transformació, transmissió i distribució d'electricitat estan exposades a un gran nombre de factors que es poden classificar en quatre grups: influències ambientals, errors operatius, accidentals, de disseny i d'instal·lació.
Els factors ambientals, on funcionen els elements de les instal·lacions elèctriques, inclouen la intensitat de les tempestes i l'activitat del vent, els dipòsits de gel, les pluges intenses, les precipitacions, la boira densa, les gelades, la rosada, la radiació solar i altres. La majoria dels factors ambientals s'enumeren als llibres de referència sobre el clima.
Pel que fa als dispositius de transferència —línies aèries de totes les classes de tensió—, els factors més característics que contribueixen al seu dany són els ruixats de pluja, les precipitacions, la boira densa, les gelades i la rosada, i per als transformadors de potència instal·lats en instal·lacions elèctriques de tipus obert, els factors de la El medi ambient inclou l'energia solar, la radiació, la pressió atmosfèrica, la temperatura ambient (un factor estretament relacionat amb la categoria de la ubicació i les condicions climàtiques).
Una característica del funcionament dels elements d'instal·lacions elèctriques de tipus obert de totes les classes de tensió és el canvi de tots els factors, per exemple, un canvi de temperatura de + 40 ± a -50 ± C.Les fluctuacions en la intensitat de l'activitat de les tempestes a les regions del nostre país varien entre les 10 i les 100 hores o més de tempestes a l'any.
L'impacte dels factors climàtics externs condueix a l'aparició de defectes durant el funcionament: humectació de l'oli en transformadors i interruptors de circuit d'oli, humectació de l'aïllament al dipòsit i aïllament de les travesses dels interruptors d'oli, humectació del marc de la boquilla, destrucció dels suports i aïllants de casquilles sota gel, càrrega de vent, etc. Per tant, per a cada regió climàtica, durant el funcionament d'una instal·lació elèctrica, cal tenir en compte els factors ambientals.
Els factors operatius inclouen la sobrecàrrega dels elements de la instal·lació elèctrica, els corrents de curtcircuit (sobreintensitat), diversos tipus de sobretensions (arc, commutació, ressonància, etc.).
D'acord amb les normes de funcionament tècnic, les línies aèries de 10 a 35 kV amb un neutre aïllat poden funcionar en presència d'una falla a terra monofàsica i la durada de la seva eliminació no està estandarditzada. En aquestes condicions de funcionament, les falles d'arc a les xarxes de distribució ramificades són la principal causa de la fallada de l'aïllament debilitat.
Per als transformadors de potència, els factors operatius més sensibles són la seva sobrecàrrega, les forces mecàniques sobre els bobinats en curtcircuit a través dels corrents. Un lloc important en els factors d'explotació l'ocupa la qualificació del personal i els efectes que l'acompanyen (errors del personal, reparacions i manteniment de mala qualitat, etc.).
El grup de factors que afecten indirectament la fiabilitat de les instal·lacions elèctriques inclouen errors de disseny i instal·lació: incompliment de les directrius durant el disseny, incompliment dels requisits de fiabilitat, incompliment de la magnitud dels corrents capacitius en xarxes de 10 a 35 kV i la seva compensació durant el desenvolupament de xarxes, producció de baixa qualitat d'elements d'instal·lació elèctrica, defectes d'instal·lació, etc.
Un petit grup de factors que afecten la fiabilitat de les instal·lacions elèctriques en funcionament són factors accidentals: xoc de màquines de transport i agrícoles sobre suports, solapament d'un vehicle en moviment sota les línies aèries, interrupció de cables, etc.
Fiabilitat del subministrament elèctric als consumidors
Tècnicament és possible crear aquests sistemes, i els que fallen rarament es produiran (elements altament fiables amb un sistema de servei tònic perfecte, ús de circuits amb múltiples talls, etc.). Però la creació d'aquests sistemes requerirà una inversió més gran. i costos d'explotació. Per tant, hi ha solucions per millorar l'aspecte econòmic de la fiabilitat: no busquen la màxima fiabilitat assolible, sinó una de racional, òptima segons cada criteri tècnic i econòmic.
Per a solucions de disseny estàndard PUE no requereix càlculs de fiabilitat: les categories es destaquen els consumidors d'energia pel que fa a la fiabilitat de la font d'alimentació (en general, es diferencien en la quantitat de danys per una fallada d'alimentació), per a la qual cosa la redundància de les xarxes (el nombre de fonts independents) i la presència d'automatització d'emergència (durada permesa de la fallada d'alimentació).
Pel que fa a la fiabilitat de la font d'alimentació, PUE divideix els consumidors elèctrics en tres categories: primera, segona i tercera. L'assignació d'un receptor elèctric a una o altra categoria en termes de fiabilitat s'ha de fer sobre la base de la documentació reglamentària, així com en la part tecnològica del projecte (és a dir, que la determinen els enginyers de disseny).
Per a més detalls sobre les característiques de cada categoria, consulteu aquí: Categories de fiabilitat de la font d'alimentació dels receptors elèctrics