Общие определения
Основные понятия, используемые в теории надежности, определены ГОСТ
27.002-83 «Надежность в технике. Термины и определения», в котором надежность определена как «свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки» [1].
Под объектом может пониматься как конкретное электротехническое изделие (например, выключатель, разъединитель и т.д.), так и совокупность ряда элементов (объектов), объединенных единством выполняемых задач (например, ЛЭП, ПС и т.п.).
Совокупность взаимосвязанных элементов или объектов, предназначенных для выполнения определенного круга задач, имеющих единое управление функционированием и развитием, называют системой [2].
Различие в понятиях объекта и системы определило отличие в их характеристиках надежности. Общими для них являются безотказность, долговечность, ремонтопригодность, управляемость и безопасность. Кроме перечисленных понятий надежность электроэнергетических систем включает в себя устойчивоспособность, режимную управляемость и живучесть [3].
Безотказность – свойство объекта сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки.
Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.
5 Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и устранению их последствий путем ремонта и технического обслуживания.
Управляемость – свойство объекта, заключающееся в приспособленности объекта к управлению с целью поддержания нормального режима.
Сохраняемость – свойство объекта сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и (или) транспортировки.
Безопасность – свойство объекта не создавать ситуации, опасные для жизни людей и окружающей среды.
Устойчивоспособность – свойство системы сохранять непрерывно устойчивость в течение некоторого времени. Способность системы переходить от одного установившегося режима к другому (например, от нормального к послеаварийному) при различных возмущениях называют устойчивостью.
Режимная управляемость – свойство системы обеспечивать включение, отключение и изменение режима работы элементов по заданному алгоритму.
Живучесть – свойство системы противостоять крупным возмущениям системы, не допуская их каскадного развития и массового отключения потребителей.
В процессе эксплуатации отдельные элементы системы электроснабжения и вся система в целом могут находиться в различных состояниях. Основным состоянием, которого мы стремимся добиться, является исправное.
Исправность – состояние объекта, при котором он соответствует всем заданным требованиям.
Несоответствие хотя бы одному требованию, предъявляемому к объекту нормативно-технической документацией, является неисправностью данного объекта.
Состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения требуемых параметров в установленных пределах, называется работоспособностью.
Различают частичную работоспособность – состояние, при котором значение хотя бы одного из заданных параметров выходит за установленные пределы.
Работоспособный объект может находиться в рабочем и нерабочем состояниях. В рабочем состоянии объект выполняет заданные функции, в нерабочем – не выполняет.
Нахождение объекта в состояниях предупредительного и аварийного ремонтов, а также в состояниях аварийного и зависимого и простоев определяют его нерабочее состояние.
Рабочее состояние подразумевает его нахождение в нормальном, ремонтном, аварийном и послеаварийном режимах.
Нормальный режим характеризуется поддержанием заданных параметров режима работы и резервирования в установленных пределах.
Ремонтный режим характеризуется нахождением части элементов объекта в состоянии предупредительного или аварийного ремонта.
Аварийный режим – это период времени от момента отказа до локализации отказа элемента.
Послеаварийный режим – период времени от момента локализации отказа до восстановления нормального режима.
Если объект не способен выполнять заданные функции, то говорят, что объект неработоспособен.
В процессе работы электрооборудования и в определенный момент времени наступает такое состояние, когда дальнейшая эксплуатация этого объекта становится либо невозможной (вследствие появления технических
дефектов), либо нецелесообразной, так как может возникнуть опасная для жизни людей ситуация. Это состояние называется предельным, а дальнейшая эксплуатация объекта при наступлении этого состояния недопустима.
Кроме рассмотренных возможны еще многочисленные состояния объектов:
Резервное, состояние зависимого простоя, простой в поврежденном состоянии и т.д., но они не имеют столь существенного значения как уже описанные и потому исключаются из детального рассмотрения.
Основными событиями, характеризующими элементы системы электроснабжения, являютсяповреждение и отказ.
Повреждение заключается в нарушении исправности элементов, а отказ – в нарушении их работоспособности.
Различают следующие виды отказов:
- частичный отказ – отказ, после возникновения которого использование объектов по назначению возможно, но при этом значения одного или нескольких основных параметров находятся вне допустимых пределов;
- внезапный отказ – отказ, характеризующийся скачкообразным изменением одного или нескольких заданных параметров;
- постепенный отказ – отказ вследствие постепенного изменения одного или нескольких заданных параметров;
- независимый отказ – отказ, не обусловленный отказами других элементов объекта;
- зависимый отказ – отказ, обусловленный отказами других элементов;
- полный отказ – отказ, после возникновения которого использование объекта по назначению невозможно до восстановления его работоспособности;
- отказ срабатывания – отказ, заключающийся в невыполнении требуемого срабатывания;
- ложное срабатывание – отказ, заключающийся в срабатывании при отсутствии требования срабатывания;
- сбой – самоустраняющийся отказ, приводящий к кратковременной утрате работоспособности;
- авария – отказ объекта с последствиями, степень тяжести которых определяется нормативно-технической документацией.
Контрольные вопросы.
1. Пояснить отличие понятий «исправность» и «работоспособность».
2. Пояснить на примере энергетической системы понятие «живучесть».
3. Привести примеры зависимых отказов и сбоев в системе электроснабжения.
4. Пояснить понятие «постепенный отказ» на примере конкретного электрооборудования.