Affidabilità delle apparecchiature elettriche e dei sistemi di alimentazione

Concetti di base e definizioni di affidabilità

L'affidabilità è strettamente correlata a vari aspetti del funzionamento degli impianti elettrici. Affidabilità: la proprietà di un oggetto di svolgere determinate funzioni, mantenendo nel tempo i valori dei suoi indicatori di prestazione entro determinati limiti, corrispondenti a determinate modalità e condizioni di utilizzo, manutenzione, riparazione, conservazione e trasporto.

Affidabilità in termini di sistemi di alimentazione: alimentazione continua entro limiti accettabili indicatori della sua qualità ed eliminando situazioni pericolose per le persone e per l'ambiente. In questo caso, l'oggetto dovrebbe funzionare.

Sotto operabilità si intende un tale stato degli elementi dell'apparecchiatura elettrica, in cui sono in grado di svolgere le funzioni specificate, mantenendo i valori dei parametri specificati entro i limiti stabiliti dalla documentazione normativa e tecnica.In questo caso, gli elementi potrebbero non soddisfare, ad esempio, i requisiti relativi all'aspetto.

Viene chiamato un evento che coinvolge un guasto dell'apparecchiatura rigetto... Le cause dei guasti possono essere difetti di progettazione, fabbricazione e riparazione, violazioni di norme e regolamenti operativi, processi di usura naturale. Per la natura del cambiamento dei parametri principali dell'apparecchiatura elettrica fino al momento del guasto, si distinguono tra guasti improvvisi e graduali.

Un guasto improvviso è chiamato guasto che si verifica a seguito di un improvviso cambiamento brusco in uno o più parametri di base (rottura di fase del cavo e delle linee aeree, distruzione delle connessioni di contatto nei dispositivi, ecc.).

Il danno graduale è chiamato danno che si verifica a seguito di un lungo e graduale cambiamento dei parametri, solitamente dovuto all'invecchiamento o all'usura (deterioramento della resistenza di isolamento di cavi, motori, aumento della resistenza di contatto delle connessioni di contatto, ecc.). Allo stesso tempo, le variazioni del parametro rispetto al livello iniziale possono in molti casi essere registrate utilizzando dispositivi di misurazione.

Non c'è alcuna differenza fondamentale tra guasti improvvisi e graduali. i guasti improvvisi nella maggior parte dei casi sono il risultato di un cambiamento graduale, ma nascosto all'osservazione, dei parametri (ad esempio, l'usura dei gruppi meccanici dei contatti dell'interruttore), quando la loro distruzione è percepita come un evento improvviso.

Un guasto irreversibile indica una perdita di prestazioni... Intermittente: guasto ripetutamente autoeliminante di un oggetto.Se il fallimento di un oggetto non è dovuto al fallimento di un altro oggetto, allora è considerato indipendente, altrimenti dipendente.

Un guasto derivante da un'imperfezione o violazione delle regole e dei regolamenti di progettazione stabiliti è chiamato strutturale... Un guasto che si è verificato a seguito di un'imperfezione o violazione del processo stabilito di produzione o riparazione di un oggetto effettuato in un'impresa di riparazione - produzione … Guasto a seguito di violazione delle regole o delle condizioni operative stabilite — operativo… Motivo del rifiuto — difetto.

L'affidabilità è una delle proprietà delle apparecchiature elettriche e dei sistemi di alimentazione che si manifesta solo durante il funzionamento. L'affidabilità è definita durante la progettazione, garantita durante la produzione, consumata e mantenuta durante il funzionamento.

L'affidabilità è una proprietà complessa che, a seconda delle specifiche degli impianti elettrici e delle condizioni del suo funzionamento, può includere: affidabilità, durata, manutenzione, stoccaggio separatamente o in una determinata combinazione, sia per gli impianti elettrici che per i suoi singoli elementi .

A volte l'affidabilità è equiparata all'affidabilità (in questo caso l'affidabilità è considerata in "senso stretto").

Affidabilità: la proprietà dei mezzi tecnici per mantenere l'operatività continua per un certo periodo di tempo. È il componente più importante dell'affidabilità degli impianti elettrici, a seconda dell'affidabilità degli elementi, del loro schema di connessione, delle caratteristiche strutturali e funzionali e delle condizioni operative.

Durata: la proprietà dei mezzi tecnici per rimanere in servizio fino al verificarsi dello stato limite con il sistema stabilito di manutenzione e riparazione.

Nel caso in esame, lo stato limite dei mezzi tecnici è determinato dall'impossibilità del loro ulteriore funzionamento, che è causato o da una diminuzione dell'efficienza, o da requisiti di sicurezza, o dall'inizio dell'obsolescenza.

Manutenzione — la proprietà dei mezzi tecnici, che è l'adattabilità alla prevenzione e all'individuazione della causa del danno e all'eliminazione delle loro conseguenze attraverso la manutenzione e la riparazione.

La manutenzione caratterizza la maggior parte degli elementi degli impianti elettrici e non ha senso solo per quegli elementi che non vengono riparati durante il funzionamento (ad esempio, gli isolatori delle linee aeree (AT)).

Persistenza: la proprietà dei mezzi tecnici per mantenere continuamente una condizione utile (nuova) e utile durante lo stoccaggio e il trasporto. La conservazione degli elementi in PP è caratterizzata dalla loro capacità di resistere agli effetti negativi delle condizioni di stoccaggio e trasporto.

La scelta degli indicatori quantitativi di affidabilità dipende dal tipo di apparecchiatura elettrica. Sono definiti irrecuperabili quegli elementi degli impianti elettrici le cui prestazioni in caso di danno non possono essere ripristinate durante il funzionamento (trasformatori di corrente, inserti di cavi, ecc.).

Recuperabili sono prodotti le cui prestazioni in caso di danno devono essere ripristinate durante il funzionamento. Esempi di tali prodotti sono macchine elettriche, trasformatori di potenza, ecc.

L'affidabilità dei prodotti rigenerati è determinata dalla loro affidabilità, durata, manutenzione e conservazione, mentre l'affidabilità dei prodotti non rinnovabili è determinata dalla loro affidabilità, durata e conservazione.

Fattori che influenzano l'affidabilità degli elementi dell'impianto elettrico

Gli impianti elettrici utilizzati per la trasformazione, trasmissione e distribuzione di energia elettrica sono esposti a un gran numero di fattori che possono essere classificati in quattro gruppi: influenze ambientali, errori operativi, accidentali, di progettazione e di installazione.

I fattori ambientali, in cui funzionano gli elementi degli impianti elettrici, includono l'intensità dei temporali e l'attività del vento, i depositi di ghiaccio, le forti piogge, le precipitazioni, la nebbia densa, il gelo, la rugiada, la radiazione solare e altri. La maggior parte dei fattori ambientali sono elencati nei libri di riferimento sul clima.

Per quanto riguarda i dispositivi di trasferimento - linee aeree di tutte le classi di tensione - i fattori più caratteristici che contribuiscono al loro danneggiamento sono gli acquazzoni, le precipitazioni, la nebbia fitta, il gelo e la rugiada, e per i trasformatori di potenza installati su impianti elettrici di tipo aperto, i fattori della ambiente includono l'energia solare, la radiazione, la pressione atmosferica, la temperatura ambiente (fattore strettamente correlato alla categoria di località e alle condizioni climatiche).

Una caratteristica del funzionamento degli elementi delle installazioni elettriche di tipo aperto di tutte le classi di tensione è il cambiamento di tutti i fattori, ad esempio un cambiamento di temperatura da + 40 ± a -50 ± C.Le fluttuazioni dell'intensità dell'attività dei temporali nelle regioni del nostro paese variano da 10 a 100 o più ore di temporale all'anno.

L'impatto di fattori climatici esterni porta alla comparsa di difetti durante il funzionamento: bagnatura dell'olio nei trasformatori e negli interruttori automatici dell'olio, bagnatura dell'isolamento nel serbatoio e isolamento delle traverse degli interruttori dell'olio, bagnatura del telaio passante, distruzione dei supporti e degli isolanti delle boccole sotto il ghiaccio, il carico del vento, ecc. Pertanto, per ogni regione climatica, durante il funzionamento di un impianto elettrico, è necessario tenere conto dei fattori ambientali.

I fattori operativi includono il sovraccarico degli elementi dell'impianto elettrico, le correnti di cortocircuito (sovracorrente), vari tipi di sovratensione (arco elettrico, commutazione, risonanza, ecc.).

Secondo le regole del funzionamento tecnico, le linee aeree 10 - 35 kV con neutro isolato possono funzionare in presenza di un guasto a terra monofase e la durata della loro rimozione non è standardizzata. In queste condizioni operative, i guasti da arco nelle reti di distribuzione ramificate sono la causa principale del guasto dell'isolamento indebolito.

Per i trasformatori di potenza, i fattori operativi più sensibili sono il loro sovraccarico, le forze meccaniche sugli avvolgimenti durante le correnti di cortocircuito. Un posto significativo nei fattori operativi è occupato dalla qualificazione del personale e dagli effetti che l'accompagnano (errori del personale, riparazioni e manutenzioni di scarsa qualità, ecc.).

Il gruppo di fattori che influenzano indirettamente l'affidabilità degli impianti elettrici comprende errori di progettazione e installazione: non conformità con le linee guida durante la progettazione, non conformità con i requisiti di affidabilità, non conformità con l'entità delle correnti capacitive nelle reti da 10 a 35 kV e la loro compensazione durante lo sviluppo di reti, produzione di bassa qualità di elementi di installazione elettrica, difetti di installazione, ecc.

Un piccolo gruppo di fattori che influenzano l'affidabilità degli impianti elettrici in funzione sono fattori accidentali: collisione di macchine agricole e di trasporto su supporti, sovrapposizione di un veicolo in movimento sotto le linee aeree, interruzione di cavi, ecc.

Affidabilità dell'alimentazione ai consumatori

È tecnicamente possibile realizzare tali sistemi e quelli che falliscono raramente si verificano (elementi altamente affidabili con un perfetto sistema di servizio tonico, l'uso di circuiti con tagli multipli, ecc.). Ma la creazione di tali sistemi richiederà maggiori investimenti. e costi operativi. Esistono, quindi, soluzioni per migliorare l'aspetto economico dell'affidabilità: si tende non alla massima affidabilità ottenibile, ma ad una razionale, ottimale secondo ogni criterio tecnico ed economico.

Per soluzioni di design standard PUE non richiede calcoli di affidabilità: vengono evidenziate le categorie di consumatori di energia in termini di affidabilità dell'alimentazione (in generale, si differenziano per l'entità del danno derivante da un'interruzione di corrente), per le quali la ridondanza delle reti (il numero di fonti indipendenti) e il presenza di automazioni di emergenza (durata consentita della mancanza di alimentazione).

In termini di garanzia dell'affidabilità dell'alimentazione, PUE divide i consumatori elettrici in tre categorie: prima, seconda e terza. L'assegnazione di un ricevitore elettrico a una o un'altra categoria in termini di affidabilità deve avvenire sulla base della documentazione normativa, nonché nella parte tecnologica del progetto (ovvero, è determinata dai progettisti).

Per maggiori dettagli sulle caratteristiche di ciascuna categoria, vedere qui: Categorie di affidabilità dell'alimentazione dei ricevitori elettrici