Online Electric

Наука о надежности занимается анализом общих закономерностей, определяющих долговечность работы различных устройств и сооружений, разработкой способов предупреждения отказов на стадиях проектирования, сооружения, эксплуатации, оценивает количественно вероятность того, что характеристики объекта будут в пределах технических норм на протяжении заданного периода времени.

Основные принципы расчета эксплуатационной надежности были даны в 30–40-х годах прошлого века. Теория надежности применительно к энергетическим системам и оборудованию имеет ряд особенностей и опирается на специальные дисциплины: «Электрические системы и сети», «Переходные процессы в энергосистемах», «Электрические машины», «Релейная защита и автоматика». Математический аппарат теории надежности основан на применении таких разделов современной математики как: теория случайных процессов, теория массового обслуживания, математическая логика, теория графов, теория распознавания образов, теория экспертных оценок, а также теория вероятностей, математическая статистика и теория множеств. Проблема надежности в технике вызвала к жизни новые научные направления такие как: теория надежности, физика отказов, техническая диагностика, статистическая теория прочности, инженерная психология, исследование операций, планирование эксперимента.

Проблема надежности управления энергетических систем за последние 2–3 десятилетия резко обострилась. Это вызвано следующими причинами:

• резким увеличением сложности энергосистем, включающих миллионы потребителей, тысячи узлов и элементов;
• экстремальностью условий эксплуатации многих элементов энергосистем (высокие скорости, ускорения, температуры и давления, вибрация, повышенная радиация и т.д.);
• повышение требований к качеству работы (эффективность, высокие параметры энергии);
• увеличение ответственности, функций, выполняемых энергосистемой (высокой экономической и технической ценой отказа);
• полной или частичной автоматизацией, широким использованием IBM для управления, и как следствие, исключением или уменьшением непосредственного контроля человеком работы энергосистемы и ее элементов.

Кроме того, в энергосистемах различных стран последние несколько десятков лет наблюдается тенденция укрупнения всех элементов, увеличение их единичной мощности. Указанные обстоятельства привели к тому, что обеспечение надежности энергетических систем стало ключевой проблемой современной энергетики.

Надежность характеризуется повреждаемостью оборудования, ожидаемой продолжительностью бесперебойной работы, длительностью перерыва питания электроэнергией, а также ущербом от перерыва питания и другими факторами.

Повреждаемость энергетической системы слагается из повреждаемости электрооборудования, из-за нарушения правильной эксплуатации, некачественной ревизии и профилактики, ошибочных действий персонала, неблагоприятных условий окружающей среды.

Большое значение для обеспечения бесперебойного питания и успешной ликвидации аварии имеет правильная эксплуатация электрохозяйства промышленных предприятий.

Одной из главных проблем в энергетических системах является обеспечение оптимальной надежности энергетических систем, при которой приведенные ежегодные затраты, включая ущерб от перерывов электропитания, будут минимальны.

Основной задачей теории надежности является разработка и изучение методов обеспечения эффективности работы различных объектов в процессе их эксплуатации, а также в определении и изучении количественных характеристик надежности и их связи с показателями экономичности.

Существуют два направления повышения надежности:

• повышение надежности элементов, из которых состоит рассматриваемый объект;
• создание объекта с высокой степенью надежности из относительно ненадежных элементов, используя различные виды резервирования.

Известны различные средства, повышающие надежность энергосистем: релейная защита от коротких замыканий, автоматические повторные включения, автоматический ввод резерва, автоматическое регулирование возбуждения, автоматическая частотная разгрузка, автоматическое регулирование частоты и мощности, автоматизация генераторов, автоматическое отключение генераторов на гидростанциях. Кроме этого, специальные схемные и режимные мероприятия по повышению надежности (неполнофазные режимы, плавка гололеда, дублирование генераторной мощности, увеличение пропускной способности межсистемных связей, трансформаторных подстанций, специальное автоматическое отключение нагрузки при системных авариях, резервирование мощности.

Как было отмечено, теория надежности энергосистем основывается на вероятностно-статистической природе ее поведения. В последнее время с увеличением системных аварий, разрабатываются методы оценки вероятности.

Для применения при анализе надежности энергосистемы теории вероятности энергосистема должна быть избыточной (избыточность — дополнительные средства и возможности для выполнения энергосистемой заданных функций). Избыточность энергосистемы выступает в следующих формах:

• резервирование (повышение надежности дублированием элементов и функций, предоставление дополнительного времени для выполнения задачи, использование избыточной информации при управлении);
• совершенствование конструкций и материалов, из которых сделаны элементы энергосистемы, повышение их запасов прочности, долговечности, устойчивости неблагоприятным явлениям внешней и внутренней среды;
• совершенствование технического обслуживания, оптимизация периодичности и глубины капитальных и профилактических ремонтов, снижение продолжительности аварийных ремонтов;
• совершенствование систем контроля и управления процессами в электрических системах.

Максимального эффекта в повышении надежности можно добиться рациональным сочетанием её направлений с применением вышеописанных средств.

1. Алексеев Б.А «Основное электрооборудование в энергосистемах. Контроль состояния крупных силовых трансформаторов.» Издательства НЦ ЭНАС 2002г.
2. Аншин В.Ш., Худяков З.И. «Сборка трансформаторов» М. высш. Шк., 1991г.
3. Быстрицкий Г.Ф., Кудрин Б.И. «Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов» Учеб. Пособие для вузов, М. Издательский центр «Академия» 2003г.