موثوقية المعدات الكهربائية وأنظمة الطاقة

المفاهيم الأساسية وتعريفات الموثوقية

ترتبط الموثوقية ارتباطًا وثيقًا بالجوانب المختلفة لتشغيل التركيبات الكهربائية. الموثوقية - خاصية كائن لأداء وظائف معينة ، والحفاظ في الوقت المناسب على قيم مؤشرات أدائه ضمن حدود معينة ، تتوافق مع أوضاع وشروط معينة للاستخدام والصيانة والإصلاح والتخزين والنقل.

الموثوقية من حيث أنظمة الإمداد بالطاقة: إمداد مستمر للطاقة ضمن الحدود المقبولة مؤشرات جودته والقضاء على المواقف الخطرة على الناس والبيئة. في هذه الحالة ، يجب أن يعمل الكائن.

تعني قابلية التشغيل حالة عناصر المعدات الكهربائية ، حيث تكون قادرة على أداء الوظائف المحددة ، مع الحفاظ على قيم المعلمات المحددة ضمن الحدود التي تحددها الوثائق المعيارية والتقنية.في هذه الحالة ، قد لا تلبي العناصر ، على سبيل المثال ، المتطلبات المتعلقة بالمظهر.

يسمى الحدث الذي ينطوي على فشل المعدات الرفض ... يمكن أن تكون أسباب الفشل هي عيوب التصميم والتصنيع والإصلاح وانتهاكات قواعد ولوائح التشغيل وعمليات التآكل الطبيعي. حسب طبيعة تغيير المعلمات الرئيسية للمعدات الكهربائية حتى لحظة الانهيار ، يتم التمييز بين الأعطال المفاجئة والتدريجية.

يسمى الفشل المفاجئ بالفشل الذي يحدث نتيجة للتغيير الحاد المفاجئ في واحد أو أكثر من المعلمات الأساسية (انهيار طوري للكابل والخطوط العلوية ، وتدمير اتصالات التلامس في الأجهزة ، وما إلى ذلك).

يسمى الضرر التدريجي الضرر الذي يحدث نتيجة للتغير التدريجي الطويل في المعلمات ، عادة بسبب التقادم أو التآكل (تدهور مقاومة عزل الكابلات والمحركات وزيادة مقاومة التلامس لوصلات التلامس ، وما إلى ذلك). في الوقت نفسه ، يمكن تسجيل التغييرات في المعلمة مقارنة بالمستوى الأولي في كثير من الحالات باستخدام أجهزة القياس.

لا يوجد فرق جوهري بين الفشل المفاجئ والتدريجي. تكون الإخفاقات المفاجئة في معظم الحالات نتيجة لتغيير تدريجي ، ولكن مخفي عن الملاحظة ، في المعلمات (على سبيل المثال ، تآكل التجميعات الميكانيكية لجهات اتصال التبديل) ، عندما يُنظر إلى تدميرها على أنه حدث مفاجئ.

يشير الفشل غير القابل للانعكاس إلى فقدان الأداء ... متقطع - الإزالة الذاتية المتكررة لفشل كائن.إذا لم يكن فشل كائن ما بسبب فشل كائن آخر ، فإنه يعتبر مستقلاً ، أو غير تابع.

يُطلق على الفشل الناتج عن عيب أو انتهاك لقواعد وأنظمة التصميم المعمول بها اسمًا هيكليًا ... فشل حدث نتيجة لعيب أو انتهاك للعملية الثابتة لإنتاج أو إصلاح كائن تم تنفيذه في مؤسسة إصلاح - إنتاج ... الفشل نتيجة انتهاك القواعد أو شروط التشغيل المعمول بها - تشغيلية ... سبب الرفض - عيب.

الموثوقية هي إحدى خصائص المعدات الكهربائية وأنظمة الطاقة التي تظهر فقط أثناء التشغيل. يتم تحديد الموثوقية أثناء التصميم ، ويتم ضمانها أثناء التصنيع ، ويتم استهلاكها وصيانتها أثناء التشغيل.

الموثوقية هي خاصية معقدة ، والتي ، اعتمادًا على خصائص التركيبات الكهربائية وظروف تشغيلها ، قد تشمل: الموثوقية والمتانة والصيانة والتخزين بشكل منفصل أو في مجموعة معينة ، سواء بالنسبة للتركيبات الكهربائية أو لعناصرها الفردية .

في بعض الأحيان يتم ربط الموثوقية بالموثوقية (في هذه الحالة ، يتم النظر إلى الموثوقية "بالمعنى الضيق").

الموثوقية - خاصية الوسائل التقنية للحفاظ على قابلية التشغيل المستمرة لفترة زمنية معينة. إنه أهم عنصر في موثوقية التركيبات الكهربائية ، اعتمادًا على موثوقية العناصر ونظام توصيلها والخصائص الهيكلية والوظيفية وظروف التشغيل.

المتانة - خاصية الوسائل التقنية للبقاء في الخدمة حتى حدوث حالة الحد مع نظام الصيانة والإصلاح المعمول به.

في الحالة قيد النظر ، يتم تحديد الحالة الحدية للوسائل التقنية من خلال استحالة تشغيلها الإضافي ، والذي ينتج إما عن انخفاض في الكفاءة ، أو بسبب متطلبات السلامة ، أو بداية التقادم.

الصيانة - خاصية الوسائل التقنية ، وهي القدرة على التكيف مع الوقاية والكشف عن سبب الضرر والقضاء على عواقبه من خلال الصيانة والإصلاح.

تتميز الصيانة بمعظم عناصر التركيبات الكهربائية ولا تعني فقط تلك العناصر التي لم يتم إصلاحها أثناء التشغيل (على سبيل المثال ، عوازل الخطوط الهوائية (HV)).

الثبات - خاصية الوسائل التقنية للحفاظ باستمرار على حالة صالحة للخدمة (جديدة) وصالحة للخدمة أثناء التخزين والنقل. يتميز الحفاظ على عناصر PP بقدرتها على تحمل الآثار السلبية لظروف التخزين والنقل.

يعتمد اختيار المؤشرات الكمية للموثوقية على نوع معدات الطاقة. تسمى عناصر التركيبات الكهربائية التي لا يمكن استعادة أداؤها في حالة حدوث ضرر أثناء التشغيل (المحولات الحالية ، وإدخالات الكابلات ، وما إلى ذلك) بأنها غير قابلة للاسترداد.

القابلة للاسترداد هي المنتجات التي يجب استعادة أدائها في حالة حدوث ضرر أثناء التشغيل. ومن الأمثلة على هذه المنتجات الآلات الكهربائية ومحولات الطاقة وما إلى ذلك.

يتم تحديد موثوقية المنتجات المعاد تصنيعها من خلال موثوقيتها ومتانتها وصيانتها وتخزينها ، ويتم تحديد موثوقية المنتجات غير المتجددة من خلال موثوقيتها ومتانتها وتخزينها.

العوامل المؤثرة في موثوقية عناصر التركيبات الكهربائية

تتعرض التركيبات الكهربائية المستخدمة في تحويل ونقل وتوزيع الكهرباء إلى عدد كبير من العوامل التي يمكن تصنيفها إلى أربع مجموعات: التأثيرات البيئية وأخطاء التشغيل والعرضية والتصميم والتركيب.

تشمل العوامل البيئية ، حيث تعمل عناصر التركيبات الكهربائية ، شدة العواصف الرعدية ونشاط الرياح ، والترسبات الجليدية ، والأمطار الغزيرة ، والأمطار ، والضباب الكثيف ، والصقيع ، والندى ، والإشعاع الشمسي وغيرها. يتم سرد معظم العوامل البيئية في الكتب المرجعية المناخية.

فيما يتعلق بأجهزة النقل - الخطوط العلوية لجميع فئات الجهد - فإن أكثر العوامل المميزة التي تساهم في تلفها هي الاستحمام بالمطر ، والتساقط ، والضباب الكثيف ، والصقيع والندى ، وبالنسبة لمحولات الطاقة المثبتة على التركيبات الكهربائية المفتوحة ، فإن عوامل تشمل البيئة الطاقة الشمسية والإشعاع والضغط الجوي ودرجة الحرارة المحيطة (عامل وثيق الصلة بفئة الموقع والظروف المناخية).

تتمثل إحدى ميزات تشغيل عناصر التركيبات الكهربائية من النوع المفتوح لجميع فئات الجهد في تغيير جميع العوامل ، على سبيل المثال ، التغيير في درجة الحرارة من + 40 ± إلى -50 ± C.تختلف التقلبات في شدة نشاط العواصف الرعدية في مناطق بلادنا من 10 إلى 100 ساعة أو أكثر من العواصف الرعدية في السنة.

يؤدي تأثير العوامل المناخية الخارجية إلى ظهور عيوب أثناء التشغيل: ترطيب الزيت في المحولات وقواطع دارة الزيت ، وترطيب العزل في الخزان وعزل عبور مفاتيح الزيت ، وترطيب إطار البطانة ، والتدمير من دعامات وعوازل البطانات تحت الجليد ، وحمل الرياح ، إلخ. لذلك ، لكل منطقة مناخية ، أثناء تشغيل التركيبات الكهربائية ، من الضروري مراعاة العوامل البيئية.

تشمل العوامل التشغيلية التحميل الزائد لعناصر التركيبات الكهربائية ، والتيارات قصيرة الدائرة (التيار الزائد) ، وأنواع مختلفة من الجهد الزائد (الانحناء ، والتبديل ، والرنين ، وما إلى ذلك).

وفقًا لقواعد التشغيل الفني ، يمكن أن تعمل الخطوط العلوية من 10 إلى 35 كيلو فولت مع محايد معزول في وجود خطأ أرضي أحادي الطور ، ومدة إزالتها غير موحدة. في ظل ظروف التشغيل هذه ، تعد الأعطال القوسية في شبكات التوزيع المتفرعة السبب الرئيسي لضعف فشل العزل.

بالنسبة لمحولات الطاقة ، فإن أكثر عوامل التشغيل حساسية هي الحمولة الزائدة والقوى الميكانيكية على اللفات عند قصر الدائرة عبر التيارات. يشغل مؤهلات الموظفين والآثار المصاحبة لها مكانًا مهمًا في عوامل التشغيل (أخطاء من قبل الموظفين ، وإصلاحات ذات نوعية رديئة وصيانة ، وما إلى ذلك).

تشمل مجموعة العوامل التي تؤثر بشكل غير مباشر على موثوقية التركيبات الكهربائية أخطاء التصميم والتركيب: عدم الامتثال للإرشادات أثناء التصميم ، وعدم الامتثال لمتطلبات الموثوقية ، وعدم الامتثال لحجم التيارات السعوية في شبكات 10-35 كيلو فولت و تعويضهم أثناء تطوير الشبكات ، وإنتاج منخفض الجودة لعناصر التركيبات الكهربائية ، وعيوب التركيب ، إلخ.

مجموعة صغيرة من العوامل التي تؤثر على موثوقية التركيبات الكهربائية قيد التشغيل هي عوامل عرضية: اصطدام آلات النقل والآلات الزراعية بالدعامات ، وتداخل مركبة متحركة تحت الخطوط العلوية ، وانقطاع الأسلاك ، وما إلى ذلك.

موثوقية إمدادات الطاقة للمستهلكين

من الممكن تقنيًا إنشاء مثل هذه الأنظمة ، ونادرًا ما تحدث تلك التي تفشل (عناصر موثوقة للغاية مع نظام خدمة منشط مثالي ، واستخدام دوائر ذات قطع متعددة ، وما إلى ذلك). لكن إنشاء مثل هذه الأنظمة سيتطلب زيادة الاستثمار. وتكاليف التشغيل. لذلك ، هناك حلول لتحسين الجانب الاقتصادي للاعتمادية: فهي لا تسعى جاهدة لتحقيق أقصى قدر من الموثوقية القابلة للتحقيق ، ولكن من أجل تحقيق عقلاني ، وهو الأمثل وفقًا لكل معيار فني واقتصادي.

لحلول التصميم القياسية PUE لا يتطلب حسابات الموثوقية: يتم تمييز الفئات مستهلكي الطاقة من حيث موثوقية مصدر الطاقة (بشكل عام ، تختلف في مقدار الضرر الناجم عن انقطاع التيار الكهربائي) ، والتي من أجلها تكرار الشبكات (عدد المصادر المستقلة) و وجود أتمتة الطوارئ (المدة المسموح بها لانقطاع التيار الكهربائي).

فيما يتعلق بضمان موثوقية مصدر الطاقة ، تقسم PUE مستهلكي الكهرباء إلى ثلاث فئات: الأولى والثانية والثالثة. يجب أن يتم تعيين جهاز استقبال كهربائي إلى فئة أو أخرى من حيث الموثوقية على أساس الوثائق التنظيمية ، وكذلك في الجزء التكنولوجي من المشروع (على سبيل المثال ، يتم تحديده من قبل مهندسي التصميم).

لمزيد من التفاصيل حول خصائص كل فئة ، انظر هنا: فئات موثوقية مصدر الطاقة لأجهزة الاستقبال الكهربائية