ЛЕКЦИИ ПО ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ. Лекции по теории надежности 1 Тема основные понятия и определения, требования к надежности
 Скачать 1.19 Mb.
|
|
А.В.Демура. Лекции по теории надежности 1 Тема 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ТРЕБОВАНИЯ К НАДЕЖНОСТИ Надежность – одно из требований, предъявляемых к системам электроснабжения. Системы электроснабжения должны надежно и экономично обеспечивать потребителей электроэнергией в достаточном количестве, требуемого качества, с соблюдением требований безопасности, экологии, удобства эксплуатации. Расчет надежности в системах электроснабжения проводится, как правило, относительно узлов нагрузки или конкретных потребителей. При этом определяются показатели, характеризующие частоту и длительность отключений, а также недопустимое отклонение режимных параметров. В зависимости от характера потребителей рассчитываются недоотпуск электроэнергии и ущерб. Расчеты надежности позволяют сравнить варианты схем электроснабжения по затратам с учетом ущербов от отказов и недоотпуска электроэнергии, оценить соответствие принимаемых технических решений требованиям к надежности, экономическую целесообразность намечаемых мероприятий по повышению надежности с учетом стоимости этих мероприятий и их эффекта (сокращения количества и длительности ремонтов, снижения ущерба потребителей). В ряде случаев проектная оценка надежности выполняется в обязательном порядке. Например, при проектировании автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии, потребляемой на оптовом рынке, а также при проектировании автоматизированных систем управления для производств повышенного риска (взрывоопасные; пожароопасные; взрывопожароопасные; химически опасные; радиационно-опасные; ядерно-опасные; биологически опасные). Основные понятия, термины и определения в области надежности установлены в ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения». 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, хранения и транспортирования. Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или определенные сочетания этих свойств Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки. Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Ремонтопригодность- свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта. Сохраняемость - свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способности объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования. Исправное состояние - состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. А.В.Демура. Лекции по теории надежности 2 Неисправное состояние - состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Работоспособное состояние - состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Работоспособный объект в отличие от исправного должен удовлетворять лишь тем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации, выполнение которых обеспечивает нормальное применение объекта по назначению. Работоспособный объект может быть неисправным, например, если он не удовлетворяет эстетическим требованиям, причем ухудшение внешнего вида объекта не препятствует его применению по назначению. Неработоспособное состояние - состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Для сложных объектов возможны частично неработоспособные состояния, при которых объект способен выполнять требуемые функции с пониженными показателями или способен выполнять лишь часть требуемых функций. Предельное состояние - состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно Отказ - это событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. Повреждение - событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния Переход объекта из одного состояния в другое обычно происходит вследствие повреждения или отказа. Переход объекта из исправного состояния в неисправное работоспособное состояние происходит из-за повреждений. Отказы делят на различные виды: частичные и полные, независимые и зависимые, постепенные и внезапные, явные и скрытые и др. При классификации отказов по последствиям могут быть введены две, три и большее число категорий отказов, например, критические; существенные или несущественные отказы. Отказы функционирования релейной защиты, автоматики и коммутационных аппаратов бывают трех видов: отказы в срабатывании (невыполнение требований на срабатывание); излишние срабатывания (срабатывание при требовании на срабатывание, поступающем не на данное, а на другое устройство); ложные срабатывания (срабатывание при отсутствии требований на срабатывание). Внезапный отказ - отказ, характеризующийся скачкообразным изменением значений одного или нескольких параметров объекта. Постепенный отказ - отказ, возникающий в результате постепенного изменения значений одного или нескольких параметров объекта. А.В.Демура. Лекции по теории надежности 3 В отличие от внезапного отказа, наступлению постепенного отказа предшествует непрерывное и монотонное изменение одного или нескольких параметров, характеризующих способность объекта выполнять заданные функции. Ввиду этого удается предупредить наступление отказа и (или) принять меры по устранению (локализации) его нежелательных последствий. Четкой границы между внезапными и постепенными отказами, однако, провести не удается. Механические, физические и химические процессы, которые составляют причины отказов, как правило, протекают во времени достаточно медленно. Однако собственно отказ происходит внезапно. Если по каким-либо причинам своевременное обнаружение дефекта оказалось невозможным, то отказ придется признать внезапным. По мере совершенствования расчетных методов и средств контрольно измерительной техники, позволяющих своевременно обнаруживать источники возможных отказов и прогнозировать их развитие во времени, все большее число отказов будет относиться к категории постепенных. Сбой - самоустраняющийся отказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательством оператора. Конструктивный отказ - отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленных правил и (или) норм проектирования и конструирования. Производственный отказ - отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленного процесса изготовления или ремонта, выполняемого на ремонтном предприятии Эксплуатационный отказ - отказ, возникший по причине, связанной с нарушением установленных правил и (или) условий эксплуатации. Эта классификация отказов по причинам возникновения введена с целью установления, на какой стадии создания или существования объекта следует провести мероприятия для устранения причин отказов. Деградационный отказ - отказ, обусловленный естественными процессами старения, изнашивания, коррозии и усталости при соблюдении всех установленных правил и (или) норм проектирования, изготовления в эксплуатации. При анализе надежности различают ранние отказы, когда проявляется влияние дефектов, не обнаруженных в процессе изготовления, испытаний и (или) приемочного контроля, и поздние, деградационных отказы. Последние происходят на заключительной стадии эксплуатации объекта, когда вследствие естественных процессов старения, изнашивания и т. п. объект или его составные части приближаются к предельному состоянию по условиям физического износа. Вероятность возникновения деградационных отказов в пределах планируемого полного или межремонтного срока службы (ресурса) должна быть достаточно мала. Это обеспечивается расчетом на долговечность с учетом физической природы деградационных отказов, а также надлежащей системой технического обслуживания и ремонта. В принципе можно практически исключить возникновение ранних отказов, если до передачи объекта в эксплуатацию провести приработку, обкатку, технологический прогон и т. п. При этом соответственно может варьироваться цена объекта. Восстановление – процесс перевода объекта в работоспособное состояние из неработоспособного состояния. Восстановление включает в себя идентификацию отказа (определение его места и характера), наладку или замену отказавшего элемента, регулирование и контроль технического состояния элементов объекта и заключительную операцию контроля работоспособности объекта в целом. Восстановление А.В.Демура. Лекции по теории надежности 4 работоспособности системы электроснабжения достигается заменой, ремонтом, наладкой ее элементов, переключениями, отключением или изменением режимов работы. Отдельно взятые объекты могут быть восстанавливаемыми и невосстанавливаемыми. Восстанавливаемый объект - объект, для которого в рассматриваемой ситуации проведение восстановления работоспособного состояния предусмотрено в нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Большинство объектов (элементов систем электроэнергетики, электроснабжения) являются восстанавливаемыми. Живучесть - свойство объекта, состоящее в его способности противостоять развитию критических отказов из дефектов и повреждений при установленной системе технического обслуживания и ремонта, или свойство объекта сохранять ограниченную работоспособность при воздействиях, не предусмотренных условиями эксплуатации, или свойство объекта сохранять ограниченную работоспособность при наличии дефектов или повреждений определенного вида, а также при отказе некоторых компонентов. Применительно к электроэнергетике живучесть можно определить как свойство системы противостоять возмущениям, не допуская их каскадного развития с массовыми нарушениями питания потребителей. Живучесть связана не только со структурой системы, но и с надежностью функционирования автоматики и коммутационной аппаратуры в аварийных режимах. Надежность электроэнергетических систем, систем электроснабжения (СЭС) во многом связана с избыточностью, т.е. с дополнительными средствами и возможностями сверх минимально необходимых для выполнения объектом заданных функций. Формы избыточности: 1. Резервирование 2. Совершенствование конструкций и материалов, из которых изготовлены элементы, повышение запасов их прочности, долговечности, устойчивости к влияниям внешней и внутренней среды. 3. Совершенствование технического обслуживания, оптимизация периодичности и глубины капитальных и профилактических ремонтов, снижение продолжительности аварийных ремонтов. 4. Совершенствование систем контроля и управления. Резервирование - одно из основных средств обеспечения заданного уровня надежности объекта при недостаточно надежных компонентах и элементах. Цель резервирования - обеспечить безотказность объекта в целом, т. е. сохранить его работоспособность, когда возник отказ одного или нескольких элементов. Наряду с резервированием путем введения дополнительных (резервных) элементов находят широкое применение другие виды резервирования. Среди них временное резервирование (с использованием резервов времени), информационное резервирование (с использованием резервов информации), функциональное резервирование, при котором используется способность элементов выполнять дополнительные функции или способность объекта перераспределять функции между элементами, нагрузочное резервирование, при котором используется способность элементов воспринимать дополнительные нагрузки сверх номинальных, а также способность объекта перераспределять нагрузки между элементами. Факторы, влияющие на надежность электроснабжения При проведении анализа отказов следует учитывать все факторы, приводящие к тому или иному виду отказа электрооборудования. Все причины отказов могут быть сведены в три основные группы: • ошибки при проектировании и изготовлении; • ошибки эксплуатации; А.В.Демура. Лекции по теории надежности 5 • внешние причины, не зависящие от данного электротехнического изделия. Типовыми дефектами проектирования являются: • недостаточная защита узлов и механизмов от внешних воздействий; • неправильный выбор режимов работы электрооборудования; • ошибки в учете распределения токов и напряжений в узлах нагрузки; • неправильный расчет несущей способности конструкций; • неправильный выбор материалов; • ошибки в моделировании и учете эксплуатационных нагрузок; • дефекты из-за неправильного состава материалов, дефекты при сварке, обработке поверхностей, сборке. При изготовлении и монтаже электрооборудования, электроустановок большое влияние на их надёжность оказывают процессы хранения и транспортировки, во время которых они часто повреждаются. Основными недостатками эксплуатации являются: • нарушение условий применения электрооборудования; • отсутствие четкой стратегии проведения мероприятий по поддержанию работоспособного состояния электрооборудования; • несвоевременное и некачественное проведение эксплуатационно-технических мероприятий по обслуживанию электрооборудования; • неправильные действия или бездействие электротехнического персонала в аварийных ситуациях; • низкая квалификация обслуживающего персонала; • недостаточное обеспечение ЗИП; • несоблюдение правил технической эксплуатации электрооборудования. Большое влияние на надёжность электротехнических устройств оказывают условия эксплуатации, т.е. внешние воздействия, такие как удары, вибрация, перегрузки, температура, влажность, солнечная радиация, песок, пыль, плесень, коррозирующие жидкости и газы, электрические и магнитные поля. Существенное влияние на температуру внутри электротехнических аппаратов оказывает температура окружающей среды. Сезонные колебания температуры достигают 60…80°С, а суточные 20…40°С. При воздействии солнечных лучей возможно повышение температуры до 40°С, что приводит к повышению температуры отдельных электротехнических изделий. Немаловажным фактором является скорость и цикличность изменения температуры в аппаратах. Неблагоприятное воздействие на надежность оказывают как отрицательные, так и положительные изменения температуры. Особенно заметно возрастание интенсивности отказов при положительных температурах. Так, например, при увеличении температуры с 20 до 85°С увеличивается интенсивность отказов полупроводниковых элементов в 2–3 раза. Повышение температуры способствует распаду органических материалов, ухудшению изоляционных свойств различного рода заливок, обмоток, ухудшению механических свойств полимеров, что приводит к деформации деталей и выходу их из строя. Периодические смены низких и высоких температур особенно быстро приводят к разрушению обмоток трансформаторов, двигателей и другого электрооборудования. В образовавшиеся трещины изоляции попадает влага, снижая электрическую прочность изоляции. При низких температурах пластмассы теряют прочность, резиновые изделия становятся хрупкими, снижается ударная вязкость металлических деталей, меняются значения технических параметров таких элементов, как конденсаторы, реакторы, резисторы; происходит «залипание» контактов реле; разрушается резина, затрудняется работа переключателей, ручек управления и т.д. из-за замерзания или загустения смазочных материалов. А.В.Демура. Лекции по теории надежности 6 Повышенная влажность является одним из факторов, оказывающим наибольшее отрицательное влияние на электротехнические изделия. Влажность характеризуется относительно влажностью, представляющей собой измеряемое в процентах отношение фактически содержащихся в воздухе водяных паров к максимально возможному их содержанию к их данной температуре. Нормальной считается относительная влажность 60…65%. При влажности 80% воздух считается сырым. Воздействие влаги и атмосферных осадков на электрооборудование возможно путем поглощения водяных паров из воздуха, конденсации водяных паров на поверхностях аппаратов, смачивания брызгами дождя или снега, налипанием снега и льда на провода. Повышенная влажность приводит к ухудшению электрических характеристик диэлектриков, уменьшается удельное объемное и поверхностное сопротивление, появляются различные утечки, резко увеличивается опасность поверхностных пробоев. Большая влажность вызывает также рост грибковой плесени, под воздействием которой поверхность материалов разъедается, и электрические свойства устройств ухудшаются. Под влиянием влаги также происходит очень быстрая коррозия металлических деталей электротехнических устройств, окисляются контакты, ускоряется разрушение лакокрасочных покровов, нарушается герметизация и целостность заливок. Воздействие атмосферных осадкой на провода воздушных линий электропередачи приводит к налипанию снега и льда на них, резко возрастают механические нагрузки на провода, сокращается стрела провеса, не исключается обрыв проводов. Для защиты линий электропередачи от этого неблагоприятного явления проводится плавка гололеда. Для защиты электротехнических изделий от влаги применяются различные способы. Наиболее эффективным является разработка герметичной аппаратуры с резиновыми уплотнителями. В ряде случаев применяются влагозащитные изоляционные материалы (покрытие деталей лаком, заливка эпоксидной смолой и т.п.). Широко применяется пропитка, особенно при изготовлении моточных изделий. В ряде случаев используют опрессовку – покрытие слоем изоляционного материала, образующегося из пластмасс в специальных формах. Выбор того или другого метода обеспечения влагозащиты определяют исходя из конкретных условий эксплуатации электрооборудования. При этом необходимо помнить, что любой метод не устраняет в полной мере влияния влажности на надежность электротехнических изделий. На надежность электрооборудования существенное влияние оказывает также загрязнение механическими и химическими примесями. Находящаяся в воздухе пыль представляет собой мельчайшие частицы горных пород, дыма промышленных предприятий, остатки растительных и животных организмов. В воздухе в зависимости от степени его загрязнения может находиться до 60 мг/м3 пыли. Находящаяся в воздухе пыль легко проникает в негерметизированные изделия, во вращающиеся электрические машины и механизмы. При этом снижается поверхностное сопротивление, забиваются вентиляционные каналы и ухудшаются условия охлаждения электрических машин, ускоряется износ подвижных частей и контактов, в ряде случаев изменяются параметры элементов. Пыль наиболее опасна для электродвигателей, в которые она попадает с засасываемым для вентиляции воздухом, а также для устройств, содержащих не защищенные специальным покрытием печатные платы из-за возможности образования дополнительных токопроводящих цепочек. Кроме пыли в атмосфере могут находиться сильнодействующие химические примеси, выбрасываемые промышленными предприятиями и автомобилями. Они увеличивают коррозию металлов, ускоряют процесс старения в пластмассах и органических диэлектриках. На морском побережье на надежность электротехнических изделий сильное влияние оказывают соли и А.В.Демура. Лекции по теории надежности 7 соляные туманы. Для уменьшения влияния этого фактора необходимо применять герметизацию элементов и отдельных электротехнических изделий в целом, специальные влагостойкие и солестойкие покрытия. Механические перегрузки в проводах и других элементах линий электропередачи возникают в результате смещения опор. Устраняются путем проведения специальных эксплуатационных мероприятий по правке опор. Для электрических машин, используемых в системах электроснабжения, характерно появление вибраций при нарушении соосности электрической машины и исполнительного механизма. Вибрации представляют собой сложные механические колебания. Характеристиками вибраций являются их продолжительность, диапазон частот и значение относительного ускорения (по отношению к ускорению свободного падения). Практика показывает, что наиболее опасными являются вибрации с частотой 100…150Гц и 175…500Гц. Величина вибрации проверяется специальным прибором виброметром при вводе электрической машины в эксплуатацию, а также в процессе эксплуатации при осмотрах, текущих и капитальных ремонтах. Устраняются вибрации путем обеспечения соосности электрической машины и приводимого в действие механизма путем подкладки под лапы электрической машины специальных прокладок. При использовании стационарных резервных ДЭС и для отдельных электротехнических изделий с целью исключения повышенных вибраций применяются специальные амортизаторы. Ударно-вибрационные нагрузки значительно снижают надёжность электрооборудования в целом, их отдельных узлов и деталей. Воздействие ударно- вибрационных нагрузок может в ряде случаев быть значительнее воздействия других механических, а также электрических и тепловых нагрузок. В результате длительного знакопеременного воздействия даже небольших ударно-вибрационных нагрузок происходит накопление усталости в материале элементов, что приводит к отказам, обычно внезапным. Под воздействием вибраций и ударов возникают многочисленные механические повреждения элементов конструкции, ослабляются крепления элементов и нарушаются контакты электрических соединений. Нагрузки при циклических режимах работы, связанных с частыми включениями и выключениями электрооборудования, так же как ударно-вибрационные нагрузки, способствуют возникновению и развитию признаков усталости материала элементов. Опыт показывает, что частые включения и выключения устройств приводят к довольно частым отказам их элементов. Физическая природа повышения опасности отказов устройств при их включении и выключении заключается в том, что во время переходных процессов в их элементах возникают сверхтоки и перенапряжения, значение которых часто намного превосходит, хотя и кратковременно, значения, допустимые по нормативной и технической документации. Электрические и механические перегрузки. Очень часто электрооборудованию приходится работать в режиме перегрузок. Причинами перегрузок может служить неисправность рабочих механизмов, значительные изменения частоты или напряжения питающей сети, загустение смазки рабочих механизмов в холодную погоду, превышение номинальной расчётной температуры окружающей среды в отдельные периоды года и дня, высокая загрузка в моменты форсирования производственного процесса и т.д. Перегрузки приводят к повышению температуры нагрева изоляции электрооборудования выше допустимой и резкому снижению срока её службы. Помимо объективных факторов, связанных с различными неблагоприятными для электротехнических изделий влияниями внешней среды, необходимо учитывать субъективные факторы, в той или иной мере зависящие от деятельности человека. К ним относятся все мероприятия, связанные с выбором схемных и конструктивных решений при проектировании, выбором элементов и материалов, обеспечение А.В.Демура. Лекции по теории надежности 8 нормальных рабочих режимов, организации технических обслуживаний и ремонтов электрооборудования. Время эксплуатации и деятельность обслуживающего персонала. Время эксплуатации является одним из основных факторов, определяющих надежность электрооборудования на всех этапах. Технологические и конструктивные недоделки чаще всего возникают в первый период эксплуатации, т.к. в этот период выявляются многие явные и скрытые дефекты электроустановок и их элементов. Этот период для различного оборудования может колебаться от 1 до 10 % длительности периода нормальной эксплуатации. После достаточно длительной эксплуатации (второй период), когда интенсивность отказов остается примерно постоянной, наступает последний, третий период, характеризуемый значительным возрастанием интенсивности отказов из-за старения и износа элементов. Возрастание интенсивности отказов объясняется необратимыми изменениями параметров и характеристик элементов. Процессы старения идут непрерывно, но могут ускоряться под влиянием различных факторов (тепло, влага, свет, давление и т.п.). Причиной старения являются сложные физико-химические процессы, происходящие в элементах электрооборудования в течение всего времени эксплуатации. К ним относятся: структурные изменения в диэлектриках и проводниках, химические превращения в связывающих и пропиточных материалах, нарушение электрической и механической прочности материалов и элементов конструкции, нарушение герметизации и т.д. Скорость старения также определяется режимами работы и интенсивностью воздействия различных факторов. Значительное влияние на надежность электрооборудования в процессе его эксплуатации оказывают факторы субъективного характера, связанные с деятельностью обслуживающего персонала. Основными из них являются: квалификация обслуживающего персонала, соблюдение им правил технической эксплуатации, объем и качество проводимых эксплуатационных мероприятий. Одним из важных факторов является квалификация обслуживающего персонала. Она сказывается на качестве подготовки электрооборудования к работе, на оперативности и правильности принятия решения по выводу электрооборудования в ремонт в аварийных ситуациях, на интенсивности процесса восстановления его работоспособности. Строгое соблюдение правил технической эксплуатации способствует содержанию электроустановок в исправном состоянии, т.к. эти правила предусматривают действия обслуживающего персонала, которые обеспечивают качественную эксплуатацию электрооборудования. Степень организованности системы технического обслуживания предполагает выбор правильной стратегии обслуживания электрооборудования и рационализация ее в процессе эксплуатации. Следует отметить, что повышению эффективности эксплуатации способствуют также сбор, систематизация и обработка статистических данных по надежности электрооборудования. Полученные статистические данные и их анализ помогают лучше организовать систему технического обслуживания, обеспечение ЗИП. Эти результаты также полезны и при разработке новых электротехнических изделий, т.к. помогают заранее учесть особенности эксплуатации и недостатки предыдущих разработок. Режимы работы электрооборудования. Все электрооборудование, используемое в электрических сетях, характеризуется допустимой нагрузкой по мощности, току, напряжению. Работа элементов при предельно допустимой нагрузке сокращает срок их службы и не гарантирует надежной работы. Уменьшение нагрузки до оптимального значения увеличивает надежность работы элементов. А.В.Демура. Лекции по теории надежности 9 Категории надежности электроприемников В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие три категории. Электроприемники первой категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения. Из состава электроприемников первой категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров. Электроприемники второй категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Электроприемники третьей категории - все остальные электроприемники, не подпадающие под определения первой и второй категорий. Электроприемники первой категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания. Для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания. В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п. Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения. Электроснабжение электроприемников первой категории с особо сложным непрерывным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление нормального режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса. Электроприемники второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. Для электроприемников второй категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады. Для электроприемников третьей категории электроснабжение может выполняться А.В.Демура. Лекции по теории надежности 10 от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток. Примеры электроприемников различной категории надежности: I категория: установки непрерывной разливки стали, санитарно-техническая вентиляция во вредных химических производствах, крупные электролизерные установки, котельные производственного пара, насосные для охлаждения печей, водоотливные и подъемные установки горнорудных предприятий; в городских сетях к электроприемникам первой категории относятся ответственные электроприемники театров, крупных кинотеатров, стадионов, операционные блоки больниц, родильных домов, пунктов неотложной помощи, технические и силовые электропримники жилых зданий, имеющих более 16 этажей (пожарные насосы, лифты, средства автоматического дымоудаления), аварийное освещение лестничных клеток, вестибюлей, коридоров, заградительные огни на кровлях зданий высотой 50 и более метров, электроприемники узлов связи, телеграфа, водопроводных и канализационных станций. II категория: электрические дуговые печи, реверсивные прокатные станы, большинство основных цехов в машиностроительной, шинной, резинотехнической, целлюлозно- бумажной, текстильной промышленности, ряд установок цветной металлургии, обогатительные фабрики . III категория: вспомогательные производства, цехи несерийного производства, неответственные склады и т.п. Понятие "категория ЭП" по надежности электроснабжения" не следует относить к потребителю в целом, в том числе к цехам, участкам, корпусам и т. д. Это понятие правомерно только в отношении индивидуального ЭП. Для потребителя характерно лишь сочетание в различных пропорциях ЭП категорий I, II и III. Надежность электроснабжения потребителя обеспечивается выполнением требуемой степени резервирования. Для продолжения работы основного производства в послеаварийном режиме необходима работа всех ЭП, отнесенных к I и II категориям, следовательно питание этих ЭП должно резервироваться. Резервировать питание ЭП III категории не требуется. При проектировании следует для каждого потребителя определять требуемую степень резервирования, равную отношению электрической нагрузки ЭП, работа которых необходима для продолжения работы (ЭП I и II категорий), к суммарной электрической нагрузки потребителя. Значение требуемой степени резервирования для промышленных предприятий может меняться от 1 (отсутствуют ЭП III категории, и должно быть обеспечено 100%-ное резервирование питания электрической нагрузки при нарушениях в системе электроснабжения) до 0 (отсутствуют ЭП I и II категорий, и резервирование питания нагрузки не требуется). Выбор элементов схемы электроснабжения, производимый, как правило, по данным послеаварийного режима, следует выполнять во всех случаях согласно требуемой степени резервирования с учетом перегрузочной способности устанавливаемого электрооборудования. Надежность электроснабжения промышленного предприятия со сложным непрерывным технологическим процессом (НТП), требующим длительного времени на восстановление рабочего режима при нарушении системы электроснабжения, определяется помимо требуемой степени резервирования длительностью перерыва питания при нарушениях в системе электроснабжения и ее сопоставлением с предельно допустимым временем перерыва электроснабжения, при котором возможно сохранение НТП данного производства. При невозможности обеспечения НТП необходимо осуществлять технологическое резервирование. Разработка проекта электроснабжения предприятия с НТП должна производиться совместно с энергоснабжающей организацией и организацией, выполняющей проектирование технологии и технологической автоматики. А.В.Демура. Лекции по теории надежности 11 |