Độ tin cậy của thiết bị điện và hệ thống điện

Các khái niệm và định nghĩa cơ bản về độ tin cậy

Độ tin cậy có liên quan chặt chẽ đến các khía cạnh khác nhau của hoạt động lắp đặt điện. Độ tin cậy - tài sản của một đối tượng để thực hiện các chức năng nhất định, duy trì đúng thời gian các giá trị của các chỉ số hiệu suất của nó trong các giới hạn nhất định, tương ứng với các chế độ và điều kiện sử dụng, bảo trì, sửa chữa, lưu trữ và vận chuyển nhất định.

Độ tin cậy về hệ thống cung cấp điện: cung cấp điện liên tục trong giới hạn cho phép các chỉ số về chất lượng của nó và loại bỏ các tình huống nguy hiểm cho con người và môi trường. Trong trường hợp này, đối tượng sẽ hoạt động.

Khả năng hoạt động có nghĩa là trạng thái của các phần tử của thiết bị điện, trong đó chúng có thể thực hiện các chức năng được chỉ định, đồng thời duy trì các giá trị của các tham số được chỉ định trong giới hạn được thiết lập bởi tài liệu quy chuẩn và kỹ thuật.Trong trường hợp này, các yếu tố có thể không đáp ứng, ví dụ, các yêu cầu liên quan đến ngoại hình.

Một sự kiện liên quan đến lỗi thiết bị được gọi là từ chối... Nguyên nhân của lỗi có thể là lỗi thiết kế, sản xuất và sửa chữa, vi phạm các quy tắc và quy định vận hành, quá trình hao mòn tự nhiên. Theo bản chất của sự thay đổi các thông số chính của thiết bị điện cho đến thời điểm hỏng hóc, chúng được phân biệt giữa hỏng hóc đột ngột và hỏng hóc dần dần.

Sự cố đột ngột được gọi là sự cố xảy ra do sự thay đổi mạnh đột ngột của một hoặc nhiều tham số cơ bản (sự cố pha của cáp và đường dây trên không, sự phá hủy các kết nối tiếp xúc trong thiết bị, v.v.).

Hư hỏng dần dần được gọi là hư hỏng xảy ra do thay đổi dần dần các thông số, thường là do lão hóa hoặc hao mòn (suy giảm điện trở cách điện của cáp, động cơ, tăng điện trở tiếp xúc của các kết nối tiếp xúc, v.v.). Đồng thời, những thay đổi của tham số so với mức ban đầu trong nhiều trường hợp có thể được ghi lại bằng các thiết bị đo.

Không có sự khác biệt cơ bản giữa thất bại đột ngột và dần dần. sự cố đột ngột trong hầu hết các trường hợp là kết quả của sự thay đổi dần dần, nhưng không thể quan sát được, thay đổi các tham số (ví dụ: sự hao mòn của các cụm cơ khí của các tiếp điểm công tắc), khi sự phá hủy của chúng được coi là một sự kiện đột ngột.

Lỗi không thể đảo ngược biểu thị sự mất hiệu suất… Không liên tục — lỗi tự loại bỏ lặp đi lặp lại của một đối tượng.Nếu lỗi của một đối tượng không phải do lỗi của đối tượng khác, thì nó được coi là độc lập, ngược lại - phụ thuộc.

Lỗi do sự không hoàn hảo hoặc vi phạm các quy tắc và quy định thiết kế đã thiết lập được gọi là lỗi kết cấu… Lỗi xảy ra do sự không hoàn hảo hoặc vi phạm quy trình sản xuất hoặc sửa chữa đã thiết lập của một đối tượng được thực hiện trong doanh nghiệp sửa chữa - sản xuất … Thất bại do vi phạm các quy tắc hoặc điều kiện hoạt động đã được thiết lập — hoạt động… Lý do từ chối - lỗi.

Độ tin cậy là một trong những tính chất của thiết bị điện và hệ thống điện chỉ thể hiện trong quá trình vận hành. Độ tin cậy được xác định trong quá trình thiết kế, đảm bảo trong quá trình chế tạo, tiêu thụ và duy trì trong quá trình vận hành.

Độ tin cậy là một thuộc tính phức tạp, tùy thuộc vào đặc điểm cụ thể của hệ thống lắp đặt điện và điều kiện hoạt động của nó, có thể bao gồm: độ tin cậy, độ bền, bảo trì, lưu trữ riêng biệt hoặc trong một sự kết hợp nhất định, cho cả hệ thống lắp đặt điện và các phần tử riêng lẻ của nó .

Đôi khi độ tin cậy được đánh đồng với độ tin cậy (trong trường hợp này, độ tin cậy được xem xét theo "nghĩa hẹp").

Độ tin cậy - tài sản của phương tiện kỹ thuật để duy trì khả năng hoạt động liên tục trong một khoảng thời gian nhất định. Nó là thành phần quan trọng nhất của độ tin cậy của lắp đặt điện, tùy thuộc vào độ tin cậy của các phần tử, sơ đồ kết nối, đặc điểm cấu trúc và chức năng cũng như điều kiện vận hành.

Độ bền - tài sản của các phương tiện kỹ thuật để duy trì hoạt động cho đến khi xảy ra trạng thái giới hạn với hệ thống bảo trì và sửa chữa được thiết lập.

Trong trường hợp đang được xem xét, trạng thái giới hạn của phương tiện kỹ thuật được xác định bởi việc chúng không thể tiếp tục hoạt động, nguyên nhân là do giảm hiệu quả, hoặc do các yêu cầu an toàn, hoặc do bắt đầu lỗi thời.

Bảo trì — tài sản của phương tiện kỹ thuật, là khả năng thích ứng để ngăn ngừa và phát hiện nguyên nhân hư hỏng và loại bỏ hậu quả của chúng thông qua bảo trì và sửa chữa.

Bảo trì đặc trưng cho hầu hết các yếu tố lắp đặt điện và không chỉ có ý nghĩa đối với những yếu tố không được sửa chữa trong quá trình vận hành (ví dụ: chất cách điện của đường dây trên không (HV)).

Tính bền bỉ — đặc tính của phương tiện kỹ thuật để liên tục duy trì tình trạng có thể sử dụng được (mới) và có thể sử dụng được trong quá trình bảo quản và vận chuyển. Việc bảo quản các phần tử PP được đặc trưng bởi khả năng chịu được các tác động tiêu cực của điều kiện bảo quản và vận chuyển.

Việc lựa chọn các chỉ số định lượng về độ tin cậy phụ thuộc vào loại thiết bị điện. Những phần tử lắp đặt điện có hiệu suất không thể phục hồi trong trường hợp hư hỏng trong quá trình vận hành (máy biến dòng, chèn cáp, v.v.) được gọi là không thể phục hồi.

Có thể phục hồi là những sản phẩm có hiệu suất trong trường hợp hư hỏng phải được khôi phục trong quá trình vận hành. Ví dụ về các sản phẩm như vậy là máy điện, máy biến áp, v.v.

Độ tin cậy của các sản phẩm tái sản xuất được xác định bởi độ tin cậy, độ bền, bảo trì và lưu trữ của chúng và độ tin cậy của các sản phẩm không thể tái tạo được xác định bởi độ tin cậy, độ bền và lưu trữ của chúng.

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy của các phần tử lắp đặt điện

Hệ thống lắp đặt điện được sử dụng để chuyển đổi, truyền tải và phân phối điện phải đối mặt với một số lượng lớn các yếu tố có thể được phân thành bốn nhóm: ảnh hưởng môi trường, lỗi vận hành, tai nạn, thiết kế và lắp đặt.

Các yếu tố môi trường, nơi các yếu tố lắp đặt điện hoạt động, bao gồm cường độ giông bão và hoạt động của gió, băng lắng đọng, mưa lớn, lượng mưa, sương mù dày đặc, băng giá, sương, bức xạ mặt trời và các yếu tố khác. Hầu hết các yếu tố môi trường được liệt kê trong sách tham khảo khí hậu.

Đối với các thiết bị chuyển đổi - đường dây trên không của tất cả các loại điện áp - các yếu tố đặc trưng nhất góp phần gây hư hỏng cho chúng là mưa rào, mưa, sương mù dày đặc, sương giá và sương, và đối với máy biến áp lắp đặt trên hệ thống điện kiểu hở, các yếu tố của môi trường bao gồm năng lượng mặt trời, bức xạ, áp suất khí quyển, nhiệt độ môi trường (yếu tố liên quan chặt chẽ đến loại địa điểm và điều kiện khí hậu).

Một tính năng hoạt động của các phần tử lắp đặt điện kiểu hở của tất cả các loại điện áp là sự thay đổi của tất cả các yếu tố, ví dụ, thay đổi nhiệt độ từ + 40 ± đến -50 ± C.Dao động về cường độ hoạt động của dông ở các vùng trong nước ta thay đổi từ 10 đến 100 giờ dông hoặc hơn trong năm.

Tác động của các yếu tố khí hậu bên ngoài dẫn đến sự xuất hiện của các khuyết tật trong quá trình vận hành: làm ướt dầu trong máy biến áp và bộ ngắt mạch dầu, làm ướt lớp cách điện trong bể và cách điện của các đường ngang của công tắc dầu, làm ướt khung ống lót, phá hủy của các giá đỡ và chất cách điện của ống lót dưới băng, tải trọng gió, v.v. Do đó, đối với từng vùng khí hậu, trong quá trình vận hành lắp đặt điện, cần tính đến các yếu tố môi trường.

Các yếu tố vận hành bao gồm quá tải các phần tử lắp đặt điện, dòng điện ngắn mạch (quá dòng), các loại quá điện áp khác nhau (hồ quang, chuyển mạch, cộng hưởng, v.v.).

Theo các quy tắc vận hành kỹ thuật, các đường dây trên không 10 - 35 kV với trung tính cách ly có thể hoạt động khi có sự cố chạm đất một pha và thời gian loại bỏ chúng không được tiêu chuẩn hóa. Trong các điều kiện vận hành này, sự cố phóng điện hồ quang trong các mạng phân phối nhánh là nguyên nhân chính gây ra hư hỏng cách điện yếu.

Đối với máy biến áp lực, các yếu tố vận hành nhạy cảm nhất là quá tải, lực cơ học tác động lên cuộn dây khi dòng điện ngắn mạch. Trình độ của nhân viên và các tác động kèm theo (lỗi của nhân viên, sửa chữa và bảo trì kém chất lượng, v.v.) chiếm một vị trí quan trọng trong các yếu tố vận hành.

Nhóm các yếu tố ảnh hưởng gián tiếp đến độ tin cậy của lắp đặt điện bao gồm lỗi thiết kế và lắp đặt: không tuân thủ các nguyên tắc trong quá trình thiết kế, không tuân thủ các yêu cầu về độ tin cậy, không tuân thủ cường độ dòng điện dung trong mạng 10 - 35 kV và bồi thường của họ trong quá trình phát triển mạng, sản xuất chất lượng thấp của các yếu tố lắp đặt điện, lỗi lắp đặt, v.v.

Một nhóm nhỏ các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy của việc lắp đặt điện khi vận hành là các yếu tố ngẫu nhiên: va chạm của phương tiện giao thông và máy nông nghiệp trên các giá đỡ, phương tiện di chuyển chồng lên nhau dưới đường dây trên cao, đứt dây, v.v.

Độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ

Về mặt kỹ thuật, có thể tạo ra các hệ thống như vậy và những hệ thống bị lỗi sẽ hiếm khi xảy ra (các yếu tố có độ tin cậy cao với hệ thống phục vụ thuốc bổ hoàn hảo, việc sử dụng các mạch có nhiều lần cắt, v.v.). Nhưng việc tạo ra các hệ thống như vậy sẽ đòi hỏi đầu tư tăng lên. và chi phí vận hành. Vì vậy, cần có những giải pháp để nâng cao độ tin cậy về khía cạnh kinh tế: họ phấn đấu không phải để đạt được độ tin cậy tối đa mà là một độ tin cậy hợp lý, tối ưu theo mọi tiêu chí kinh tế kỹ thuật.

Đối với các giải pháp thiết kế tiêu chuẩn PUE không yêu cầu tính toán độ tin cậy: các danh mục được đánh dấu bởi người tiêu dùng năng lượng về độ tin cậy cung cấp điện (nói chung, chúng khác nhau về mức độ thiệt hại do mất điện), dự phòng mạng (số lượng nguồn độc lập) và sự hiện diện của tự động hóa khẩn cấp (thời gian mất điện cho phép).

Về mặt đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, PUE chia người tiêu dùng điện thành ba loại: hạng nhất, hạng hai và hạng ba. Việc gán máy thu điện cho loại này hoặc loại khác về độ tin cậy phải được thực hiện trên cơ sở tài liệu quy định, cũng như trong phần công nghệ của dự án (nghĩa là nó được xác định bởi các kỹ sư thiết kế).

Để biết thêm chi tiết về đặc điểm của từng loại, xem tại đây: Phân loại độ tin cậy cung cấp điện của máy thu điện