Характеристики надежности электрооборудования и систем электроснабжения

Электроэнергетика реализует потребности в электроэнергиии производственной и социальной сферы. Эффективность энергетики оценивается, надежностью и экономичностью работы энергообрудования. А надежность энергообрудования непосредственно обусловлена грамотной эксплуатацией. Высококвалифицированный специалист должен знать и понимать основные методы теории надежности, теории массового обслуживания, способы комплектования и диагностирования энергоустановок. На основании этих знаний формируются принципы построения эффективных систем технического обслуживания и ремонта, а также основы организации и управления эксплуатацией энергооборудования.

В процессе эксплуатации оборудование переходит многократно из одного состояния в другое, как показано на рис. Первое и второе состояния определяются технологическими особенностями оборудования. Например, в сельском хозяйстве, наряду с круглогодичным использованием, часто наблюдается сезонная занятость. Продолжительность хранения и использования достаточно точно определяется производственными характеристиками оборудования[1].

Рисунок 1. Модель состояния оборудования

Частота перехода оборудованы из второго в третье состояние и продолжительность пребывания в ремонте заранее неизвестны. Также нельзя сразу определить частоту перехода в четвертое состояние. Но без этих данных нельзя организовать рациональное техническое обслуживание или ремонт. Такие сведения позволяют получить методы теории надежности. Во всех сферах деятельности и общения у человека возникает потребность оценить успешность своих действий или применения технических средств. В таких ситуациях возникает интуитивное представление о надежности как об уверенности в осуществлении своих замыслов, о стабильности взаимосвязей и другие различные понятия «надежности». Наука о надежности исключает произвольные толкования, заменяя их четкими понятиями, определениями, и устанавливает количественное описание свойств надежности. Надежность – свойство объекта 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 транспортировки (ГОСТ 27.002-83). Можно сказать, что надежность характеризует способность объекта сохранять свои первоначальные качества в процессе эксплуатации. Теория надежности возникла на стыке ряда научных дисциплин: теории вероятностей и случайных процессов, математической логики, технической диагностики и др. Она изучает закономерности изменения показателей качества объектов с течением времени, а также физическую природу этих изменений, В теории надежности изучение сложного явления изменчивости осуществляется путем использования идеализированных понятий о состояниях, свойствах и событиях и т.п. Приближенная замена реальных явлений и объектов идеализированными моделями позволяет установить количественные связи между интересующими показателями и определить эти показатели с достаточной для практики точностью.[3].

Способность объекта выполнять требуемые функции оценивается несколькими состояниями, в пределах которых параметры объекта остаются постоянными:

· Исправность – состояние объекта, при котором он соответствует всем установленным требованиям.

· Неисправность – состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из указанных требований.

· Работоспособность – состояние соответствия установленным требованиям тех параметров, которые характеризуют способность выполнять указанные функции.

· Неработоспособность – состояние, при котором хотя бы один параметр работоспособности не соответствует установленным требованиям.

·     Предельное состояние – состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима по условиям безопасности или нецелесообразна по экономическим критериям.

· Центральным понятием теории надежности служит отказ – событие, заключающееся в потере работоспособности, т.е. переход из работоспособного в неработоспособное состояние. Различают внезапные и постепенные, полные и частичные отказы.

· Внезапные отказы наступают неожиданно, мгновенно из-за внезапной концентрации нагрузки или аварийной ситуации.

· Постепенные отказы возникают под действием постепенного изменения свойств объектов, старения или износа деталей.

· Полный отказ приводит к полной потере работоспособности, а частичный – лишь к утрате отдельных функций объекта.

Объект (в теории надежности) - предмет определенного целевого назначения, в жизненном цикле которого выделяют стадии проектирования, изготовления и эксплуатации. Объектом может быть система или элемент.

Система – это совокупность взаимосвязанных устройств, предназначенная для самостоятельного достижения некоторой цели.

Элемент – часть системы, которая способна выполнять некоторые локальные функции системы.

Представление объекта в виде системы или элемента зависит от постановки задачи и является условной процедурой. Например, при изучении надежности парка электрооборудования предприятия электропривод рассматривается как элемент, а в других случаях он рассматривается как система, в которой выделяется ряд элементов (пусковая аппаратура, устройство защиты, двигатель и т.д.).

В свою очередь элементы и системы, допускающие восстановление работоспособности после отказа, называют восстанавливаемыми, а в противном случае – невосстанавливаемыми (неремонтируемыми). К первому виду относят, например, трансформаторы и двигатели, а ко второму – электроосветительные лампы и трубчатые нагреватели. Таким образом, элементы (системы), изучаемые в теории надежности, имеют три главных признака, характеризующих: природу отказов (внезапные и постепенные); виды отказов по их последствиям (полные и частичные); приспособленность к ремонту (ремонтируемые и неремонтируемые) [2].

В зависимости от сочетания этих признаков элементы (системы) разделяют на простые и сложные. Простым принято считать такой элемент, который имеет внезапные, полные отказы и является неремонтируемым. Сложный элемент имеет наряду с перечисленными и ряд дополнительных признаков, т.е. он имеет внезапные и постепенные отказы (или только 6 постепенные), отказы могут быть частичными, их последствия могут устраняться в процессе ремонта.

При изучении надежности объекта как способности сохранять свои параметры в процессе эксплуатации возникает необходимость оценивать стабильность этих параметров на разных этапах эксплуатации, приспособленность к ремонту и ряд других признаков. Поэтому надежность является сложным, комплексным свойством и включает ряд более простых свойств (в отдельности или в определенном сочетании):

· безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени;

· долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность объекта до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта;

· ремонтопригодность – приспособленность к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов (повреждений), к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов;

· сохраняемость – свойство объекта сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности во время хранения или транспортировки;

· устойчивость – способность объекта переходить при различных возмущениях от одного устойчивого режима к другому;

· живучесть – свойство системы противостоять крупным возмущениям, не допуская развития аварий.

На практике различают конструктивную и эксплуатационную надежность. Первая из них характеризует свойства объекта, заложенные при его проектировании и изготовлении. Эти свойства иногда называют номинальной надежностью, которая определяет способность к стабильному функционированию в типовых (номинальных) условиях эксплуатации.

Под эксплуатационной понимается надежность, наблюдаемая в условиях эксплуатации с учетом всей совокупности воздействий: дестабилизирующие факторы окружающей среды, реальные режимы использования, качество технического обслуживания и ремонтов.

Задачи эксплуатационной надежности приобрели большую актуальность в связи с тем, что многие виды электрооборудования энергетических предприятий, имея достаточно высокие показатели конструктивной надежности, по эксплуатационным показателям не отвечают требованиям производства.