Методические указания к изучению дисциплины "Надежность систем электроснабжения"

СОДЕРЖАНИЕ

1.Основные понятия и определения

Надежность систем электроснабжения (СЭС) - это свойство СЭС выполнять заданные функции, сохраняя показатели режимов в заданных условиях эксплуатации. При анализе надежности устройства систем электроснабжения  разделяются на объекты и элементы. Под объектом понимают устройство определенного целевого назначения. Элемент - это часть объекта, надежность которого изучается независимо от надежности составляющих его компонентов. Деление СЭС на объекты и элементы условно и определяется уровнем детализации решаемой задачи. Одни и те же физические объекты могут рассматриваться самостоятельно или разделяться на части. Например,  при анализе надежности всей СЭС  ее рассматривают как объект, а линии электропередачи (ЛЭП), трансформаторы, выключатели и другое оборудование рассматривают как отдельные элементы. При анализе надежности линии электропередачи ее рассматривают как объект, состоящий из отдельных элементов (опор, гирлянд изоляторов, проводов и др.).

При оценке надежности СЭС используются понятия безотказности, долговечности и ремонтопригодности.

Безотказность - это свойство объектов СЭС непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени.

Долговечность  - это свойство объектов СЭС сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания. Предельное состояние объектов СЭС определяется невозможностью их дальнейшей эксплуатации.

Ремонтопригодность - это свойство объектов СЭС, заключающееся в их приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и устранения их последствий.

Одним из основных понятий теории надежности является отказ, т.е. нарушение  работоспособности объекта или входящих в его состав элементов. До наступления отказа объект находится в работоспособном состоянии, в котором он способен  выполнять все или часть заданных функций. В результате отказа объект переходит в неработоспособное состояние, в котором он не способен выполнять заданные функции.

Отказы происходят вследствие изменения параметров объекта или входящих в его состав элементов под влиянием воздействующих факторов. Различают внезапные и постепенные отказы.

Внезапный отказ характеризуется скачкообразным изменением параметров устройства. Внезапный отказ возникает в результате внешних воздействий, превышающих уровни, установленные нормативной документацией. Например, электрической пробой изоляции кабеля вследствие воздействия на нее повышенного напряжения приводит к внезапному отказу.

Постепенный отказ характеризуется медленным изменением параметров объектов и элементов СЭС. Например, медленное снижение электрической прочности изоляции трансформатора вследствие повышенного нагрева из-за перегрузки трансформатора приводит к постепенному отказу.

Оценка надежности СЭС производится с использованием методов теории вероятности и математической статистики. Действительно, при самых детальных расчетах нельзя точно установить момент времени, когда произойдет отказ, можно лишь установить вероятность появления отказа. Вероятность появления отказов определяется на основе статистических данных, полученных в результате статистических испытаний и опыта эксплуатации объектов и элементов СЭС.

2.Показатели, характеризующие безотказность объектов и элементов СЭС

Наработка на отказ Т - это время, в течение которого изучаемый объект или его элемент будут правильно выполнять все свои функции. Обычно считают, что в момент начала наблюдения  за объектом независимая переменная (время) t = 0. Следовательно, отказ произойдет в момент времени Т > 0, причем удовлетворяется двойное неравенство 0<T<¥. Таким образом, наработка на отказ Т является случайной величиной.

Вероятность безотказной работы  Р(t) - это вероятность того, что в пределах заданной продолжительности работы объекта отказ  не возникает. При t = 0 вероятность безотказной работы  Р(0) = 1, при t = ¥  - Р(¥) = 0.

Вероятность появления отказа  Q(t) - это вероятность наступления отказа в течение времени t.

Так как появление и отсутствие отказа  являются несовместимыми событиями, то

. (1)

Если в работу включается заведомо исправный объект СЭС, то

P(0) = 1,    P(T) = 0,    Q(0) = 0,    Q(T) = 1.

Таким образом, отказ исключен только при t = 0. При t > 0 отказ может иметь место.

  P(t), Q(t)

1

 

                  P(t)                          Q(t)

t

                                 t₁                           t₂                          

0

                                  T

Рис. 1

Пример зависимости безотказной работы и вероятности появления отказа от времени показан на рис.1.

Вероятность того, что отказ  произойдет  на отрезке времени Dt = t₂ - t₁ будет равна

. (2)